Thèses

Un Appel d’Offre est lancé chaque année auprès des Unités/Equipes du LabEx. Les candidats doivent avoir déposé un dossier dans une des Ecoles Doctorales du site et le choix se fait au niveau du Comité de Pilotage. Ce choix repose sur les avis des ED et des co-financeurs éventuels.

Liste des thèses financées :

2025

Origine de l’azote dans le système solaire et sur la Terre primitive : ammonium, nitrate et matière organique dans les chondrites carbonées et les échantillons astéroïdaux retournés sur Terre

Jannes Depoortere, IPAG, nov. 2025 - en cours

L’incorporation et l’évolution de l’azote depuis les environnements pré-stellaires jusqu’à la formation du système solaire, sa répartition au sein des différents corps du système solaire, et notamment l’origine de l’azote terrestre, sont très mal compris. Comment l’azote a-t-il été apporté lors de la formation et de la jeunesse des planètes par les planétésimaux dont les comètes et astéroïdes sont les reliques, sous quelle(s) forme(s) était cet azote ? Des découvertes récentes suggèrent que ces objets auraient pu y délivrer une quantité significative d’azote sous forme d’ammonium (NH4+, présent dans des sels, phyllosilicates, ou grains organiques). Or, très peu d’études ont recherché l’ammonium dans les chondrites carbonées, les météorites les plus riches en éléments légers et ayant des compositions élémentaires les plus proches du Soleil, donc les plus primitives du point de vue de la composition élémentaire. Pour améliorer notre compréhension de l’origine et de l’évolution de l’azote lors de la formation du système solaire, et des parentés entre météorites et petits corps, il est important d’étudier la présence, la quantité et l’origine de l’ammonium contenu dans ces chondrites carbonées.

2017

Chimie des espèces réactives et leur rôle sur la capacité oxydante en Régions Polaires

Albane Barbero, IGE, fev. 2018 - fev. 2021, thèse soutenue le 11 juin 2021

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Les espèces réactives (oxydes d’azote NOx, radicaux hydroxyle OH et peroxyde HO2, RO2, oxydes d’halogène BrO, IO) jouent un rôle clef malgré leurs temps de vie extrêmement courts dans l’atmosphère en contrôlant la capacité oxydante et la chimie de l’atmosphère de des régions polaires. Cependant des questions fondamentales sur le contrôle que peuvent exercer ces espèces sur ces atmosphères restent ouvertes et controversées. Dans ce cadre, le sujet de cette thèse vise principalement à résoudre les deux problématiques suivantes :
1) Quels rôles les radicaux halogénés XO jouent-ils en régions côtières mais aussi sur le plateau antarctique ? Quels sont leurs concentrations ? Comment la glace de mer (à la côte) et la chimie de la neige (sur le continent) influence leur abondance dans l’atmosphère ? Y a-t-il une différence de chimie atmosphérique entre l’Ouest et l’Est de la côte Antarctique comme le suggère des publications récentes, avec une chimie contrôlée par les NOx à l’Est et par XO à l’Ouest ? Quels sont les puits et sources de XO et comment participent ils à la formation de l’aérosol atmosphérique ?
2) Quel est le rapport NO2/NO sur le plateau Antarctique ? Pour répondre à cette question, il s’agira de contraindre les concentrations de NOx sur le plateau Antarctique. Si la source de NOx par le manteau neigeux est bien établie, exerçant un contrôle très prononcé sur des espèces comme O3, OH, RO2, (ce que l’on appelle la capacité oxydante de l’atmosphère), il n’en est rien du rapport NO2/NO de l’atmosphère. Des mesures précédentes dans le cadre des projets SUNITEDC et OPALE (2011/2012) ont montré des rapports NO2/NO mesurés jusqu’à quatre fois supérieures à ceux pouvant être expliqués par les concentrations de RO2 et BrO. Il est fort possible que ce biais soit le fruit d’une interférence de mesure, bien que d’autres indicateurs comme les isotopes stables de l’oxygène laissent supposer à contrario une connaissance incomplète de la chimie des NOx sur le plateau Antarctique. Il est donc primordial de pouvoir lever cette ambiguïté sur le rapport NO2/NO, tant cette mesure conditionne le budget des HOx, RO2 et O3.

Quantification du champ de déformation 3D des Alpes occidentales et régions périphériques par géodésie spatiale et sismologie : interprétations tectoniques et apports aux calculs d’aléa sismique.

