Allocation d'installation scientifique 2018 de Rennes Métropole pour Anne-Julia Rollet (LETG-Rennes / OSUR)

Rennes Métropole vient d'annoncer les lauréats 2018 des allocations d'installation scientifique (AIS) : Anne-Julia Rollet (LETG-Rennes / OSUR), maître de conférences à l'université Rennes 2, est une des 3 lauréates OSUR. Elle se voit attribuer une allocation de 40 K€.

Les AIS sont des aides de Rennes Métropole visant à faciliter l'accueil, l'installation et le démarrage des travaux de recherche de chercheurs récemment arrivés sur le territoire métropolitain. L'objectif est de faire de Rennes un site universitaire majeur, accueillant et attractif pour des chercheurs de haut niveau. Ce dispositif s'adresse aux chercheurs recrutés depuis moins de trois ans dans un établissement d'enseignement supérieur et de recherche localisé sur le territoire de Rennes Métropole. Un appel à candidatures est publié chaque année.


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"Fonctionnement morpho-sédimentaire des cours d’eau anthropisés de l’Ouest de la France dans un contexte de changements globaux"
(Anne-Julia Rollet, LETG-Rennes / OSUR)


Anne Julia Rollet2



 

Depuis 2003 (début de sa thèse), les travaux de recherche d'Anne-Julia Rollet portent sur le fonctionnement contemporain des composantes hydrologiques, morphologiques et sédimentaires des hydrosystèmes fluviaux anthropisés. Anne-Julia se positionneme explicitement dans le champ de la recherche appliquée car ses résultats lui permettent de contribuer aux réflexions relatives à la gestion et la restauration physique de ces milieux. Dans le cadre de sa recherche doctorale (DEA en 2002 et Thèse en 2003-2007), elle a plus particulièrement abordé la question de l’évaluation et de la gestion des déficits sédimentaires sur les cours d’eau de moyenne à forte énergie (Doubs, Ain) à partir de 3 axes (1) identification des impacts anthropiques sur les patrons spatiaux et temporels de paramètres d’ajustement morphologiques, (2) étude du fonctionnement sédimentaire grossier actuel et (3) élaboration de mesures de gestion innovantes et intégratives pour l’atténuation des effets du déficit sédimentaire sur ces cours d’eau. En 2008-2016, elle a poursuivi ses recherches au sein du laboratoire LETG (site de Caen – Université de Basse Normandie) en travaillant sur de nouveaux systèmes (ex. programme Interreg IV A « Redynamisation du vieux Rhin » (2009-2012)) et en ouvrant également sa réflexion aux systèmes fluviaux d’énergie modeste et fortement anthropisés, encore angles morts de la recherche internationale en morphologie fluviale (Participations aux programmes PSDR-GO Climaster, Cezure, suivi scientifique de la Sélune).

 

Depuis son recrutement en 2016 au LETG-Rennes (université Rennes 2)Anne-Julia concentre ses recherches sur l’étude des fonctionnements morpho-sédimentaires des cours d’eau à faible énergie et fortement anthropisés, en s’appuyant notamment sur l’exemple de l’Ouest français.

 

Ce champ thématique de recherche s’inscrit dans les programmes scientifiques auxquels contribue le LETG-Rennes au sein de l’OSUR et en collaboration avec l’INRA (ex. Zone Atelier Armorique, programme de suivi scientifique Sélune, programme BERCEAU), et dans les programmes d’échanges internationaux de l'équipe (ex. Programmes d’échange financés par le Fond Français pour l’Environnement Mondial, responsable Hervé Quénol ;  programme de l’Agence Universitaire pour la Francophonie responsable : G. Fortin périmètre : Brésil / Québec/France, Brésil). Une grande partie de ses programmes fait appel à des données de télédétection (Images satellitaires optiques et radar à très haute résolution spatiale, données LIDAR), à des technique d’acquisition de données in situ (LIDAR terrestre, PIT tags (Fig.1)) et à des techniques de traitement qui sont à la pointe de la recherche dans le domaine de la géographie physique appliquée à l’environnement.

