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Dynamique des échanges de CO2 atmosphérique dans la zone côtière des Pertuis Charentais

Encadrants : Pierre Polsenaere, Laboratoire Environnement Ressources des Pertuis Charentais (LER-PC), Station Ifremer La Tremblade, avenue de Mus de Loup – 17390 Ronce-les-Bains, +33546500690, pierre.polsenaere@ifremer.fr

Eric Lamaud, Equipe Mécanique Environnementale (ME), UMR ISPA, INRAe, 71 Avenue Edouard Bourlaux, 33140 Villenave-d’Ornon, eric.lamaud@inrae.fr

Vona Méléder, laboratoire Mer Molécules Santé (MMS), Université de Nantes, 2 chemin de la Houssinière, 44000, Nantes, vona.meleder@univ-nantes.fr

Les environnements côtiers sont des systèmes clés dans le couplage des cycles biogéochimiques (C, N, P, Si) entre les continents, les océans et l’atmosphère (Aufdenkampe et al. 2011, Bauer et al. 2013). Au sein de la zone côtière, les marais par exemple séquestrent du carbone depuis l’atmosphère dans leurs sédiments riches en matière organique et représentent une composante essentielle du carbone biologique stocké sur terre (Chumra et al. 2003, Kathilankal et al. 2008, Artigas et al. 2015). Les vasières littorales quant à elles, bien que souvent négligées dans les bilans globaux de carbone, sont reconnues comme étant aussi productives que les forêts tropicales (Mateo et al. 2006).

L’objectif de ce stage est d’étudier plus particulièrement les processus physiques et biologiques, les flux de carbone et les facteurs de contrôle associés transitant aux interfaces d’échange terrestre- aquatique-atmosphérique de ces systèmes côtiers où très peu de données de ce type existent. Afin de répondre à cet objectif, la technique d’Eddy Covariance (EC) atmosphérique et les mesures associées seront particulièrement utilisées. Cette technique micrométéorologique permet d’obtenir des chroniques temporelles longues de flux de CO2 en continu aux deux interfaces (sédiment-air et eau-air en fonction du rythme tidal), de manière non intrusive et à l’échelle de l’écosystème (Aubinet et al. 2000, Baldocchi 2003, Polsenaere et al. 2012). Le flux vertical moyen de CO2 peut en effet être calculé comme la covariance entre les fluctuations de la vitesse verticale du vent (w’), mesurées par un anémomètre ultrasonique, et celles de la concentration en CO2 dans l’air (ρc’), mesurées par un analyseur de gaz à infrarouge (IRGA). Les résultats issus de ces mesures et des traitements associés permettront ainsi d’avoir une meilleure compréhension du rôle (statut métabolique puits/source de CO2) joué par ces écosystèmes hétérogènes dans les budgets régionaux et globaux de carbone et de leur sensibilité vis-à-vis des paramètres environnementaux abiotiques et biotiques (rythmes diurne, tidal et saisonnier, habitats aquatique et terrestre avec l’ensemble des compartiments biologiques et sédimentaires associés). L’identification du couvert végétal en termes de diversité et de biomasse associé à ces flux sera obtenue par le traitement d’images satellites (SPOT, Sentinel, Pléiades). En effet, à partir des signatures spectrales dans le domaine du visible et du proche infra-rouge (400-1000 nm), il est possible de cartographier les grands groupes végétaux (forêts, prairies, macroalgues, microalgues benthiques) et leur densité de couverture via le calcul d’un indice de végétation tel que le NDVI.

Ce stage d’école d’ingénieur ou Master 2 (de six mois) est associé aux deux projets en cours actuellement à savoir l’ANR PAMPAS (2019-2022) portée par l’UMR LIENSs (Université La Rochelle) et d’autres partenaires comme l’IFREMER LER-PC et l’UMR ISPA de l’INRAe Bordeaux, et le projet CNES/TOSCA HypEddy (2019-2020) porté par le laboratoire MME (Université de Nantes) également en collaboration avec l’IFREMER et l’INRAe. Ces deux projets s’intéressent respectivement à l’évolution de l’identité patrimoniale des marais en réponse aux submersions et à la dynamique des communautés microphytobenthiques dans les vasières intertidales des Pertuis Charentais via le couplage de l’imagerie hyperspectrale à des mesures de flux verticaux de CO2. Actuellement, dans le cadre de l’ANR PAMPAS une station d’Eddy Covariance est déployée depuis juin 2019 sur le marais des Bossys perdus localisé dans la RNN de Lilleau des Niges sur l’Ile de Ré. Une autre station est prévue d’être déployée sur la vasière de Brouage en mars 2020 dans le cadre du projet HypEddy.

Le programme de travail du / de la candidat(e) sélectionné(e) consistera à :
– s’imprégner de la littérature (internationale et régionale) portant sur la biogéochimie des marais littoraux et vasières intertidales (processus, flux de carbone, cycle du carbone, mesures associées, …)
– s’approprier la technique d’Eddy Covariance atmosphérique des mesures in situ et les pré- et post- traitements associés
– cartographier le couvert végétal des zones d’étude par télédétection satellitaire
– analyser et discuter les données mesurées et obtenues (facteurs de contrôle biotique et abiotique, couplage avec les images satellites) au travers de la rédaction d’un rapport de stage et d’une présentation orale.

La bourse de stage de six mois (à partir du printemps 2020) a été obtenue via le projet CNES/TOSCA HypEddy. Le stage sera hébergé à la station Ifremer de La Tremblade et des déplacements à l’INRAe et à l’université de Nantes seront prévus. Profil recherché : étudiant.e en école d’ingénieur ou Master 2 Recherche/Appliqué spécialisé en micrométéorologie, biologie, écologie, environnement.

Compétences :

• Analyses numériques temporelles et spatiales, notamment à l’aide de logiciels tels queMATLAB, R et QGIS (+ logiciels spécifiques associés à l’Eddy Covariance)
• Avoir eu au moins une expérience sur le terrain en équipe avec utilisation de capteurs in situ
• Avoir mené au moins une expérience en laboratoire
• Maitrise des techniques de communication orale et écrite
• Maitrise de l’anglais (parlé et écrit) exigéeRéférences :Artigas F et al. 2015. Long term carbon storage potential and CO2 sink strength of a restored salt marsh in New Jersey. Agri. and For. Meteorol. 200, 313-321. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.09.012

  Aubinet M et al. 2000. Estimates of the annual net carbon and water exchange of European forests: the EUROFLUX methodology. Adv. Ecol. Res. 30, 113-175.

  Aufdenkampe AK et al. 2011. Riverine coupling of biogeochemical cycles between land, oceans, and atmosphere. Frontiers in Ecology and the Environment, 9(1), 53-60.

  Baldocchi DD. 2003. Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future, Glob. Change Biol. 9, 479-492.

  Bauer JE et al. 2013. The changing carbon cycle of the coastal ocean. Nature. 504, 61-70.

  Chmura GL et al. 2003. Global carbon sequestration in tidal, saline wetland soils. Global Biogeochemical Cycle. 17, 1111, doi :10.1029/2002GB001917.

  Kathilankal CJ et al. 2008. Tidal influences on carbon assimilation by a salt marsh. Environ. Res. Lett. 3, 044010.

  Mateo M et al. 2006. Carbon flux in seagrass ecosystems. Seagrasses: biology, ecology and conservation, 159-192.

  Polsenaere P et al. 2012. Spatial and temporal CO2 exchanges measured by Eddy Covariance over a temperate intertidal flat and their relationships to net ecosystem production. Biogeosciences. 9, 249-268.