Marguerite Mathey, ISTerre, Sept. 2017-Sept. 2020, thèse soutenue le 17 décembre 2020

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La grande quantité de données de géodésie spatiale disponibles (20 ans de GNSS et d’InSAR) et de sismologie (Sismalp, 30 ans) servira à établir un champ de déformation 3D haute résolution de la croûte supérieure dans les Alpes occidentales. Ce champ indiquera le rôle relatif des moteurs géodynamiques potentiels de la déformation actuelle. En synergie, le projet ANR AlpArray (A. Paul, ISTerre) établira une image précise des structures profondes des Alpes par une tomographie sismique haute résolution. La disponibilité simultanée du champ de déformation 3D de la croûte supérieure et de la géométrie des structures profondes conduira à des résultats novateurs concernant les moteurs de déformation en contexte orogénique lent. Aussi, notre approche combinée sismologie / géodésie permettra de mieux contraindre l’aléa sismique dans les Alpes et les régions adjacentes.

Apport de la fusion Lidar / SfM-hyperspectral pour la caractérisation géométrique et radiométrique des arbres

Eduardo Tusa, Gipsa-Lab/Irstea, nov. 2017 - nov. 2020, thèse soutenue le 17 décembre 2020

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Les nouveaux outils de télédétection présentent un fort potentiel pour contribuer à la gestion durable des peuplements forestiers. Les évolutions récentes obtenues tant pour les capteurs (Lidar, hyperspectral), les vecteurs (drones) et les méthodes de traitement (Structure from Motion) donnent un niveau de détail à l’échelle de l’arbre. Afin d’exploiter au mieux la complémentarité de ces données, de nouvelles méthodes de fusion sont requises. Cette thèse a pour objectif le développement de méthodes de caractérisation géométrique et radiométrique des houppiers des arbres par fusion de données 3D (Lidar aéroporté, SfM) et hyperspectrales. Elle s’appuie sur les compétences complémentaires de Irstea Grenoble (télédétection des forêts) et Gipsa‐Lab (fusion de données) et bénéficie de la synergie avec d’autres projets portés par des équipes de l’OSUG (atelier drone, observatoire à long terme ORCHAMP…).

Estimation des contributions glaciaires aux apports hydrologiques sur le bassin versant du Rhône : temps présent et futur

Jordi Bolibar, IGE/Irstea, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 20 octobre 2020

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Ce projet de thèse a pour objectif de mettre en place une représentation des glaciers et de leur évolution spatio-temporelle dans l’outil de modélisation hydrologique J2000-Rhône, afin de quantifier la contribution hydrologique des glaciers et son évolution dans le contexte de changement climatique actuel et durant le 21ème siècle à l’échelle du bassin versant du Rhône.
J2000-Rhône constitue un outil d’aide à la gestion de l’eau pour les acteurs publics et opérationnels du monde de l’eau (hydro-électricité, usage touristique des retenues d’eau, irrigation estivale). Ce travail de modélisation glacio-hydrologique et les projections établies pour le 21ème siècle permettront l’estimation des possibles pressions sur la ressource en eau et ses usages selon différents scénarios, utiles aux acteurs du territoire (opérateurs hydro-électriques, agences de l’eau, …) pour choisir des politiques de gestion adaptées.

Recherche d’exoplanètes telluriques autour des naines M : caractérisation fine de l’effet de l’activité stellaire et étude statistique des populations planétaires

Lucile Mignon, IPAG, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 6 décembre 2021

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Beaucoup d’effort se focalisent sur la recherche de planètes telluriques autour des étoiles naines rouges, éventuellement en zone habitable. Ces systèmes permettront les premières caractérisation d’atmosphères d’exoplanètes telluriques dès le lancement du JWST en 2018. La limite principale de leur détection par la méthode des vitesses radiales est l’activité stellaire.
Le but de la thèse est de finement caractériser les effets de l’activité stellaire des naines rouges pour pouvoir partiellement les corriger. Cette analyse permettra de calculer les limites de détections des exoplanètes et de déterminer ensuite les fréquences d’occurence des planètes autour des naines rouges. Cette thèse est liée à la préparation et à l’analyse des premières données qui viendront de SPIRou. SPIRou est un spectropolarimètre qui sera installé au Canada France Hawaii Telescope à l’automne 2017 qui est soutenu par l’OSUG via un service d’observation SO2 et via un fort soutien financier du labex OSUG@2020, associé à la Vice-Présidence recherche de l’UJF (à la hauteur de 80kE(labex)+160kE(VPR)).