 

 Rollet Fig1

Figure 1 : Système de traçage des sédiments grossiers par PitTags

 

 

  1. Contexte scientifique

Si la production de connaissances scientifiques internationales relatives au fonctionnement morpho-sédimentaire des cours d’eau de forte énergie et des grands cours d’eau est importante, les dynamiques morpho-sédimentaires des petits cours d’eau d’énergie modérée, tels que ceux de l’Ouest de la France, n’ont jusqu’à présent fait l’objet que de peu d’attention. En effet, compte tenu de l’amplitude modeste des processus morphologiques, les enjeux de gestion autour de ces ajustements étaient faibles. Néanmoins, depuis une vingtaine d’années, ces cours d’eau enregistrent de profondes modifications qui viennent re-questionner leur relative stabilité et soulèvent de nombreuses questions tant scientifiques qu'opérationnelles. Suite aux fortes incitations européennes et nationales (Directive Cadre sur l’Eau (DCE) en 2000 et de la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques (LEMA) en 2006), les actions de restauration se sont multipliées sur le territoire français (Fig.2) faisant ainsi émerger des besoins de connaissances relatives au fonctionnement de ces systèmes fluviaux (définition des géométries naturelles, caractérisation des dynamiques sédimentaire, capacité d’ajustements …) afin de définir les conséquences et pertinences de ces actions.

 

Rollet Fig2 Figure 2 : Seuil du Moulin de Ver (Sienne- Normandie) avant et après arasement (auteur : SIAES, 2013)

 

 

Ainsi, parmi les objectifs souvent visés par ces actions, la question de la continuité sédimentaire tient une place centrale. Si dans le cas de cours d’eau de forte et moyenne énergie il est désormais admis que le transfert sédimentaire grossier est effectivement garant d’un bon équilibre géomorphologique, l’intérêt de restaurer ces transferts reste peu questionné pour des systèmes où la charge de fond est peu mobile et où les stocks de sédiments grossiers sont faibles (les berges étant principalement constituées de sable, limons et argiles). La dynamique sédimentaire grossière des cours d’eau de faible énergie étant peu documentée (quelles sources ? quels volumes ? quelles fréquences de mise en mouvement ? quelle contribution dans l’équilibre morphologique de ces systèmes ?), il est alors difficile d’estimer l’évolution de ces cours d’eau sur le moyen et plus long terme et donc d’évaluer les bénéfices réels des actions de restauration à venir. De plus, ces cours d’eau souvent qualifiés "d’ordinaires" s’écoulent dans des paysages principalement ruraux qui connaissent depuis une vingtaine d’années de profondes modifications dans un contexte de changement global : changement climatique, modification de l’occupation du sol, modification des pratiques agricoles, des structures paysagères etc.. Ces changements sont susceptibles de modifier profondément les paramètres de contrôle du fonctionnement hydromorpho-sédimentaires tels que les apports en eau et en sédiments.

L’enjeu du transfert difficile des connaissances produites sur les systèmes à forte énergie vers ceux à plus faible énergie n’est pas une spécificité française et il a été démontré, par exemple au Danemark, que ce manque de connaissances relatives aux systèmes de faible énergie pouvait conduire à des actions de gestion et de restauration inappropriées. Il est donc urgent de répondre à ce manque de connaissances en participant à la construction d’un corpus scientifique encore trop modeste à l’échelle internationale.

 

  1. Objectifs

L’objectif de ce projet est par conséquent de caractériser le fonctionnement morpho-sédimentaire des cours d’eau d’énergie modeste dans le cadre de changements globaux (mise en œuvre des actions de restauration, changements d’occupation du sol, changement climatique etc.). Il s’agit notamment d’établir un cadre de référence dynamique des différents types de fonctionnements hydro-géomorphologiques de ce type de cours d’eau en s’appuyant notamment sur l’exemple de l’ouest français. Pour cela, il apparait nécessaire d’articuler les démarches multi-scalaires en couplant les démarches récentes de caractérisation morphologique à haute résolution spatiale à échelle régionale à partir d’outils de télédétection (comme le LIDAR) avec des mesures quantitatives in situ des processus morpho-sédimentaires.

 

Pour répondre aux objectifs fixés, le projet se décline en 3 axes principaux :

  1. Axe 1 : Typologie fonctionnelle : il s’agit premièrement d’appréhender la diversité régionale des fonctionnements des cours d’eau à partir de la construction d’une une typologie hydro-géomorphologique des cours d’eau de l’Ouest français. L’objectif de cette typologie est d’approfondir notre connaissance des formes et usages des cours d’eau régionaux (principalement bretons et normands) en élargissant les types de variables jusqu’à présent principalement orientées vers des indicateurs climatologiques et lithologiques (ex : hydro-écorégion). Il s’agit de réaliser une typologie en affinant les indicateurs classiquement utilisés et d’intégrer non seulement des paramètres de géométrie des chenaux (pente, encaissement, sinuosité), des indicateurs du fonctionnement morphologique (puissance, mobilité latérale etc.) mais aussi, dans la mesure du possible, des indicateurs d’usages et de pression liés aux processus hydro-morphologiques. Cet axe a pour vocation de définir un premier cadre régional des grands types de fonctionnements hydro-géomorphologiques et d’établir le potentiel physique théorique de ces cours d’eau (Fig. 3)

