Thèse soutenue par Elisa Giaccone le 31 janvier 2020, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)
Les environnements alpins sont composés de nombreux éléments naturels, qui sont interconnectés et impliqués dans différents processus. Cette complexité rend nécessaire une étude à échelle locale ainsi que la mise en œuvre de modèles régionaux pour mieux comprendre les interactions qui façonnent ces environnements, surtout sous les effets du réchauffement climatique actuel. Tandis que les relations parmi les plantes et les variables sol-topo-climatiques ont été largement investiguées, les aspects spécifiques des relations entre plantes et processus géomorphologiques sont restés dans l’ombre, en particulier à haute altitude.
Pour cette raison, le but de la présente thèse est d’étudier comment les processus géomorphologiques et les formes géomorphologiques influencent les communautés végétales alpines et, ainsi, d’identifier des prédicteurs géomorphologiques pour les modèles de distribution d’espèces végétales. Cet objectif principal est scindé en trois sous-objectifs qui sont traités selon une approche statistique et quantitative.
Le premier sous-objectif a été l’étude à petite échelle des effets des processus géomorphologiques sur les communautés végétales en milieu alpin. Les résultats obtenus ont indiqué que la morphodynamique du relief est un facteur clé, associé à la température du sol, pour expliquer la distribution des plantes alpines et la composition des communautés végétale.
Le deuxième sous-objectif a été l’élaboration d’une méthodologie permettant d’analyser la taille des débris sur des surfaces étendues et, par conséquence, de réaliser des cartes de distribution de cette variable. La méthodologie développée est basée sur des images à haute résolution, acquises par des drones, qui sont traitées avec un algorithme afin d’identifier la taille des débris.
Le troisième sous-objectif a été de mettre en œuvre une méthodologie pour réaliser des cartes géomorphologiques semi-automatisées. Deux différents approches ont été testées sur un site test et elles se sont révélées appropriées pour simuler des cartes géomorphologiques semi-automatisées dans des environnements alpins et à l’échelle régionale.
Au cœur de la production du cacao, David Amuzu cherche à évaluer la durabilité et ses enjeux au Ghana grâce à son Doc.Mobility « Land Use Transition and Socio-Ecological Outcomes in Asunafo Cocoa Growing Region of Ghana ». David Amuzu, doctorant à l’Institut de géograhie et durabilité, a engagé son projet de mobilité à l’automne 2019. Il nous explique ses motivations et ses espoirs.
Sur la photo, David (au centre, les mains croisées) assiste à un entretien dans le cadre d’un programme de certification du cacao, où l’auditeur externe évalue la durabilité des pratiques de production. Il est très habituel pour David de dialoguer avec les agriculteurs sur le terrain pour comprendre leurs pratiques agricoles et la transformation de l’utilisation des terres : Quelles espèces d’arbres sont utilisées ? Pourquoi certains arbres sont-ils préférés à d’autres ? Pourquoi certains sont-ils maintenus ou éliminés dans les exploitations ?
Propos recueillis par Amélie Dreiss
Je connais bien cette région cacaoyère du sud Ghana où j’ai choisi de mener mon projet. Le Ghana est le second plus grand producteur de cacao du monde. Mais malgré leur énorme contribution à l’économie mondiale, les exploitants restent pauvres ; leurs activités agricoles constituent en outre une menace permanente pour la forêt.
Ma région d’étude a connu une transformation dans son mode de production. Ces transformations agraires vont-elles conduire à un système de production plus durable ? Comment les innovations agronomiques et les pratiques de conservation que j’observe se répandent-elles ? J’espère pouvoir mieux comprendre ces questions suite à mon séjour.
J’ai pris conscience du potentiel de mon travail lors d’un premier séjour de 5 mois. J’ai donc cherché des financements plus longs pour aller au bout de mon projet. En consultation avec mon directeur de thèse, le professeur Christian Kull, j’ai réalisé que la bourse Doc.Mobility était une bonne option. Elle offrait en effet le soutien financier le mieux adapté pour continuer mon projet et le mener à bien. Elle permet également de s’appuyer sur les installations, les connaissances et l’expertise analytique d’autres chercheurs qui entreprennent des recherches similaires en-dehors de la Suisse.
