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Equipe Gestion et Valorisation de l’Environnement

publié le , mis à jour le

Présentation Equipe Equipe Groupes Cévennes
des recherches Dynamiques Gestion et Territ-Env-Santé
Territoriales Valorisation de Incertitude
l’Environnement Tourisme

 

Avec 4 enseignants-chercheurs et un ingénieur d’études, les activités de recherche de l’équipe « Gestion et Valorisation de l’Environnement » se concentrent sur les questions environnementales liées aux phénomènes climatologiques ainsi qu’aux risques naturels. Les mesures de terrain et la modélisation sont intégrées dans une approche qui vise à prendre en compte les dynamiques spatiales et temporelles des risques en relation avec les évolutions du climat, ainsi que de l’évolution de l’occupation du sol. Le bassin méditerranéen représente notre terrain d’étude privilégié, sans pour autant exclure les autres régions du monde. Nos thématiques sont décrites ci-dessous. Quand c’est possible, nous privilégions une approche collaborative où les thématiques sont étudiées ensemble dans une démarche pluridisciplinaire.

Le climat et les modèles climatiques, les conséquences sur les risques et les milieux urbains (Pierre.Carrega@unice.fr)

Le climat méditerranéen est connu pour l’intensité de ses orages ainsi que pour ses étés chauds et secs. Il est donc favorable à de multiples risques naturels et les inondations du 3 octobre 2015, avec 20 morts et 600 M€ de dégâts, attestent de la violence des événements météorologiques. A l’inverse, certains étés très secs et de plus en plus chauds dans le futur favorisent la propagation des incendies de forêt lorsque le Foehn ou le Mistral se lèvent. Ces extrêmes caractérisent la région Méditerranéenne qui, selon le GIEC, est un des « hot spots » climatiques de la planète où les perturbations du climat seront particulièrement importantes. Cette chaleur croissante en particulier des étés pose et posera des problèmes en milieu urbain dont les îlots de chaleur (et l’excès de chaleur des habitations ou lieux de travail), combinés aux effets de la pollution atmosphérique urbaine, rendent la vie moins confortable au point d’avoir des impacts sanitaire.
Outils : mesures fixes et itinérantes à fine échelle spatiale, poursuite instrumentale de ballons à niveau de pression constant marqueurs des écoulements d’air, modélisation statistique (analyse de données), interpolation spatiale, notions de modélisation déterministe (modèles météorologiques).

La pollution atmosphérique et downscaling statistiques climatique (Nicolas.Martin@unice.fr)

En France La pollution urbaine est responsable de milliers de décès par an et de nombreuses villes à travers le monde connaissent des extrêmes de pollution qui nuisent à la santé de centaines de millions de citadins. Afin de mieux comprendre le lien entre contexte météorologique et pollution, des mesures fixes et itinérantes sont effectuées afin de construire des modèles spatiaux (concentrations d’ozone ou de particules).
L’amélioration de la résolution spatiale des sorties de modèles climatiques constitue l’autre grande thématique de nos travaux. L’enjeu est de cartographier à une échelle plus « humaine » les températures ou les précipitations simulées par les modèles ARPEGE-Climat ou ALADIN-Climat. Ces cartographies à échelles spatiales fines peuvent par exemple servir pour des applications très précises comme le potentiel d’enneigement des massifs ou bien encore le confort thermique urbain.
Ces travaux sont élaborés selon des méthodes et techniques reproductibles dans d’autres espaces et par d’autres chercheurs et ont également pour vocation d’être utiles aux décideurs et aux gestionnaires des territoires.

Biodiversité et conservation des milieux (Julien.Andrieu@unice.fr)

Les recherches effectuées sont centrées autour de l’analyse spatio-temporelle du couvert végétal en croisant le terrain, la télédétection et les autres outils d’analyse spatiale des bases de données environnementales, avec une compétence plus affirmée en traitement d’image et en approches « raster » du SIG.
Les études sont très généralement appliquées à des projets de conservation de la biodiversité ou des milieux qui nécessitent des connaissances diagnostiques sur l’état des milieux à travers la végétation utilisée comme marqueur de l’action de l’homme sur le milieu ou de l’impact du changement climatique sur la végétation. Où les milieux sont-ils stables et où ont-ils évolué ? Comment caractériser ces changements ? Comment les expliquer ?
Une attention particulière est portée à la complexité du tapis végétal où l’aspect physionomique (le paysage végétal), botanique (la composition en espèces) et physiologique (l’état de santé et les rythmes phénologiques) sont souvent discordants et méritent des études séparées puis croisées.
Les paysages naturels et les aires protégées sont mon principal type d’espace étudié suivi des milieux ruraux et agricoles. Deux régions font l’objet d’études passées et en cours : l’Afrique de l’Ouest et les Alpes du Sud