 

Rollet Fig3
Figure 3 - Etapes d’extraction et traitement des données en vue de l’établissement de la typologie à large échelle

 

  1. Axe 2 : Analyse in situ des fonctionnements morpho-sédimentaires. Il s’agit d’améliorer nos connaissances relatives aux processus morphologique et sédimentaire des cours d’eau régionaux en s’intéressant notamment à la question de la continuité sédimentaire dans les cours d’eau de moyenne à faible énergie ainsi qu’à la relation entre la dynamique morphologique et les entrées sédimentaires grossières. L’ambition est d’évaluer la réalité et la nature des transferts sédimentaires grossiers (existe-t-il véritablement un transport solide grossier sur ces systèmes ? quelle est la mobilité de la charge de fond composant actuellement le fond des cours d’eau ? quelle est l’origine de cette charge de fond) ainsi que l’influence de cette charge sur les processus morphologiques (est-elle à l’origine des processus d’érosion latérale ?). Cet axe vise également à établir les liens entre les processus observés (amplitude, localisation) et les modifications intervenues au sein des bassins versants. Cela permettra notamment de s’intéresser à la hiérarchisation des facteurs contrôlant les dynamiques morpho-sédimentaires de ces cours d’eau. Les sites suivis seront sélectionnés à partir de la typologie élaborée dans le cadre de l’axe 1 mais également en collaboration avec les acteurs de terrain en s’appuyant sur le suivi morphologique d’actions de restauration diversifiées (recharges sédimentaires, suppressions d’ouvrages, remises en talweg…).

  1. Axe 3. Articulation de la production de connaissance avec les stratégies et modes de gestion : l’objectif sera enfin de confronter les éléments de connaissances produits dans les axes 1 et 2 et les stratégies/modes de gestion des systèmes fluviaux menés régionalement, notamment dans le cadre des projets de restauration et de mise en œuvre de la DCE (définition, atteinte et suivi du bon état écologique des hydrosystèmes). Enfin, une des finalités de ce projet est d’aider à définir des mesures de gestions pertinentes et adaptées aux différents types de contextes hydro-géomorphologiques rencontrés régionalement et questionner la pertinence de l’application à l’échelle régionale de mesures de gestion nationalement définies Ces connaissances pourront alimenter les scénarios de restauration envisageables dans les différents contextes intra et inter régionaux et définir les mesures les plus pertinentes. Ces éléments pourront également nous renseigner sur l’intérêt des opérations pour la restauration de la continuité sédimentaire régionale ou encore sur l’influence des modifications actuelles et à venir intervenant dans les bassins versant sur la dynamique morpho-sédimentaires des cours d’eau.

 

La réalisation de l’axe 1 et de l'axe 2 nécessite
(1) l’exploitation d’images aériennes, de MNT ou encore l’acquisition d’images par des structures aéroportées légères adaptées aux milieux souvent peu accessibles des corridors fluviaux,
(2) l'automatisation des procédures de cartographie et
(3) des mesures effectuées sur le terrain pour valider les observations effectuées par imagerie (topographie, identification de formes fluviales), mais surtout quantifier les processus morpho-sédimentaires (traçage sédimentaires, suivis topographiques, suivis d’érosion de berge et granulométrie par photogrammétrie…) dans les cours d’eau.


 

L'obtention de l'AIS va permettre d’acquérir des équipements informatiques nécessaires à la modélisation spatialisée de la typologie fonctionnelle ainsi que les équipements de terrain nécessaires à la mesure in situ des processus morpho-sédimentaires.

 

Des secteurs d’étude ont d'ores et déjà été retenus/envisagés afin de favoriser l'intégration de ce projet dans les recherches en cours :

Le site de la Zone Atelier Armorique « paysages, usages, transferts, biodiversité » portée par l'OSUR : ce projet contribue à l’étude de l’influence du gradient urbain sur les fonctionnements morpho-sédimentaires en sélectionnant des cours d’eau en milieu rural, péri-urbain et urbain,

  • Le site du bassin versant du Léguer, qui fait l’objet d’un suivi par le LETG-Rennes des structures paysagères et des pratiques agricoles par télédétection initié depuis 2004 dans le cadre du programme Bretagne Eau Pure (Responsable : Gérard Gruau, Géosciences Rennes/OSUR , Groupe d’Etude de la pollution des eaux par les matières organiques ; Financement région Bretagne),
  • Les sites en cours de sélection dans le cadre du programme BERCEAU (Bilan et évaluation de la restauration des cours d’eau bretons ; Responsable : Alain Crave, Géosciences Rennes/OSUR ; financement région Bretagne et Agence de l’eau LB).