Vers une exploration complète de la population des planètes géantes dans les systèmes planétaires extra solaires

Antoine Grandjean, IPAG, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 14 décembre 2020

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Le projet de thèse consiste à étudier de façon exhaustive les exoplanètes géantes, du centième d’’unité astronomique à la centaine d’unité astronomique. La fréquence/taux de planète géante en sera déduit pour la première fois. Ces résultats observationnels seront comparés aux modèles de synthèse de population des planètes afin de contraindre le processus de formation des planètes géantes. L’étude dynamique de certains systèmes sera menée. Cette étude permettra aussi déterminer la masse dynamique des planètes et ainsi de calibrer la relation masse-luminosité utilisée en imagerie directe. Cette étude reposera sur la combinaison de différentes techniques complémentaires qui seront effectuées lors de cette thèse. Les planètes éloignées de leurs étoiles (1-100 ua) seront étudiés via de l’imagerie à haut contraste, avec l’instrument SPHERE du VLT. Les planètes les plus proches (0.01-2 ua) seront étudiées par la méthode des vitesses radiales, avec le spectrographe HARPS de La Silla et SOPHIE de l’OHP. Les données astrométriques de Gaïa permettrons l’étude des distances intermédiaires (2-5 ua). L’étude sera effectuée sur des données de survey déjà effectués ainsi que d’observation effectuées durant la thèse.

Composition de la surface de Pluton par spectro-imagerie. Mission New Horizons

Leila Gabasova, IPAG, sept. 2017 - sept. 2020, thèse soutenue le 27 septembre 2021

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La mission New Horizons (NASA) a survolé Pluton le 14 Juillet 2015 et rapporté toute une série de données de sa surface, hyperspectrales proche infrarouge en particulier. Des cartes semi-quantitatives de leur distribution spatiale ont été obtenues (Schmitt et al. 2017, thèse S. Philippe 2016) et commencent à être utilisées pour caractériser la composition des diverses structures géomorphologiques présentes à la surface de Pluton et pour étudier les processus d’évolution saisonnière et climatique. Le sujet de cette thèse consiste à analyser les transitions compositionnelles entre les différentes régions de Pluton, puis inverser les données hyperspectrales par transfert radiatif pour obtenir des cartographies fiables de la composition et de la texture des glaces (CH4, N2, CO, H2O) et de la matière organique. Celles-ci, corrélées aux paramètres de surface (latitude, topographie…) seront utilisées pour interpréter les processus géologiques et climatiques à l’oeuvre

Contributions à la calibration et à l’analyse de sensibilité globale des modèles numériques d’avalanche de neige

Maria Belen Heredia Guzman, Irstea/CEN, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 10 décembre 2020

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Une avalanche de neige est un danger naturel défini comme une masse de neige en mouvement rapide. Depuis les années 30, scientifiques conçoivent des modèles d’avalanche de neige pour décrire ce phénomène. Cependant, ces modèles dépendent de certains paramètres d’entrée mal connus qui ne peuvent pas être mesurés. Pour mieux comprendre les paramètres d’entrée du modèle et les sorties du modèle, les objectifs de cette thèse sont (i) de proposer un cadre pour calibrer les paramètres d’entrée et (ii) de développer des méthodes pour classer les paramètres d’entrée en fonction de leur importance dans le modèle en tenant compte la nature fonctionnelle des sorties.

Étude des mécanismes de déformation et d’évolution d’un glissement-coulée – approche couplée géophysique-mécanique

Sylvain Fiolleau, Irstea/ISterre, sept. 2017 - sept. 2020, thèse soutenue le 10 novembre 2020

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Les glissements de terrain argileux présentent fréquemment des phénomènes d’accélération et de fluidification, qui les rendent particulièrement dangereux pour les biens et les personnes. Dans la région du Trièves, le glissement d’Harmalière s’est récemment réactivé, avec un volume déplacé de 2 millions de m3. D’après les observations, le mécanisme au niveau de l’escarpement sommital semble solide-frictionnel avec des surfaces de rupture montrant des stries de glissement, tandis que, dans la partie basse, le glissement évolue en coulée avec un comportement viscoplastique. Cet évènement spectaculaire offre une occasion exceptionnelle pour comprendre les processus impliqués dans la transition rhéologique solide-fluide des glissements argileux, qui constitue toujours un point de blocage scientifique. L’étude proposée s’appuiera sur l’analyse combinée de données géophysiques et satellitaires, d’essais mécaniques et de modélisation numérique.

Recherche contre le cancer : Utilisation des nanoparticules de selenium et du fractionnement des isotopes du Cuivre

Benoit Toubhans, ISTerre, sept. 2017 - sept. 2020, thèse soutenue le 11 septembre 2020

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Le selenium et le cuivre jouent des rôles fondamentaux dans la santé humaine. Le selenium est un des constituants ayant un rôle dans les voies de signalisation antioxydatives, chemopreventif, chemothérapeutique mais toxique à haute dose contrairement aux nanoparticules de selenium qui le sont moins. Le Cuivre possède également des rôles biologiques et son fractionnement pourrait être utilisé en tant que biomarqueur dans le cancer pour suivre la progression ou diagnostiquer précocement celui ci. Les cellules cancéreuses d’ovaires seront cultivés en présence de cuivre et exposées au Selenium (ions, Secysteine, Seproteines ou NP). Puis elles seront analysées lors de leur prolifération par MC-ICP-MS et synchrotron afin de comprendre le mécanisme exact qui sous-tend l’utilisation des SeNP en tant qu’agent thérapeutique et l’utilisation des isotopes du cuivre en tant qu’outil diagnostic du cancer.

