Blog

Thèse soutenue en géographie par Haj Asaad Ahmed à la FGSE, le 4 février 2022, rattaché à l’ Institut de géographie et durabilité (IGD)

Dans le contexte complexe du conflit syrien, l’hypothèse est que l’eau joue un rôle fédérateur dans la société en tant que réponse à un besoin fondamental et ressource utilisée par tous. 

La thèse est basée sur la méthode recherche-action. Il s’agit d’identifier les éléments qui contribuent à la création de mécanismes de dialogue et de négociation autour de l’exploitation et du partage des ressources en eau et leur rôle dans la cohésion sociale, la résilience et la réconciliation en période de post-conflit en Syrie. Ensuite, la thèse s’appuie sur des projets de réhabilitation et de mangement des infrastructures hydrauliques en prenant en considération ces éléments.  

La thèse porte sur les politiques d’utilisation de l’eau et les conditions socioéconomiques de son exploitation en Syrie. Elle analyse et localise les effets des différentes politiques de développement adoptées depuis un siècle sur ressources en eau en Syrie, ainsi que les effets du conflit en cours sur les infrastructures hydrauliques, la production agricole et industrielle, le déplacement de la population et l’évolution de la structure sociale. Finalement, ce travail porte un regard sur les modes et les logiques d’utilisation de l’eau par les différents acteurs locaux (en tant que moyen de renforcement de la base populaire, outil de guerre ou outil de coopération). Il clarifie, également, la stratégie territoriale des acteurs internationaux intervenants dans le conflit, telle que le contrôle des sources d’approvisionnement en eau.

L’analyse nous a permis d’identifier les éléments socioéconomiques, techniques et naturels qui ont fait leur preuve et qui, de notre point de vue, devront être pris en considération dans le processus de réhabilitation des infrastructures et le management de l’eau dans une perspective de la réconciliation. Ces éléments ont été introduits dans les stratégies des projets de la réhabilitation des infrastructures hydrauliques et management de l’eau en œuvre dans le cadre de la thèse à Ar Ruj et à Afrin. Les objectifs de ces projets vont au-delà de la réponse aux besoins en eau (potable et d’irrigation) en renforçant la résilience, la cohésion sociale et la réconciliation. 

Soutenir l’accès à l’eau n’est pas seulement une réponse à un besoin critique mais aussi un moyen d’engager les collectivités locales dans des négociations avec un éventail plus ou moins large d’acteurs (usagers de l’eau « locaux et déplacés », structures de pouvoir locales, acteurs économiques…) pour mettre en place des systèmes de gestion de l’eau viables et pour résoudre les autres problèmes sociaux qui ne sont pas liés au partage de l’eau. Ceci est organisé par les associations d’usagers de l’eau comme activité connexe à leur activité principale de gestion de l’approvisionnement en eau. Elles ont été fondées dans le cadre de ces projets.

Les résultats concrets obtenus montrent que l’accès à l’eau peut constituer, dans certains réseaux d’approvisionnement en eau, un moyen d’entamer des négociations et de renforcer la cohésion sociale entre utilisateurs comme une étape dans le long processus de la réconciliation.

Thèse soutenue par Anthony Michelon, le 26 janvier 2022, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)

Les bassins versant de haute altitude jouent un rôle primordial dans le cycle de l’eau en milieu Alpin. En accumulant la neige en hiver, puis en la relâchant plus tard lors de la période de fonte, ils jouent le rôle de « château d’eau pour l’humanité ». L’augmentation actuelle des températures moyennes provoque toutefois un changement du type de précipitations, avec d’avantage d’évènements de pluie et moins d’accumulation de neige. La conséquence observée est un décalage du pic annuel de débit plus tôt dans la saison, ce qui impacte la disponibilité en eau plus tard dans l’année, lorsqu’elle devient primordiale. Bien que cette tendance soit déjà observée et bien documentée, les études hydrologiques sur les chemins d’écoulement de l’eau de fonte sont rares, et les modèles souffrent du manque de connaissance sur ces processus à l’échelle du bassin versant. 