Je suis très heureux de bénéficier de cette bourse qui me donne l’espoir de terminer un doctorat potentiellement de grande qualité. Cette bourse me permet aussi de créer un nouveau réseau universitaire au Royaume-Uni, d’acquérir de l’expérience en matière d’enseignement et de recherche. L’établissement-hôte, l’Université de Lancaster, m’offre une large gamme de possibilités de formations complémentaires. Compte tenu de cette diversité, je suis même face à un dilemme dans le choix des compétences et connaissances qui conviennent le mieux à mon projet de recherche et au développement de ma carrière. Aspirant à devenir un jeune chercheur polyvalent, j’essaie de profiter pleinement de ces possibilités variées pour développer ma carrière académique.
J’encourage vivement les futurs doctorants à se lancer dans une mobilité. Participer à ce programme Doc.Mobility avec un projet bien défini est toujours un plus !
Thèse soutenue par Mosè Cometta, le 17 décembre 2019, Institut de géographie et durabilité (IGD)
Notre époque est caractérisée par un retour des questions identitaires dans l’arène politique. Celles-ci menacent la stabilité des institutions et leur capacité à faire face collectivement à de nouveaux défis, et empêchent une planification commune. (suite…)
Thèse soutenue par Mathieu Gravey le 8 janvier 2020, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)
Les images satellites de la surface de la terrestre sont de plus en plus riches. À travers les avancées technologiques, depuis l’imagerie argentique en noir et blanc jusqu’aux dernières avancées en imagerie numérique multispectrale, de nombreux types d’images différentes ont été acquis. Les images actuelles permettent une classification de haute fidélité, la détection de changements, etc. L’utilisation d’images de différentes générations est un réel défi pour les études qui considèrent les évolutions sur le long terme. La solution habituelle consiste à réduire leur qualité à un dénominateur commun. (suite…)
Gabriel Salerno, Institut de géographie et durabilité (IGD)
Forum des idées avec Vincent Baudriller, directeur de théâtre et Gabriel Salerno, doctorant à la Faculté des géosciences et de l’environnement de l’Université de Lausanne.
Gabriel Salerno poursuit une thèse à l’Institut de géographie et durabilité autour des discours catastrophistes et non catastrophistes sur le diagnostic environnemental actuel, à la lumière de la philosophie de l’histoire.
Le 11 novembre 2019, peu avant midi, un séisme dit « léger » a eu lieu à proximité du village Le Teil, en Ardèche, juste à côté de Montélimar. Ce tremblement de terre a été au centre de l’attention médiatique, et a donné lieu à des informations parfois inexactes au plan scientifique. Nous en reprenons ici quelques-unes pour éclairer certains termes et problèmes de communication.
Ce séisme est souvent appelé « surprenant » et « exceptionnel » dans les médias par sa taille et par sa localisation. Certes, dans des zones de déformation lente, dites intraplaques, ce genre de séisme reste rare à l’échelle de temps humaine : toutes les générations n’en auront pas l’expérience. Cependant, en regardant la carte de sismicité et la carte de zonage de la France, il n’est pas surprenant d’avoir un séisme de cette taille à cet endroit : entre les Alpes et les Pyrénées, le système de faille des Cévennes, avec une histoire géologique longue et complexe, est bien connu des experts.
Carte de la sismicité de la France métropolitaine de 1962 à 2009, catalogue SI-Hex de Cara et collaborateurs (2015, Bulletin de la Société Géologique de France). Le cercle avec un contour blanc représente le séisme du 11 novembre 2019 en Ardèche.
Carte de zonage sismique de la France. Le cercle avec un contour blanc représente le séisme du 11 novembre 2019 en Ardèche.
De même, à une vingtaine de kilomètres vers le sud-est, plusieurs séismes historiques d’une taille similaire à l’événement récent ont eu lieu, notamment un en 1934, deux en 1873, et un en 1773. Le séisme de Lambesc, qui a fait 46 morts en 1909, est plus distant, à 110 km environ.
Page de couverture du Petit Journal suite au tremblement de terre de 1909 en Provence. Image tirée du livre « Quand la Terre tremble » (Grappin et co-auteurs, 2019, éditions CNRS).
Il y a une grande confusion quant à la magnitude d’un séisme dans les médias, qui ont donné des chiffres très variés pour la taille de cet événement récent, variant de 4.8 à 5.4. C’est en partie compréhensible, car une douzaine d’échelles de magnitude existent en sismologie, et le public ne les différencie pas. Cependant, ces échelles ont été développées pour pouvoir décrire des séismes de différentes tailles et utilisent pour cela différentes ondes sismiques observées : un peu comme si, pour regarder un objet, vous utilisiez des lunettes, un lorgnon, des jumelles, un microscope, un appareil photo, une caméra infra-rouge, ou regardiez simplement à l’oeil nu.
