Responsable : Florian Tolle

Financement : Agence Nationale de la Recherche. 2013-2016

Partenariat : Institut Polaire - IPEV

 

ANR PRISM

Permafrost Rock Ice and Snow Monitoring of slopes using terrestrial laser scanning in the Austre Loven glacier basin (Svalbard).

Quantification des dynamiques de versants dans le bassin glaciaire du Loven Est (Spitsberg) : approche spatiale par scanner laser terrestre.

 

Le projet PRISM a pour objectif principal l'étude des versants en milieu polaire. Plus précisément, il s'agit de décrire, de comprendre et de modéliser les aspects spatiaux des dynamiques de pentes dans les bassins glaciaires. Ces dynamiques spatiales jouent un rôle important dans le fonctionnement physique et hydrologique des glaciers polaires. La morphologie des versants varie selon la fonte du pergélisol, l'épaisseur de la couverture neigeuse, et les contraintes glaciaires. La combinaison de ces facteurs est génératrice de
processus qui sont encore mal connus. La quantification des processus à l'oeuvre nécessite l'acquisition de données précises à des résolutions spatiales et temporelles fines. Les techniques de scanner laser terrestre (Terrestrial Laser Scanner ou TLS) peuvent permettre une appréhension fine des dynamiques observables. Ces données, couplées à des relevés hydrologiques mettront en lumière le rôle joué par les versants dans les hydrosystèmes polaires.

Studying slopes in polar environments is the main focus of the PRISM project. This project specifically aims at understanding, monitoring, and modeling the spatial dimension of slope dynamics in glacier basins. These dynamics do have a key role in the physical and hydrological behavior of polar glaciers. Slopes are impacted by permafrost melting, snow cover and glacier constraints. The combination of these factors leads to processes that are far from well documented. To quantify precisely the processes occurring in slopes requires data both spatially and temporally precise enough. Terrestrial Laser Scanning (TLS) techniques do seem to allow for fine grain observations at adapted time steps. Together with hydrological monitoring, these data will show the influence of slopes on polar hydrosystems.

 

 

Dans un contexte global de changement climatique, les régions de haute latitude sont un observatoire privilégié et reconnu des dynamiques actuelles. Le projet PRISM a pour objectif principal l'étude des versants en milieu polaire. Plus précisément, il s'agit de décrire, de comprendre et de modéliser les aspects spatiaux des dynamiques de pentes dans les bassins glaciaires. Ces dynamiques spatiales jouent un rôle important dans le fonctionnement physique et hydrologique des glaciers polaires. Les versants varient selon la fonte du permafrost, l'épaisseur de la couverture neigeuse, et les contraintes glaciaires. La combinaison de ces facteurs est génératrice de processus qui sont encore mal connus. L'objet même de l'étude proposée dans ce projet n'est pas d'une instrumentation aisée. La quantification des processus à l'oeuvre nécessite l'acquisition de données précises à des résolutions spatiales et temporelles fines. Les difficultés liées à l'accès aux versants ne rendent pas un travail de terrain direct possible. La télédétection, pour des raisons évidentes liées à la pente des versants, trouve ici ses limites. Seules les techniques de scanner laser terrestre (Terrestrial Laser Scanner ou TLS) peuvent permettre une appréhension fine des dynamiques observables.

Le site d'expérimentation prévu dans le cadre du projet PRISM est le bassin du glacier Loven Est situé au Spitsberg (79°N). Ce glacier est étudié par des chercheurs français et étrangers depuis les années 60. Les données actuellement disponibles pourront être croisées avec les résultats obtenus dans le cadre du présent projet, et offriront de précieux éléments contextuels permettant de modéliser le comportement des versants au cours du temps et d'extrapoler les résultats acquis localement à la totalité des versants du bassin glaciaire.