Dans cette thèse, nous proposons d’étudier les chemins d’écoulements de l’eau dans un tel environnement Alpin en étudiant le Vallon de Nant, un petit bassin versant (13.4 km²) situé dans la partie ouest des Alpes Suisses. Ce bassin, très largement influencé par la neige, est l’un des rares bassins non perturbé (en termes d’utilisation humaine des ressources en eau) en Suisse, et intéresse de très divers domaines de recherches en géosciences. Les recherches hydrologiques dans ce bassin ont toutefois commencé en même temps que cette thèse, avec donc aucunes connaissances préalables. Un point de départ pour cette étude fut l’observation détaillée des processus météorologiques intéressants pour l’hydrologie. Bien que le terrain d’étude soit petit, l’une des premières interrogations était de savoir si à cette échelle l’hétérogénéité spatiale de la pluie avait un impact sur les variations de débit de la rivière principale à l’exutoire. Pour ce faire, un réseau temporaire de 12 pluviomètres a été déployé et 48 évènements de pluie ont été enregistrés. Ces mesures ont permis de mettre en évidence que, même à cette échelle, l’hétérogénéité de certaines caractéristiques du bassin avait bien un impact sur la réponse de la rivière à l’exutoire. Bien qu’un tel réseau a été nécessaire pour cette étude, une telle densité de points de mesures n’est pas absolument nécessaire, et nous avons déterminé que 3 pluviomètres seulement sont nécessaires pour saisir l’essentiel de l’hétérogénéité des précipitations dans ce bassin versant. 

Dans un second temps, les chemins d’écoulement de l’eau ont été étudiés à divers endroits dans le bassin versant, en mesurant diverses propriétés de l’eau, à savoir sa température, sa conductivité électrique, et sa composition en isotopes stables (2H, 17O et 18O). Les mesures de température ont été effectuées en continu à la sortie des différentes sources d’eau du bassin, et les mesure de conductivité électrique et de composition en isotopes stables a été effectué en laboratoire à partir de 2861 échantillons qui ont été collectés sur le terrain à partir de diverses sources d’eau (provenant principalement de sources, de rivières, de l’eau de pluie, et du manteau neigeux). 

Cette étude a notamment permis de montrer que même au cours du pic annuel de débit, lorsque les apports en eau de fonte sont si importants que l’eau de toutes les sources montrent des caractéristiques similaires, l’eau de fonte s’écoule jusqu’à la rivière par un chemin de subsurface. Nous avons également mesuré un apport continu d’eau à la rivière lors de la période de débit de base en hiver, et nous avons identifié des écoulements de faible profondeur au cours d’évènements de pluie qui surviennent pendant la période de fonte de neige. 

Au-delà des conclusions spécifiques à ce terrain d’étude, notre analyse détaillée des différents traceurs a montré comment, ensemble, ils contenaient des informations. La température de l’eau des sources renseigne sur la profondeur des chemins d’écoulement, ainsi que sur la manière dont les différents réservoirs sont interconnectés. Les valeurs de conductivité électrique des sources et du cours d’eau principal peuvent être interprétés en termes d’âge de l’eau (plus l’eau est au contact d’un sol minéral, plus elle va se charger), et donc informer sur la longueur du chemin d’écoulement de subsurface. Contrairement à la température et à l’EC, qui eux sont impactés par les propriété locales du sol qui est traversé, les isotopes stables de l’eau fournissent des informations sur l’origine des précipitations avant qu’elles ne pénètrent le sol. Par exemple, les isotopes stables de l’eau informent sur la présence d’eau de fonte récente dans la rivière, et donc sont complémentaires à la température et à l’EC.

Thèse soutenue par David Amuzu, le 17 décembre 2021, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Au Ghana, les entreprises de chocolat du secteur privé opèrent aux côtés de l’État, remettant en cause des décennies de contrôle du secteur du cacao par l’État. Si ce réseau de marché alternatif permet aux entreprises de chocolat de restaurer et de maintenir leur légitimité dans la chaîne de valeur mondiale, l’influence de cette nouvelle dynamique sur les acteurs de la chaîne d’approvisionnement locale, la forte emprise de l’État sur le secteur et les communautés agraires rurales complexes du Ghana restent inconnues. À travers le prisme de l’écologie politique, cette thèse évalue les relations de pouvoir entre l’État, les entreprises privées de chocolat et les petits exploitants agricoles, et la mesure dans laquelle ces relations produisent des changements socio-environnementaux dans les communautés rurales de cacao du Ghana.