Pour le séisme du 11 novembre, on lit souvent que sa magnitude est de 5.4. C’est la magnitude dite locale, aussi utilisé en Suisse. C’est proche de la définition de magnitude classique par Richter, dont l’échelle est souvent mentionnée par les médias, mais ce n’est pas exactement équivalent. De plus, la magnitude locale peut être déterminée sur la composante horizontale des sismogrammes ou sur la composante verticale (donnant 5.2 dans ce cas) ; et le résultat est la moyenne des observations à différentes stations individuelles, donc vient avec une incertitude. La magnitude locale donne ainsi un chiffre qui est souvent supérieur à la magnitude du moment, qui exprime directement la quantité d’énergie libérée par un séisme pendant son occurrence.
Pour le séisme du 11 novembre, la magnitude de moment donne 4.9, d’où notre adjectif « léger » en introduction. A partir de 5.0, sur cette même échelle de magnitude de moment, ce serait un séisme « modéré ». On compte plus de 800 séismes de magnitude supérieure ou égale à 5.0 par an au monde. En comparaison, le séisme de 1909 à Lambesc a atteint une magnitude de 6.0 selon Baroux et collaborateurs (article publié en 2003 dans le Journal of Geophysical Research), toujours sur la même échelle. Toute incertitude sur les échelles comprises, le séisme de Lambesc reste au moins 30 fois plus fort en énergie et 10 fois plus fort en secouement du sol que l’événement récent en Ardèche.
Un autre problème de communication souvent rencontré est la confusion entre la magnitude (énergie d’un séisme) et l’intensité (le niveau de dégâts en un point donné). Pour un séisme de magnitude donnée, plus vous en êtes éloigné, plus l’intensité diminue, en règle générale. Similairement, plus le séisme est proche de la surface, plus l’intensité maximale sera élevée. Dans le cas du séisme récent, très peu profond (entre 1 et 4 km sous le niveau de la mer), c’est la proximité d’avec la surface qui a causé autant de dégâts à Le Teil et environs.
Ainsi, des phrases comme « Les centrales nucléaires sont bâties d’une manière à sûrement résister un séisme de magnitude 5″ n’ont pas beaucoup de sens, car elles ne disent rien, soit quant à leur distance par rapport au séisme soit quant à la profondeur de celui-ci.
Il serait donc plus prudent de se baser dans les analyses sur la notion d’intensité, ou, encore mieux, sur le mouvement du sol (en vitesse ou accélération maximale), qui est la mesure quantitative convertible en intensité. De plus, si un article fait référence à des infrastructures sensibles, il serait indiqué que la confrontation de l’événement avec des valeurs limites se base sur des études officielles (certes souvent difficiles à trouver) pour éviter d’affoler inutilement les lecteurs.
Un dernier aspect controversé, très médiatisé : l’affirmation que ce séisme pourrait être d’origine humaine. Nous notons qu’il s’agit pour l’instant d’une hypothèse de travail, une parmi d’autres. Il faudra de nombreuses mesures et études (et donc du temps) pour déterminer si l’homme a joué un quelconque rôle dans ce séisme, et si oui, lequel ; le propriétaire de la carrière proche de la faille, en relation avec l’hypothèse d’une origine anthropique de l’événement, a d’ailleurs ainsi exprimé qu’il reste « à la disposition des scientifiques chargés d’étudier le séisme afin de mieux comprendre ce phénomène ».
Article compilé par Gsur la base des documents et informations issus par le CSEM, le CEA, le BCSF et le RéNaSS, le BRGM et le RGF, et plusieurs articles grand public sur internet.
Dans cette émission, Suren Erkman, professeur d’écologie industrielle à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre, traite de la possibilité de transformer certains déchets, en particulier le CO2,en une ressource réutilisable ou en un bien valorisé.
Inigo Irarrazaval a obtenu une bourse Doc-Mobility pour son projet « Systèmes sous-glaciaires et dynamique de l’écoulement glaciaire induits par les lacs du glacier Exploradores, Patagonie » qu’il a commencé en octobre dernier. Il partage ici son expérience.
Pouvez-vous dire un mot sur la genèse de votre projet Doc.Mobility ?
De glaciers alpins relativement petits, je suis passé aux Champs de glace de Patagonie. L’idée est venue du désir d’utiliser mes acquis de début de doctorat pour élargir mon expertise à un cadre différent. Et de compléter ma thèse avec des compétences qu’il était difficile de développer à l’UNIL.