Forçages hydroclimatiques et réponses hydrosédimentaires (Margot.Chapuis@unice.fr)

Dans l’optique d’une meilleure prévision et prévention des risques d’inondation et de ceux liés à la dynamique fluviale en milieu urbanisé, nous étudions les réponses de l’hydrosystème aux différentes échelles de temps et d’espace et précisons les modalités de l’adaptabilité de la réponse sociétale en termes de gestion des risques.

Trois axes sont privilégiés :
1. Variabilité spatio-temporelle des événements hydrologiques : comment faire le lien entre trajectoire climatique et événement extrême local ?
2. Quelles sont les interactions entre hydrologie, hydraulique, végétation et transport sédimentaire ?
3. Gestion du risque inondation lié aux crues rapides et emboîtement des échelles spatio-temporelles : comment définir l’échelle d’action pertinente pour optimiser l’organisation spatiale du territoire et minimiser de manière durable la vulnérabilité des enjeux ?
Le cadre géographique de nos recherches se concentre sur les bassins versants à forte pente, présentant des événements hydrologiques extrêmes et intenses et un degré d’anthropisation marqué.
La méthodologie adoptée comprend la synthèse de données existantes (hydrologie, études antérieures…) et la collecte de données propres (données de terrain : mesures de vitesse/débit, relevés topographiques, morphologiques, lithologiques, granulométriques, traçages sédimentaires…). Différents outils de modélisation numérique sont ensuite utilisés pour analyser les données collectées (modélisations hydro-climatiques, transport sédimentaire, interactions végétation-sédiments, « risques » et « impact sociétaux »…).

Erosion des sols, ruissellement, et feux de forêt (Dennis.Fox@unice.fr)

Les évolutions dans l’occupation du sol s’ajoutent à celles du climat pour créer des dynamiques temporelles et spatiales variables selon le risque considéré. Les orages méditerranéens sont propices à l’érosion des sols et les parcelles de vigne subissent des pertes en terre qui contribuent à appauvrir le sol et à la dégradation des milieux aquatiques. Leur préservation présente de nombreux défis dans la gestion pratique de cette culture, où le désherbage est systématique au printemps. De nombreux investissements ont permis d’améliorer les capacités des cours d’eau à évacuer les crues mais les événements du 3/10/2015 montrent clairement qu’une meilleure prise en compte des surface en amont, et surtout des constructions dans les zones inondables, est nécessaire. De même, les services de protection civile ont fortement amélioré leur capacité à gérer les risques de feux de forêt en été, mais le réchauffement climatique et l’évolution de l’interface habitat-forêt soulèvent des inconnus sur l’évolution du risque incendie dans les années à venir. L’avènement de modèles de « Land Cover / Use Change » (LUCC) permettra de mieux évaluer les impacts des politiques de gestion et d’aménagement de l’espace dans les années à venir.

 

Quelques exemple d’étude


Modélisation physique à fine échelle spatiale, du vent et de la pression atmosphérique sur la Côte d’Azur le 19 juin 2008 à 12h locales. Modèle méso-échelle RAMS.


Trajectoire d’un ballon à niveau de pression constant, le 4 décembre 2008 à 8h43 locales, pour illustrer l’écoulement de l’air en 3 dimensions sur la vallée du paillon et l’agglomération niçoise. Le point de lâcher est le triangle rouge (sur le pont Coty). Le ballon est suivi par un télémètre et un théodolite qui effectuent une mesure toutes les 30 secondes, ce qui permet de visualiser en plan (à gauche) et en coupe (à droite) les flux contenant d’éventuels polluants.


Départ d’un ballon à niveau de pression constant servant à mesurer le développement au-dessus du niveau des toits, de l’îlot de chaleur urbain niçois en journée (été 2001).