Les principales conclusions sont que les entreprises cooptent les institutions agraires locales au stade initial, puis, lorsque le programme de certification prend racine, elles ont tendance à transformer et à déplacer les institutions et les pratiques locales. En outre, les entreprises du secteur privé mobilisent les incitations à la certification pour masquer les relations médiocres et infructueuses de l’État avec les agriculteurs. Dans le même temps, les mécanismes d’incitation produisent une distribution altérée et inégale des bénéfices, des coûts de production et de bureaucratie, des fuites de marché, des vols environnementaux, des relations de travail injustes entre les sexes, une augmentation de la charge de travail et de l’exploitation. En outre, la thèse constate et soutient que si une entreprise régit le contexte agraire local et facilite l’accès des petits exploitants aux ressources productives et aux bénéfices, certaines réalités locales injustes (pratiques et conditions sociales) ne sont pas diagnostiquées et traitées par le programme de certification. En outre, la thèse montre que les pratiques de conservation des agriculteurs dans les cacaoyères sont façonnées par divers facteurs contextuels locaux, tels que la variété de cacaoyer hybride, la réhabilitation continue des cacaoyères, les droits d’accès aux arbres et les relations de travail, l’exploitation forestière illégale, la prolifération des scieries à petite échelle et les politiques de concessions forestières de la Commission forestière. L’influence persistante de ces facteurs est le résultat de certaines forces politiques et économiques historiques et continues.

La thèse conclut que tant que ces contradictions concernant les programmes de certification existent, il n’y a rien de durable et d’éthique dans le cacao qu’une entreprise s’approvisionne auprès des petits exploitants par le biais de ce réseau de marché alternatif. Par conséquent, il est impératif d’augmenter les avantages, d’éliminer les charges et de réduire les contraintes qui entachent l’aspect « durabilité » des programmes de certification.

Thèse soutenue par Emmanuel Wyser, le 17 décembre 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

Le comportement des solides est souvent déterminé par des processus irréversibles, comme la plasticité. Cette dernière suppose qu’un matériau solide, soumis à des contraintes internes, va se déformer de manière irréversible à partir d’un certain seuil de déformation. Ce type d’interaction prédomine sur la Terre et régit de multiples phénomènes comme la mécanique des failles ou encore la création des chaînes de montagnes. A une plus petite échelle, un bel exemple de cette irréversibilité des processus est un glissement de terrain.

Ce travail de thèse propose d’implémenter des solutions numériques à des problèmes de la mécanique des milieux continus dont les déformations peuvent être faibles à importantes. Ceci dans le but ultime d’acquérir de meilleures connaissances de la mécanique interne des glissements de terrain. Les méthodes numériques traditionnelles sont robustes et validées depuis longtemps, mais peuvent rencontrer certains problèmes lorsque les déformations des matériaux sont très importantes. Ainsi, de nouvelles méthodes numériques sont nécessaires pour prendre en compte les régimes de grande déformations.

Le problème général de tout modèle numérique, en particulier pour les nouvelles méthodes, est son coût en temps de calcul, qui dépend généralement de la résolution numérique utilisée, mais plus spécifiquement, de la méthode numérique choisie. Traditionnellement, l’informatique traite les opérations arithmétiques de manière séquentielle, c’est-à-dire que le processeur central de calcul (CPU) traite les opérations l’une après l’autre. Une parallélisation est cependant possible. Avec le développement technologique des cartes graphiques modernes (GPU), il est maintenant possible de traiter ces opérations de manière massivement parallèle. Ce travail vise donc à utiliser les architectures dite récentes des cartes graphiques afin de permettre des calculs rapides et massivement parallélisés.

Dans un premier temps, ce travail de recherche propose d’implémenter des solutions numériques des déformations élasto-plastiques dans un langage de programmation de haut-niveau, comme MATLAB. Différents tests numériques ont été réalisé afin de valider l’implémentation numérique. Puis, cette structure algorithmique a été implémentée dans un langage de programmation de bas-niveau, orientée vers les cartes graphiques. Ceci a permis d’atteindre un haut niveau de performance et a permis de modéliser des phénomènes complexes tridimensionnels comme les glissements de terrain ou les écroulements granulaires secs.