Avant de me lancer dans le Doc.mobility, j’ai obtenu une bourse de 1 mois (Mobility2018 CLS-HSG, Centro Latinoamericano-Suizo de l’Université de Saint-Gall) pour mener une étude pilote. Le succès de cette étude pilote m’a permis de bien définir les objectifs que je pouvais atteindre en un an de Doc.mobility. L’équipe de l’Université Aysén que j’avais rencontrée a tout de suite montré de l’intérêt et a soutenu mon projet.
Quelles difficultés avez-vous surmontées ?
Contrairement aux Alpes, il existe encore peu d’études en Patagonie. L’un des défis consistait à recueillir et compiler les quelques données d’observation disponibles. Le travail sur le terrain dans une région éloignée où les prévisions météorologiques sont imprécises pose un défi supplémentaire! Particulièrement pour piloter le drone, pour lequel il faut des conditions météorologiques sèches et sans vent…
Que va vous apporter cette expérience d’après vous ?
De nouvelles compétences en glaciologie bien sûr (comme la photogrammétrie et le bilan massique de glacier). Être pleinement responsable d’un projet, de la proposition à sa mise en œuvre, est aussi une magnifique expérience.
Un conseil pour les futurs doctorants en mobilité ?
Planifiez vraiment à l’avance et préparez des plans B et C. Et essayez de rencontrer en personne le superviseur à l’étranger avant d’établir une collaboration.
Comment envisagez-vous la suite, après le Doc.Mobility ?
Tant de questions sur les glaciers restent sans réponse ! La recherche en Patagonie prend de l’ampleur et j’aimerais continuer mes recherches là-bas en post-doctorat, en étant basé au Chili, en Suisse ou ailleurs.
Thèse soutenue par Daniel Baehler, le 6 décembre 2019, Institut de géographie et durabilité (IGD)
Les voitures ont de nombreux impacts négatifs sur l’environnement mais aussi sur notre santé et les infrastructures dédiées à la voiture occupent beaucoup de place, ce qui se ressent surtout dans les villes. (suite…)
Thèse soutenue par Jérémie Sanchez, le 20 décembre 2019, Institut de géographie et durabilité (IGD)
Cette thèse par articles prend le gouvernement de l’assainissement dans la ville de Mandalay comme point d’entrée pour mieux comprendre les processus de transformation à l’œuvre au Myanmar, un pays qui émerge aujourd’hui de plusieurs décennies de dictature militaire. La thèse pose la question de savoir comment l’assainissement est gouverné à Mandalay, et approche I’activité de « gouverner » au sens Foucaldien de la conduite de la conduite. (suite…)
Thèse soutenue par Richard Spitz, le 3 décembre 2019, Institut des sciences de la Terre (ISTE)
Les ceintures de nappes de plis et de charriage sont des structures caractéristiques communes qui se forment en réponse aux processus de formation des chaînes de montagne. Elles ont été étudiées par des géologues pendant au moins un siècle dans le but de comprendre leur style structural, leur évolution tectonique, leur dynamique et les facteurs de contrôle qui régissent leur formation.
Classiquement, nous considérons deux styles tectoniques distinctifs à grande échelle pour une ceinture de nappes de plis et de charriage, à savoir thick-skinned et thin-skinned.
Le premier implique que le socle cristallin et les séquences de couverture sédimentaire sus-jacentes accommodent une quantité égale de déformation pendant la formation des montagnes.
Par contre, le style thin-skinned implique que le socle demeure non déformé et que la majeure partie du raccourcissement est accommodée dans la déformation des séquences de couverture sédimentaires au-dessus du socle, le long d’un cisaillement basal faible ou d’une zone de détachement.
Le style structurel des ceintures de nappes de plis ou de charriage est étroitement lié aux structures crustales héritées du passé, telles que les bassins ou les variations de la lithostratigraphie. Par conséquent, une grande quantité de données sur les ceintures de nappes de plis et de charriage indique que le style tectonique mais aussi le style interne peuvent être très variables pour une même ceinture. Par exemple, des études ont montré des changements de style de l’extérieur à l’intérieur ou d’un bout à l’autre de la ceinture. Par conséquent, il est suggéré que la géométrie tridimensionnelle des structures pré-orogéniques héritées est un facteur de contrôle dominant sur le style structurel des ceintures de nappes de plis et de charriage.
Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l’une des principales ceintures de nappes de plis et de charriage des Alpes de Suisse romande, à savoir le système des nappes helvétiques. Le système des nappes helvétiques a une longue histoire dans la géologie alpine et a été l’un des principaux terrains d’essai pour l’évolution de la théorie des nappes.