Trois volets de recherche sont envisagés. Les dynamiques neigeuses sont abordées à travers l'estimation du volume neigeux présent sur les versants. La modélisation fine des versants au maximum et au minimum neigeux annuel permettra de déduire les volumes de neige accumulée. Des mesures intermédiaires pourront en outre permettre de comprendre l'évolution temporelle du manteau neigeux (avalanches, fonte). Ces mesures seront complétées, autant que possible, par des mesures manuelles de hauteurs et d'équivalent en eau de la neige, par des profils de densité ainsi que par des relevés automatiques de températures.

Les dynamiques rocheuses, tout comme la neige, seront essentiellement abordées grâce au scanner laser terrestre. Cet outil permet une résolution suffisamment fine pour pouvoir quantifier les éboulements, les glissements de terrain ou la reptation des versants. Ces processus sont liés au contexte microclimatique, le permafrost étant affecté à la fois par les températures de surface et par les précipitations, notamment pluvieuses, et aux caractéristiques physiques des versants (pente, orientation, nature et fracturation des roches). L'approche spatiale des dynamiques rocheuses sera couplée aux mesures de température faites dans les versants. Tous ces paramètres jouent un rôle à l'échelle du bassin glaciaire puisque c'est le glacier qui finit par recevoir et charrier les roches issues de ces phénomènes.

Enfin les dynamiques de la glace des versants seront également étudiées. Les névés seront localisés et quantifiés. La distinction entre nouvelle glace de versant et ancienne glace du glacier sera établie. La base des versants connaît des variations spatiales, y compris à l'échelle annuelle, telles que l'évolution du niveau de la rimaye ou les variations de l'interface glacier/versant en fonction du retrait glaciaire. Là encore, les relevés effectués par laser terrestre permettront un suivi précis de ces zones de contact, et ce en différents points critiques du glacier : zone d'accumulation, zone d'ablation, pente faible, pente forte.

Graphes paysagers pour la modélisation et la gestion des pullulations de campagnols terrestres (2013 – 2015).

Responsable scientifique : Jean-Christophe FOLTETE.

Partenaires : UMR 6049 ThéMA, UMR 6249 Chrono-Environnement, UMR 1273 Métafort.

Financement : Ministère de l'Ecologie – Programme DIVA 3 « Continuités écologiques dans les territoires ruraux et leurs interfaces ».

Résumé

Les moyennes montagnes du Jura et de l'Auvergne sont régulièrement envahies par un rongeur prairial, le campagnol terrestre. La connectivité des surfaces de prairies étant un des facteurs favorisant cette propagation, le projet vise à utiliser une modélisation du réseau prairial fondée sur les graphes paysagers comme un guide pour expérimenter des actions de lutte sur le terrain. A partir de ces modèles, il s'agira tout d'abord de délimiter des entités fonctionnelles reposant sur la notion de synchronie, pour proposer des zonages adaptés au suivi des populations, tel qu'il est effectué par les partenaires professionnels impliqués dans la lutte contre les pullulations. Les graphes paysagers seront ensuite utilisés pour déterminer les points de faiblesse du réseau 2012 CAMPAGRAPHE legerprairial, supposées être les zones dans lesquelles des actions visant à limiter la diffusion seront les plus efficaces. Dans ces zones, des expérimentations d'aménagements paysagers (plantage de haies, conversion de prairies en culture, plantage de perchoir pour les rapaces) seront effectuées. Enfin, pour étudier les interactions potentielles entre la lutte contre l'invasion des campagnols et le maintien des continuités écologiques nécessaires à d'autres espèces, l'impact potentiel des mesures de déconnexion du réseau prairial sera évalué sur certaines distributions d'espèces, notamment celles qui sont tributaires des espaces ouverts. La réalisation de ce projet bénéficiera des avancées de travaux en cours sur la modélisation des réseaux écologiques, en particulier le projet Graphab effectué au sein du programme ITTECOP. Le logiciel Graphab 1.1 qui a été développé dans le cadre de ce projet constituera une base qui sera enrichie pour mettre en œuvre les modélisations proposées dans Campagraphe.

Publications

Foltête J.C., Giraudoux P. 2012. A graph-based approach to investigating the influence of the landscape on population spread processes. Ecological Indicators, 18:684-692.