Ce travail a démontré que les cartes graphiques récentes sont d’un très grand intérêt pour accélérer significativement le temps de calcul. De plus, cela donne un éclairage nouveau concernant la mécanique des glissements de terrain en trois dimensions, domaine qui était pour l’instant peu étudié de part les importantes ressources de calcul nécessaire.

Thèse soutenue par Nguyen Thi Hai Van, le 3 décembre 2021, Institut de géographie et durabilité (IGD)

La « transition forestière » (FT) est un concept simple mais puissant. Il établit un lien entre la dynamique du couvert forestier et les processus macrosociaux, politiques et économiques et pourrait fournir des leçons pour une transition plus large vers la durabilité. Cependant, je soutiens que les forêts sont des espaces politiques hautement contestés. Les changements dans les forêts ne se produisent pas seulement de manière passive avec la régénération spontanée des arbres, mais les acteurs les façonnent. La dépendance excessive à l’égard d’une courbe de données simplement basée sur la couverture forestière cache un large éventail complexe de processus et d’acteurs politiques qui jouent des rôles cruciaux dans le façonnement et la « transition » des forêts. Une transition forestière, comme je l’affirme, comprend des arènes de luttes et de conflits entre acteurs pour obtenir le pouvoir sur les ressources dans chaque espace forestier. 

Cette thèse se penche sur la courbe superficiellement lisse de l’augmentation de la couverture forestière pour mieux comprendre sa réalité et découvrir comment le phénomène s’est déroulé, par qui et de quelle manière. En m’appuyant sur le cadre analytique de l’écologie politique, je me suis engagée dans les débats sur la gouvernance forestière, la néolibéralisation de la nature et la transformation agraire dans les hautes terres vietnamiennes. La thèse se concentre spécifiquement sur la transformation des forêts et des personnes sur près de trois décennies dans le district d’A Luoi dans la province de Thua Thien Hue au centre du Vietnam, qui a une longue histoire d’intervention de l’État et de conflit sur les forêts. Je montre que sous la canopée des forêts, de nombreux autres processus sont cachés dans le temps et l’espace, et à travers les structures et les agentivités. La recherche s’inspire d’une approche ethnographique relationnelle, et a spécifiquement impliqué un travail de terrain dans deux communes du district d’A Luoi, combinant diverses formes d’observation, d’entretiens, d’enquêtes et de discussions de groupe. 

Les résultats sont présentés dans quatre chapitres papier, chacun d’entre eux se concentrant sur une dynamique particulière des processus à l’origine de la transition forestière d’A Luoi. Le premier chapitre cherche à enrichir la littérature sur les voies de la FT en faisant appel au concept de « territorialisation ». Il se concentre sur la première dynamique de la FT, le processus de territorialisation couche par couche au fil du temps et dans chaque espace forestier. La lecture de la FT à travers le prisme de la territorialisation révèle également une transition des relations entre l’Etat et les paysans qui va au-delà des relations de contrôle et de résistance et qui est mieux comprise comme une « co-production ».

Les deux chapitres suivants examinent en profondeur deux processus de territorialisation significatifs et leur dynamique de contrôle des ressources « de l’intérieur » : les plantations d’acacia des petits exploitants et le paiement des services écosystémiques forestiers. Le deuxième chapitre empirique décrit l’émergence de nouveaux mécanismes d’utilisation des terres, d’accès à la terre et de régime de propriété, par lesquels les villageois des hautes terres revendiquent les espaces forestiers à leur avantage, naviguant entre les politiques de l’Etat et les institutions coutumières pour étendre leurs plantations agricoles. Il met ainsi en évidence la deuxième dynamique de la FT: une frontière de contrôle foncier associée à l’essor des plantations d’arbres des petits exploitants.