Approche quasi-géostrophique de l’effet de la topographie des noyaux planétaires sur la propagation des ondes magnétiques

Felix Gerick, ISterre, nov. 2017 - nov. 2020, thèse soutenue le 4 décembre 2020

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Nous disposons aujourd’hui grâce aux satellites d’observations magnétiques précises et globales sur des périodes de temps de plusieurs décennies. Conjointement aux fluctuations de la rotation de la Terre, ces données fournissent de précieuses informations sur les ondes magnétiques dans le noyau liquide. Leur propagation est très sensible aux propriétés de l’interface noyau-manteau (CMB) : les petits écarts à la sphéricité de cette interface et la conductivité électrique du manteau solide adjacent au noyau. L’étude consistera à partir d’un modèle simplifié de la dynamique du noyau et à doter la CMB d’une topographie de façon à étudier son influence sur la propagation des ondes. La simplification du modèle repose sur la propriété d’invariance des écoulements dans la direction de l’axe de rotation. Le groupe de Zürich a déjà utilisé ce type de modèle pour étudier l’effet d’une topographie sur les écoulements convectifs sans champ magnétique tandis que le groupe de Grenoble l’a employée pour décrire la propagation d’ondes magnétiques sans topographie. L’enjeu de la thèse sera de combiner ces deux approches.

Analyse des données de « génomes skimming » à large échelle taxinomique (données PhyloAlps) pour l’étude de la dynamique d’évolution des génomes

Mehdi Kefti, LECA, oct. 2017 - oct. 2020

- Financement : 50% LabEx
Ce projet de doctorat propose d’utiliser un ensemble de données sans précédent d’environ 8 000 séquences génomiques à faible couverture correspondant à chaque espèce florales alpines et Arctico-boréales afin d’étudier l’impact des éléments transposables (TE) sur la dynamique évolutive des génomes en relation avec la capacité d’adaptation des plantes à des conditions environnementales extrêmes et donc potentiellement aux changements climatiques. L’impact des TE est ici évalué en comparant leur diversité et leur abondance entre plusieurs groupes sœurs des Alpes et du cercle Arctico-Boréal. Les résultats seront mis en relation avec la phylogénie et les caractéristiques écologiques des plantes afin de vérifier si certaines des propriétés observées peuvent être associées à des clades spécifiques, des environnements ou des traits d’histoire de vie. Le doctorat sera co-supervisé en collaboration avec l’Université de Tromsø et le Musée d’histoire naturelle.

Bouleversements terrestres et évolution des stratégies migratoires chez les oiseaux : approche multi-échelle

Paul Dufour, LECA, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 26 mars 2021

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Les oiseaux entreprennent parmi les migrations les plus spectaculaires du règne animal, certaines espèces voyagent sur plusieurs milliers de kilomètres tandis que d’autres sont sédentaires. Cela soulève de nombreuses questions sur les pressions de sélection sous jacentes et l’origine évolutive de ce comportement migratoire. Ce projet abordera ces questions au moyen de modèles évolutifs ajustés sur des phylogénies moléculaires, combinés avec des données paléontologiques et écologiques, ainsi que des mesures sur le terrain pour certaines espèces modèles. Nous utiliserons également des modèles climatiques et tectoniques décrivant les changements terrestres du globe afin de tester d’autres scénarios d’évolution par lesquels les stratégies de migration des oiseaux ont émergé et ont continuellement évolué jusqu’ à présent. En rapprochant la géophysique, la paléo-climatologie, la biogéographie et la génomique, ce projet de doctorat ouvrira de nouvelles perspectives pour comprendre comment les environnements physiques et l’évolution façonnent la biodiversité des oiseaux.