Diagramme illustrant le comportement temporel de l’îlot de chaleur urbain niçois (partie nord de la ville) à 2m/sol. Les données représentent l’écart de température moyen de chaque heure et pour chaque mois (de janvier à juin 2001) entre une station automatique spécialement installée en ville (exposition nord rue Vernier) et la station MétéoFrance de l’aéroport de Nice, après comparaison des 2 appareils sur le même site).
On voit que l’îlot de chaleur moyen est maximum (positif) en soirée et pendant la nuit, en hiver (de 1 à 2°C). En été, il est négatif (la ville est plus froide) en matinée et en fin d’après-midi, du fait du masque au rayonnement solaire apporté par les immeubles (exposition au nord de la station). Il est maximum en cours d’après-midi seule moment où l’abri est exposé au rayonnement solaire direct.


Méthodes comparées en cartographie automatique visant à illustrer le risque météorologique d’incendies de forêt dans le sud des Alpes-Maritimes, le 5 juillet 2005 à15h TU.
La première carte a été élaborée comme suit : interpolation spatiale de chaque variable constitutive de l’indice de risque (vitesse du vent, humidité de l’air, réserve d’eau du sol) à partir d’un réseau de 20 postes météorologiques. Chaque pixel (200m de coté) ayant ses 3 variables, on procède ensuite au calcul de l’indice, dont la valeur (de 0 à 20) détermine la couleur.


La seconde carte est construite plus simplement : pour chaque poste du réseau, la valeur de l’indice de risque est directement calculée, puis c’est ensuite l’indice lui-même qui est interpolé.


Figure de synthèse d’une étude climatologique faite dans le moyen-pays niçois. Le vent a été mesuré pendant 8 mois par une station automatique au fond de la vallée (10 m/sol), et par des suivis de ballons à niveau de pression constant lâchés en fin de nuit et en journée. Les résultats illustrent à la fois l’omniprésence d’un régime de brise thermique avec alternance diurne-nocturne de direction, avec de puissantes et durables inversions thermiques nocturnes en toutes saisons. De ce fait, la dispersion des polluants est limitée par la faiblesse du vent, et par la stabilité thermique verticale de l’air.


La photo représente un front de flamme en progression, avec un anémomètre Young 3D mesurant toutes les secondes les 3 composantes X, Y, Z (verticale) du vent. La conception de l’appareil, avec 3 hélices très sensibles, permet d’être certain de la simultanéité des vitesses et directions enregistrées toutes les secondes. Le but est de quantifier l’influence des flammes d’un incendie de forêt sur le vent.


Schéma représentant le protocole de mesures (météorologie et propagation des flammes) adopté pour mettre en évidence la rétroaction des flammes sur le vent, lors d’un feu expérimental en grandeur nature.


Dispositif de mesures pour enregistrer la variabilité spatiale des concentrations d’ozone à échelle fine dans la ville de Nice. Un analyseur d’ozone, en tout point comparable à ceux utilisés par les associations agréés à la surveillance de la qualité de l’air, est placé dans un panier fixé au cintre du vélo. L’entrée d’air dans l’appareil se situe à 1 m du sol pour éviter toute influence sur la mesure de ce polluant secondaire (destruction par dépôt). Un GPS permet de spatialiser l’information pour établir une cartographie de la pollution par l’ozone. L’emploi d’un vélo a permis de parcourir des espaces inaccessibles aux engins motorisés.


Configuration spatiale moyenne de la pollution par l’ozone à Nice établie à partir de 70 campagnes de mesures itinérantes réalisées à vélo d’avril à septembre 2007 (l’échelle des couleurs n’est pas conventionnelle afin de mettre en valeur les disparités spatiales). Le littoral est donc un espace fortement exposé à l’ozone ; les collines périurbaines sont affectées par ce polluant dans une moindre mesure tandis que le centre ville n’est que très peu concerné. Ce dernier constat découle directement de la chimie de l’ozone : le monoxyde d’azote émis par le trafic routier détruit l’ozone quand il est fortement concentré.


Visualisation de la pollution atmosphérique présente au dessus de la mer Méditerranée. Ces deux photos ont été prises au cours d’épisodes pollués en juin 2008 depuis le col de Vence (à gauche) et depuis Antibes (à droite). Sans préciser la nature des polluants ces images renforcent le constat établi sur le littoral niçois : une forte quantité de polluants est présente au sein de la couche limite atmosphérique marine.


Visualisation de la pollution atmosphérique présente au dessus de la mer Méditerranée. Ces deux photos ont été prises au cours d’épisodes pollués en juin 2008 depuis le col de Vence (à gauche) et depuis Antibes (à droite). Sans préciser la nature des polluants ces images renforcent le constat établi sur le littoral niçois : une forte quantité de polluants est présente au sein de la couche limite atmosphérique marine.