Ce projet ambitionne également de contribuer à la recherche internationale en comparant les résultats obtenus avec ceux d’autres systèmes fluviaux d’énergie modérée à faible mais localisés dans des contextes géographiques différents. Par exemple, une demande AUF a été déposé en 2017 pour une comparaison France/Brésil/Canada (portage G. Fortin Brésil / Québec/France, Brésil) et un contact a été établi avec F. Magilligan de l’université de Darmouth (USA).

 

 

  1. Originalité du projet et synergies au sein de l'OSUR

Ce projet constitue un complément original aux travaux scientifiques récents ou en cours menés sur les hydrosystèmes, aussi bien au sein du LETG-Rennes et du reste de l'UMR LETG, qu'au sein d'autres unités de l'OSUR.

L'originalité de ce projet réside dans le fait
(i) de développer une approche morphologique des systèmes fluviaux dans un contexte géographique encore peu étudié sous cet angle (c'est-à-dire les systèmes de l’Ouest français),
(ii) de mettre en œuvre des outils et techniques de caractérisation spatiale innovants (télédétection, traçage sédimentaire, intégration des usages),
(iii) d'aborder explicitement la question des changements d'échelles dans l'évaluation régionale des fonctionnements morpho-sédimentaires en confrontant les données issues de l'analyse d'image et les données terrain (suivi hydromorphologique et sédimentaire), et enfin
(iv) de confronter les résultats quantifiés des actions de restauration menées régionalement aux objectifs des politiques de gestion environnementale nationales.

Ce projet s’appuie sur les compétences thématiques et méthodologiques développées au sein du LETG-Rennes. Ces compétences concernent tout d’abord l’étude des changements globaux (changement climatique, modification de l’occupation du sol et des paysages agraires notamment) en interaction avec la gestion des ressources naturelles (eau, sol, biodiversité…). La reconnaissance du LETG-Rennes porte également sur ses compétences méthodologiques, notamment dans les domaines du traitement d’image et de la télédétection, indispensables pour effectuer des analyses à fine échelle et, donc, pour emboîter les échelles spatiales et temporelles (Projet CNES KALIDEOS, 2017 – 2021). Ces aspects représentent un enjeu majeur pour aborder les liens de causalités entre les variables de contrôle (internes - externes) et de réponse des systèmes fluviaux. Enfin, ce projet s’inscrit pleinement dans le cadre de la Zone Atelier Armorique dans laquelle le LETG-Rennes est déjà fortement intégré.

 

Ce projet est également l’opportunité de poursuivre le développement de collaborations scientifiques déjà menée depuis quelques années avec divers membres de l’OSUR dans le cadre de différents projets scientifiques : suivi scientifique de la Sélune (depuis 2014) et programme BERCEAU (2017-2021) principalement. Il s’agit ainsi de conforter les échanges avec l’université de Rennes 1 et l’INRA en continuant à travailler sur les liens entre les structures fluviales, habitats piscicoles et végétation rivulaire (ESE INRA/Agrocampus avec Ivan Bernez, Dominique Ombredane, ECOBIO avec Christophe Piscart) et sur la question des transferts sédimentaires au sein des bassins versants (SAS INRA/Agrocampus avec Catherine Grimaldi puis Ophélie Fovet). Il s’agit également pour Anne-Julia de collaborer plus étroitement encore avec Géoscience Rennes et plus particulièrement avec l’équipe DIMENV@risce (Alain Crave, Dimitri Lague) pour le développement / application des outils de mesure en domaine fluviale (photogrammétrie, LIDAR).

 

Enfin, dans le cadre de ce projet, Anne-Julia propose d’interagir fortement avec les acteurs locaux en développant de nombreux partenariats avec le Creseb, l’ONEMA, Agence de l’eau, syndicats de gestion bretons. Une partie de ces partenariats sont d’ores et déjà engagés dans le cadre du programme BERCEAU ainsi que sur le Léguer avec la Fédération des Côtes d’Armor pour la Pêche et la Protection du Milieu Aquatique et Lannion Trégor Communauté (Fig.4).

 

Rollet Fig4
Figure 4 : Visualisation des correspondances entre les dépôts sableux et les ajustements structuraux (Charpentier, 2017)

 

 

Contact OSUR
Anne-Julia Rollet (LETG-Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @


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