Rôle des instabilités de Görtler et de Kelvin-Helmholtz dans le mélange turbulent des écoulements gravitaires sur pentes courbes. Approche numérique, théorique et expérimentale

Jérémie Dagaut, LEGI, oct. 2017 - oct. 2020, thèse soutenue le 16 décembre 2021

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L’enjeu de ce projet vise à mieux comprendre et modéliser la dynamique des courants gravitaires sur pente, qui contrôlent la circulation de l’océan, de l’atmosphère et des zones côtières. Le rôle du mélange turbulent induit par les instabilités hydrodynamiques qui s’y développent est primordial. En présence de pentes courbes, il existe une compétition entre l’instabilité de cisaillement (Kelvin-Helmholtz) et l’instabilité centrifuge (Görtler). Les conditions d’émergence de ces instabilités, leur interaction et leur effet sur la dynamique globale de l’écoulement sont encore mal compris à ce jour. L’objectif de la thèse est d’utiliser en synergie la variété d’approches dont le LEGI est spécialiste (numérique, expérimentale, théorique) pour répondre à ces questions. Dans une seconde phase applicative, les données de mesures in situ effectuées dans le cadre de projets OSUG@2020 (collaboration LEGI/LTHE-IGE) seront ré-interprétées à la lumière de ces nouvelles connaissances, et des campagnes de mesures in-situ plus ciblées seront dimensionnées.

2016

Vers une meilleure compréhension de la structure spatiale et de la dynamique temporelle des réseaux d’interactions complexes – théorie, modélisation et analyse de données

Marc Ohlmann, LECA, Oct. 2016 - Oct. 2019, thèse soutenue le 17 décembre 2019

► Accéder à la thèse - Financement : 50% ERC Grant TEEMBIO / 50% LabEx
Cette thèse s’intéresse aux liens entre réseaux d’interactions en écologie, espace et temps. On assiste à un changement croissant de représentation d’un communauté d’espèces, d’un ensemble d’espèces à un ensemble d’espèces et leurs interactions : un réseau d’interactions. On s’attachera alors à élaborer les prémisses d’une théorie spatiale des réseaux, en développant des méthodes, des modèles et en les appliquant sur des données écologiques.

Déclenchements des glissements de terrain dans la Colca, Pérou ; étude par télédétection optique et suivi in situ

Noélie Bontemps, ISTerre, Oct. 2016 - Oct. 2019, thèse soutenue le 20 décembre 2019

► Accéder à la thèse - Financement : 50% CNES / 50% LabEx
Les mouvements de terrain sont le premier risque naturel secondaire lié aux séismes. L’analyse des inventaires de glissements de terrain rapides déclenchés par de larges séismes (Mw>6,6) a par ailleurs révélé une interaction complexe entre les secousses sismiques et les précipitations. Cette interaction s’exprime notamment par un nombre plus important de glissements déclenchés dans les mois voire les années qui suivent un séisme de forte magnitude. Malgré toutes les observations existantes, l’identification et la quantification des différents processus impactant la cinématique des glissements de terrain lors de séismes restent limitées par manque de données in situ. Le but principal de cette thèse est ainsi d’étudier ces mécanismes dans les régions où les forçages sismiques et pluviométriques peuvent être interdépendants.

La forêt : un intégrateur robuste de l’évolution de la dynamique des chutes de blocs dans un contexte de changements environnementaux ?

Robin Mainieri, équipe EM / Irstea, Oct. 2016 - Oct. 2019, thèse soutenue le 13 mars 2020

► Accéder à la thèse - Financement : 50% Irstea / 50% LabEx
Les chutes de pierres sont l’un des processus géomorphologiques les plus courants dans les milieux à forte pente. Malgré leur volume limité, les chutes de pierres constituent un danger important, en raison de leur évolution rapide, de leur vitesse élevée et de l’énergie d’impact. Leur caractère imprévisible peut être problématique lorsque l’on souhaite étudier en détail leur dynamique et leurs facteurs de déclenchement dans des conditions naturelles. L’influence relative des précipitations, de la fonte des neiges, de la température ou des cycles de gel-dégel est depuis longtemps reconnue, notamment grâce à des méthodes de surveillance des parois à moyen terme. A très haute altitude, des relations sans équivoque ont été établies entre l’augmentation de l’activité des chutes de pierres, le dégel du pergélisol et le réchauffement climatique. En revanche, en dessous de la limite du pergélisol, la rareté persistante de bases de données exhaustives et précises rend nos connaissances encore lacunaires. Au cours des deux dernières décennies, la dendrogéomorphologie - une approche basée sur l’analyse des dommages infligés aux arbres après des impacts d’éboulement - a été utilisée pour combler certaines limites inhérentes aux archives historiques. Paradoxalement, ces reconstitutions n’ont que rarement été comparées aux données climatiques afin de déterminer précisément les facteurs météorologiques déclencheurs ou pour détecter les influences du réchauffement climatique sur l’activité des chutes de pierres.Dans ce contexte, cette thèse vise à proposer des recommandations méthodologiques pour optimiser les stratégies d’échantillonnage afin de quantifier précisément les incertitudes des reconstructions dendrogéomorphologiques dans le temps.