En général, une nappe tectonique est définie comme une unité/feuille de roche allochtone cohérente qui s’est éloignée de sa position initiale le long d’un chevauchement basal ou d’une zone de cisaillement. De plus, nous distinguons deux types de nappes, à savoir les nappes de plis et les nappes de charriage. Les nappes de plis sont des grands plis couchés d’une amplitude de plusieurs kilomètres contribuant à une inversion stratigraphique de même amplitude. En revanche, les nappes de charriage sont mises en place le long d’un chevauchement basal sous forme de nappes rocheuses cohérentes, ce qui entraîne la superposition d’unités stratigraphiques plus anciennes sur des unités plus jeunes. Le système des nappes helvétiques présente une transition entre ces deux styles de formation de nappes.
Les changements de style forment la fameuse nappe plissée de Morcles au sud-ouest, la nappe plissée du Doldenhom au centre et la nappe de charriage de Glaris au nord-est. De plus, la nappe de Morcles et la nappe du Doldenhom sont recouvertes d’une série de feuilles chevauchantes plus petites qui sont analogues à la nappe de Glaris. Il est intéressant de noter que la nappe du Doldenhorn présente un flanc couché moins prononcés que la nappe de Morcles. Les reconstitutions montrent que ce changement est probablement dû aux variations de la structure initiale du graben qui contenait autrefois les unités rocheuses des deux nappes. Contrairement aux reconstitutions de la nappe de Glaris, il n’y a pas de système de graben prononcé. Il est donc suggéré que les variations latérales de la structure du socle ont eu une influence majeure sur l’évolution du système des nappes helvétiques.
Le but de cette thèse est d’acquérir des connaissances supplémentaires sur la transition latérale entre le plissement et le chevauchement et sur l’évolution et l’emplacement de l’empilement des nappes de plissement et de charriage dans un espace tridimensionnel. Pour ce faire nous utilisons des modèles numériques thermo-mécaniques en trois dimensions (3D) que nous appliquons au système des nappes helvétiques.
Dans notre première étude, nous mettons en oeuvre un algorithme numérique pour calculer et tracer les déformations finies en 3D afin d’en quantifier la déformation. Nous utilisons en plus un modèle visqueux 3D simple constitué d’une stratigraphie qui varie latéralement pour simuler la transition entre un chevauchement et un plissement. Nos résultats montrent essentiellement que la distribution spatiale et le gradient de la stratigraphie mécanique s’expriment directement par un changement du gradient de déformation finie le long de la charnière du pli vers la nappe de charriage.
Dans notre deuxième étude, nous utilisons un modèle numérique 3D d’une marge passive simplifiée avec une structure de graben hérité pour simuler la formation d’une nappe de plis qui est surmontée par une nappe de charriage. De plus, les paramètres et la configuration du modèle sont adaptés pour imiter les conditions initiales du système des nappes helvétiques. Nous sommes en mesure de reproduire plusieurs caractéristiques clés de premier ordre telles que la structure de la nappe, la distribution de la température, la synchronisation géologique et le profil de déformation finie. En poursuivant, nous montrons qu’un système de graben relativement simple peut expliquer les changements dans la structure de la nappe plissée tout au long du profil.
Enfin, nous acquérons également des connaissances supplémentaires sur le régime de déformation lors de la formation du système des nappes helvétiques.
Nathalie Chèvre, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)
Au cours des 150 dernières années, la plupart des cours d’eau de Suisse ont été canalisés et de nombreux sites naturels ont disparus.
Un article paru dans le blog Petite chimie du quotidien de Nathalie Chèvre, maître d’enseignement et de recherche à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre.
Emmnanuel Reynard, Institut de géographie et durabilité
Qualifiée de château d’eau de l’Europe, la Suisse n’a normalement aucun problème d’approvisionnement en eau. Pourtant, certains habitants et agriculteurs sont régulièrement confrontés à des pénuries, un phénomène que le changement climatique va accentuer…
Interview d’Emmanuel Reynard, professeur à l’Institut de géographie et durabilité.
Christophe Clivaz, professeur à l’Institut de géographie et durabilité, intervient dans le 24 heures du 14 novembre sur la question de la baisse de la pratique du ski en Suisse, notamment chez les plus jeunes, de la cherté de la pratique et de la stratégie des stations pour y remédier.
Christophe Lambiel, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)
Dans cette émission, Christophe Lambiel, Maître d’enseignement et de recherche à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre, discute de son étude du permafrost et des glaciers rocheux des Alpes suisses.
Le permafrost est la portion de sol gelée en permanence et donc la température est égale ou inférieure à zéro. En Suisse, ce ciment des montagnes se trouvent à partir de 2000 m. d’altitude.