Le troisième chapitre explore les initiatives de paiement des services écosystémiques forestiers du Vietnam en examinant les résultats de l’action collective dans la gestion des ressources forestières communes. Il représente la troisième dynamique de la FT : les services écosystémiques comme nouvelle valeur des forêts menant à des transitions de gouvernance forestière. La dernière partie se concentre sur l’identité et les moyens de subsistance, en examinant comment les minorités ethniques des hautes terres ont été inscrites dans l’élaboration de l’État et participent à des moyens de subsistance commerciaux centrés sur l’acacia. Devenir de « nouveaux habitants de la forêt » est la quatrième dynamique de la FT. Toutes ces formes de transition se connectent, se mélangent et s’articulent les unes aux autres pour former la véritable « nature » de la FT, que j’appelle la transition forestière 4D. Il montre que, dans la pratique, la transition forestière anticipée est beaucoup moins certaine ou prévisible que ne le suggère la littérature antérieure sur la FT. En conclusion, je propose plusieurs recommandations politiques afin de prendre en compte ces incertitudes pour améliorer la qualité et la durabilité des changements forestiers au Vietnam à l’avenir. 

Thèse soutenue par Alejandro Fernandez Visentini, le 18 novembre 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

La gestion et la préservation des ressources en eau souterraine exigent des méthodes précises pour surveiller le devenir des contaminants hydrosolubles qui fuient dans les aquifères. Dans les milieux poreux, les solutés sont transportés sous forme de panaches, qui augmentent en taille et deviennent de plus en plus dilués à mesure qu’ils se déplacent vers l’aval. Comme ces deux processus, connus sous le nom d’étalement et de mélange, se déroulent sur de multiples échelles spatiales et temporelles, il est très difficile de les caractériser en se basant uniquement sur les techniques de mesure hydrologiques locales et à faible échantillonnage habituelles. De manière complémentaire, la méthode géophysique à courant continu fournit des informations réparties dans l’espace et dans le temps sur la conductivité électrique, une propriété physique sensible au transport de solutés conducteurs d’électricité.

Combinée à l’échantillonnage conventionnel des fluides, la méthode est prometteuse comme moyen de caractériser quantitativement l’état et l’évolution du transport des solutés. Cependant, cela nécessite d’établir des liens quantitatifs entre les mesures d’étalement et de mélange et la conductivité électrique dans des conditions générales de transport de solutés. Cela nécessite d’abord de quantifier l’incertitude des mesures de transport de solutés déduites électriquement et ensuite de développer un cadre permettant de prédire l’impact de l’hétérogénéité des solutés à petite échelle sur la conductivité électrique observée à plus grande échelle. Comme ces deux tâches restent largement non résolues, il existe un risque d’erreurs systématiques dans les interprétations. Nous présentons ici des études numériques, expérimentales et théoriques visant à faire progresser ces deux tâches.

Premièrement, nous quantifions dans quelle mesure les séries temporelles de conductivité électrique, observés dans deux directions mutuellement perpendiculaires pendant les essais de traçage, peuvent contraindre la variance et la corrélation spatiale des champs de conductivité hydraulique. Nous constatons que les données les plus informatives sont celles de la conductivité électrique dans la direction moyenne de l’écoulement. La variance du champ, qui contrôle le taux d’étalement, est le paramètre le mieux contraint pour tous les cas d’essai et tous les types de données, suivi par la corrélation spatiale dans la direction perpendiculaire au champ d’écoulement moyen. En tant que contribution expérimentale, nous rapportons un essai de traceur salin milli-fluidique contrôlé par l’optique et l’électricité, visant à comprendre les signatures électriques du mélange limité par la diffusion d’une distribution de traceur initialement stratifiée. Nous montrons que les différents taux de diffusion des traceurs optiques et électriques doivent être pris en compte pour obtenir une concordance quantitative entre les séries temporelles de conductivité électrique déduites optiquement et mesurées.

Nous constatons que les données électriques peuvent contraindre les largeurs des couches initiales et les échelles de temps de transport et de diffusion associées, ainsi que le degré de mélange du traceur à son arrivée aux positions des électrodes. Comme contribution théorique, nous introduisons un nouveau paramètre pétrophysique, le facteur de mélange M, pour tenir compte de l’impact électrique de l’hétérogénéité de la conductivité du fluide à petite échelle. Lorsque M est observé dans deux directions perpendiculaires, il correspond de manière univoque à la variance et au rapport d’anisotropie des champs de conductivité hétérogènes, tandis que la nature de la correspondance est affectée par la connectivité du champ de conductivité. Nous dérivons une expression analytique de M en fonction des propriétés statistiques du champ de conductivité et du champ électrique. Ensuite, nous étudions numériquement la cartographie reliant les propriétés statistiques de l’un ou l’autre des champs.