2015

Sur l’émergence et l’évolution des jets et des vortex dans les atmosphères planétaires turbulentes

Thibault Jougla, LEGI, Oct.2015 - Oct. 2018, thèse soutenue le 3 décembre 2018

► Accéder à la thèse - Financement : 50% St. Andrews University (UK) / 50% LabEx
Cette thèse étudie la formation et l’evolution des jets et des vortex dans les atmosphères planétaires turbulentes, à l’aide d’une double approche de simulations numériques et d’expériences de laboratoire.

Évolution du δ13CO2 atmosphérique au cours des changements rapides du CO2 dans le passé : marqueur des mécanismes de couplage climat-carbone

Jinhwa Shin, Équipe iCe3 / IGE, Oct. 2015 - Oct 2018, thèse soutenue le 18 mars 2019

► Accéder à la thèse - Financement : 50% ERC Grant ICE&LASERS / 50% LabEx
Les simulations du climat futur reposent désormais sur la prise en compte du couplage intime entre le climat et le cycle du carbone, susceptible de diminuer le puits naturel de dioxyde de carbone (CO2) anthropique, voire de transformer en sources de CO2 les réservoirs naturels de carbone sous l’effet du réchauffement global. Ce couplage fait intervenir à la fois le compartiment océanique (intensité de la pompe biologique, échanges océan/atmosphère, ventilation des eaux profondes) et le compartiment terrestre (dynamique des sols gelés, migration de la forêt boréale, évolution des forêts tropicales en fonction du cycle hydrologique). L’échelle de temps caractéristique pour la plupart de ces rétroactions se chiffre en décennie au minimum, et le plus souvent en millénaires. Ainsi les observations actuelles du CO2 atmosphérique et des flux associés ne suffisent pas à comprendre les mécanismes impliqués dans les rétroactions lentes. Elles doivent être complétées par des contraintes sur ces rétroactions climat-carbone couvrant les variations climatiques à long terme, comme celles caractérisant les derniers cycles climatiques glaciaire-interglaciaires. Ces contraintes permettent alors d’évaluer les modèles couplés sous des conditions aux limites différant largement de la période instrumentale, et donc d’accroître notre confiance dans leurs simulations du futur.
Si l’on connaît désormais relativement bien l’évolution du rapport de mélange du CO2 au cours des derniers 800.000 ans grâce aux carottes de glace, il n’en va pas de même d’un autre marqueur tout aussi pertinent pour comprendre les couplages lents entre climat et carbone : le rapport isotopique 13C/12C du CO2 (notation δ13CO2). Ce rapport résulte des échanges permanents entre les trois réservoirs principaux de carbone à ces échelles de temps : atmosphère, biosphère continentale, océan. Selon les réservoirs et les mécanismes impliqués, le CO2 transféré possède une signature isotopique plus ou moins enrichie ou appauvrie en isotope lourd 13C. L’évolution temporelle du signal δ13CO2 permet donc de restreindre le champ des scénarios capables d’expliquer – par exemple – l’augmentation de 40% du CO2 lors d’une transition glaciaire-interglaciaire.

Classification automatique de signaux naturels pour la surveillance environnementale

Marielle Malfante, équipe SIGMAPHY / Gispa-Lab, Oct. 2015 - Oct. 2018, thèse soutenue le 3 octobre 2018

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Ce manuscrit de thèse résume trois ans de travaux sur l’utilisation des méthodes d’apprentissage statistique pour l’analyse automatique de signaux naturels. L’objectif principal est de présenter des outils efficaces et opérationnels pour l’analyse de signaux environnementaux, en vue de mieux connaitre et comprendre l’environnement considéré. On se concentre en particulier sur les tâches de détection et de classification automatique d’événements naturels.

2014

Intégration des effets de site dans les méthodes d’estimation probabiliste de l’aléa sismique

Claudia Aristizábal, ISTerre, Oct. 2014 – Oct. 2017, thèse soutenue le 19 mars 2018

► Accéder à la thèse - Financement : 50% LabEx, 50% STREST (EU)
Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans l’objectif général de fournir des recommandations sur la façon d’intégrer les effets du site dans l’évaluation probabiliste des risques sismiques, mieux connue sous le nom de PSHA, une méthodologie connue et utilisée à l’échelle mondiale pour estimer l’aléa et le risque sismiques à l’échelle régionale et locale...

Réalisation de prévisions hydrométéorologiques probabilistes avec prise en compte des concomitances d’affluents. Application au cas du Rhône en crue

Joseph Bellier, Mars 2015 - Février 2018, thèse soutenue le 21 septembre 2018

► Accéder à la thèse - Financement : 50% LabEx, 50% Compagnie Nationale du Rhône
Ce mémoire de thèse s’intéresse à la production de prévisions hydrologiques probabilistes à court/moyen terme, dans un contexte impliquant plusieurs bassins aux débits plus ou moins corrélés. Notre cas d’étude réel concerne différents affluents du Haut-Rhône français...

La dynamique rapide dans le noyau externe de la Terre vue au travers des observations satellitaires

Olivier Barrois, ISTerre, 2014-2016, thèse soutenue le 12 octobre 2017

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Cette thèse propose de retrouver des informations sur l’état du noyau terrestre à la frontière noyau-manteau, en combinant, d’une part, des contraintes spatiales issues de modélisations numériques directes, et d’autre part, des informations temporelles provenant d’équations stochastiques. Cet objectif est réalisé grâce à l’utilisation de méthodes inverses, et à la construction d’un algorithme d’assimilation de données à état augmenté. L’algorithme répond à la double volonté d’être flexible, c’est-à-dire de pouvoir intégrer plusieurs sources de données ou d’informations, et simple d’utilisation, c’est-à-dire d’être peu coûteux en temps de calcul et facilement modifiable.

2013

Modélisation numérique de la couche limite atmosphérique par conditions stables

Gabriele Arduini, LEGI, Nov. 2013 - Nov. 2016, thèse soutenue le 06 juin 2017

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L’objectif du travail de thèse est de comprendre l’influence du relief environnant une vallée (une plaine ou une autre vallée, de même axe ou tributaire) sur les bilans de masse et de chaleur au sein de la vallée par condition stable hivernale. Le travail s’appuie sur des simulations numériques tridimensionnelles pour une vallée idéalisée puis pour la vallée de l’Arve autour de la ville de Passy, une modélisation numérique à haute résolution (100 m horizontalement) d’un épisode stable hivernal associé à une campagne de mesures ayant été développée pour cela. Le code communautaire WRF (Weather Research and Forecast) est utilisé. La modélisation numérique réaliste dans la vallée de l’Arve montre que le vent le long des vallées tributaires, dont la direction est pilotée par l’écoulement de grande échelle, contrôle la hauteur et l’intensité de l’inversion thermique mais ne pénètre pas en fond de vallée du fait de la couche d’air très froid qui s’y forme. Le modèle développé permet ainsi de comprendre qu’une forte pollution ait pu s’établir à Passy durant l’épisode stable. Couplé au cadastre d’émission fourni par l’agence de qualité de l’air de la région Auvergne Rhône-Alpes, ce modèle permettra de prédire le champ de concentration des polluants au sein de la vallée.

Assimilation des réflectances satellites visibles et infrarouge pour la simulation distribuée du manteau neigeux

Luc Charrois, CEN / LGGE, Oct. 2013 – Oct. 2016, thèse soutenue le 5 janvier 2017

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Une modélisation précise du manteau neigeux saisonnier est indispensable pour comprendre son évolution et améliorer la prévision du risque d’avalanche. Les erreurs du modèle et l’imprécision des forçages météorologiques sont des sources inévitables d’incertitudes dans les simulations du manteau neigeux. Contraindre le modèle avec des observations peut être un moyen de minimiser l’impact de ces incertitudes dans les simulations. En raison de la faible densité des réseaux de mesures in situ et de la forte variabilité spatiale du manteau neigeux, il est vraisemblable que seule l’imagerie satellitaire puisse permettre une contrainte efficace du modèle. L’objectif de la thèse est d’explorer l’assimilation des réflectances optiques satellitaires dans le modèle de manteau neigeux Crocus.

Prévision des impacts humains conséquences des crues rapides intégrant le concept de vulnérabilité sociale dynamique

Galateia Terti, LTHE, Janv. 2014 - Janv. 2017, thèse soutenue le 27 mars 2017

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Au XXIe siècle, la prévision de l’aléa hydrométéorologique et des impacts associés aux crues rapides demeurent un défi pour les prévisionnistes et les services de secours. Les mesures structurelles et / ou les avancées des systèmes de prévision hydrologique ne garantissent pas, à elles seules, la réduction des décès lors de ces phénomènes d’inondation rapide. La littérature souligne la nécessité d’intégrer d’autres facteurs, liés aux processus de vulnérabilité sociaux et comportementaux, afin de mieux prendre en compte les risques encourus par les populations lors de ces épisodes extrêmes...

Modélisation spatio-temporelle des chutes et hauteurs de neige extrêmes dans les Alpes françaises par processus max-stables

Gilles Nicolet, Irstea, Oct. 2013 - Oct. 2016, thèse soutenue le 16 juin 2017

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La gestion des risques dans les régions montagneuses nécessite une caractérisation des extrêmes neigeux. Nous utilisons le cadre des processus max-stables, qui relient statistique des valeurs extrêmes et géostatistique, pour étudier la dépendance spatiale des maxima hivernaux de cumuls de chutes de neige sur 3 jours et de hauteurs de neige dans les Alpes françaises. Deux questions sont abordées : la sélection de modèle et la non-stationnarité temporelle. Nous commençons par introduire une procédure de validation-croisée que nous utilisons pour évaluer les capacités de plusieurs processus max-stables à capturer la structure de dépendance spatiale des maxima de chutes de neige. Ensuite, nous mettons en évidence une baisse de la dépendance spatiale des chutes de neige extrêmes durant ces dernières décennies. Enfin, nous montrons comment modéliser des tendances temporelles dans une structure de dépendance spatiale des extrêmes à travers l’exemple des maxima de hauteurs de neige. Pour les extrêmes de chutes comme de hauteurs de neige, la dépendance spatiale est fortement impactée par le changement climatique, premièrement par l’effet de la hausse de la température sur la phase (neige ou pluie) de la précipitation, et ensuite par la baisse du cumul hivernal des chutes de neige.

2012

Le carbone-suie dans l’atmosphère Européenne : identification, transfert, dépôts et impacts

Marco Zanatta, LGGE, Oct. 2012- Oct. 2015, thèse soutenue le 4 avril 2016

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Le carbone noir (BC) est un particule émise par la combustion incomplète des combustibles fossiles et de la biomasse. Il est considéré comme le deuxième facteur, après le CO₂, contribuant au réchauffement climatique. Cela est dû à ses propriétés d’absorption de la lumière ; en effet, c’est le plus puissant absorbeur de lumière atmosphérique dans le spectre visible. Bien que son impact global sur le bilan radiatif de la planète soit significatif, une incertitude importante subsiste quant aux mécanismes précis dans lesquels le BC intervient : variabilité saisonnière du forçage atmosphérique effectif, rôle du BC en tant que noyaux de condensation des nuages et impact du rayonnement du BC sur la cryosphère. Nos travaux ont été conçus dans le but de réduire les incertitudes liées à certaines étapes importantes du cycle du BC, telles que sa transformation dans l’atmosphère, ses interactions avec les nuages et son transport vers les régions polaires éloignées.

2011

Développement des mégafans himalayens modernes : un contrôle principalement tectonique ou climatique ?

Rachel Abrahami, Isterre, Oct 2011 – Oct 2014, thèse soutenue le 5 mai 2015

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La chaîne Himalayenne, soumise à des processus climatiques et tectoniques très actifs est un chantier idéal pour l’étude des rétroactions entre climat et tectonique. Cette étude concerne l’évolution du bassin versant de la rivière Tista (Sikkim) et du mégafan qu’elle dépose, au pied du relief.
Les taux d’exhumation du bassin versant de la Tista à l’échelle du million d’années (traces de fission sur apatite) les plus forts sont concentrés (1.2 ± 0.6 mm/an) au niveau d’un duplex, suggérant un contrôle tectonique. Les taux d’érosion élevés à l’échelle millénaire (10Be) (1 à 2 mm/an) coïncident avec les fortes pentes des rivières au niveau de l’avancée maximale des glaciers durant le LGM (Fig. 1). L’érosion millénaire au Sikkim est donc en partie liée à l’héritage géomorphologique glaciaire.
Les dépôts du megafan forment deux lobes distaux en aval de l’apex, d’âge > 50 000 ans (IRSL), incisé par la Tista depuis 4000+600/-400 ans (10Be). Le lobe occidental, a été abandonné vers 10 000 – 11000 ans. Le lobe oriental, plus récent (< 1000 ans), s’est développé quand le réseau de drainage principal a migré vers l’Est à l’occasion d’importantes avulsions (Fig. 2). Les périodes d’aggradation des lobes sont compatibles avec un guidage climatique pendant des périodes de mousson de forte intensité, associées à des flux sédimentaires importants.

Caractérisation de SPHERE pour l’étude des disques circumstellaires

Julien Milli, IPAG, Oct. 2011- Oct. 2014, thèse soutenue le 23 septembre 2014

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SPHERE est un instrument majeur de la communauté astronomique européenne impliquant un large consortium. Son but est de détecter et caractériser par imagerie directe des exo-planètes et disques circumstellaires.
Le projet de thèse proposé ici est unique par la combinaison d’une expertise sur l’instrument d’abord lors des tests en laboratoire en Europe puis lors de sa mise en place à l’observatoire du VLT au Chili, ainsi que pour son champ d’application sur les disques.

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