WP4 : activités scientifiques transverses

WP4 : activités scientifiques transverses

Les projets de thèmes transverses sont sélectionnés dans le cadre d’un appel à idée lancé annuellement depuis 2019. Ces projets doivent permettre d’initier des actions de recherche collectives, mutualisant les sites, les techniques et les savoir-faire, selon une approche systémique visant à mieux comprendre les couplages entre les processus physiques, chimiques, biologiques et humains à l’intérieur de la zone critique, intégrant les échelles de temps et d’espace comme proposé dans l’article fondateur Gaillardet et al. 2018 – https://doi.org/10.2136/vzj2018.04.0067.

Des actions de recherches collectives et systémiques

Les projets sont construits sur une question ou un enjeu scientifique original, au caractère fédérateur et interdisciplinaire et impliquent plusieurs observatoires. Les thèmes transverses, actions de recherche pluriannuelles ou ateliers de réflexion transverse sur une question scientifique, sont un tremplin à l’émergence de projets de recherche pluridisciplinaires.

Les collaborations avec les Zones Ateliers sont fortement encouragées, ainsi que l’étude des socio-écosystèmes visant à structurer la communauté eLTER France. Depuis le lancement de cet appel à idée, 14 projets de thèmes transverses sont en cours (8 projets en 2019 et 6 projets en 2020). Les retours des thèmes financés montrent qu’une vraie dynamique collective est en place qui utilise les données de l’IR OZCAR. Cette dynamique est à maintenir et à enrichir au travers du soutien à de nouveaux projets.

Des projets phares

Thèmes transverses 2019

Flux d’érosion chimique dans les observatoires d’OZCAR (Julien Bouchez, IPGP) 
Ce thème vise à faire une synthèse des données existantes sur la composition chimique des rivières de l’IR OZCAR et à calculer des flux de transport dissous et d’érosion chimique dans les bassins versants de l’ IR OZCAR le long des gradients géologiques, climatiques, et d’utilisation des terres que le réseau permet d’explorer.

Flux d’érosion long-terme dans les observatoires d’OZCAR (Vincent Regard, GET Toulouse)
Ce thème est un projet de recherche portant sur l’analyse des isotopes du béryllium dans les quartz des sables de fond des cours d’eau de l’IR OZCAR. L’isotope 10 du béryllium est formé lors de l’irradiation de la surface de la Terre par des rayons cosmiques et fournit des informations sur les taux d’érosion à long terme. Sa mesure permet de déduire des vitesses d’érosion que l’on pourra comparer aux estimations plus conventionnelles faites dans les observatoires de l’IR OZCAR (projet suivant) et selon des conditions d’utilisation des terres variables.

Flux particulaires dans les observatoires d’OZCAR (Cédric Legout, IGE Grenoble)
Ce thème vise à réunir les communautés de l’IR OZCAR intéressées par le transport solide, sous la forme d’un atelier axé sur les développements méthodologiques et instrumentaux — échantillonnage des MES et calcul des flux, harmonisation des protocoles — et sur la modélisation du transfert des particules. Les données seront comparées aux estimations de long terme faites dans le projet précédent. La perte de matière solide des sols est un sujet sociétal très important pour le réseau OZCAR.

« Calcite bags » (Stéphane Binet, ISTO Orléans)
Ce projet de recherche vise à installer des sacs contenant des cristaux de calcite facilement solubles pour en déduire des conditions d’acidité dans les sols des observatoires de l’IR OZCAR. Ce projet s’inspire de l’expérimentation mondiale des sacs de thé (menée dans ILTER) pour étudier la dégradation de la matière organique le long des gradients climatiques. Par simple pesée, cette expérience permettra une détermination indirecte de la vitesse de dissolution de la calcite et donc de la pression partielle de gaz carbonique dans le sol des observatoires de l’IR OZCAR. Le projet vise à explorer la diversité des conditions climatiques, géologiques et d’utilisation des terres permise par le réseau OZCAR et de comprendre les facteurs qui affectent l’acidité des sols.

Rôle de la zone racinaire au sein de la zone critique (Yves Godderis, GET Toulouse)
Ce thème vise à appréhender le rôle des racines profondes dans le cycle de l’eau et les réactions eaux-roches dans les observatoires de l’IR OZCAR. L’atelier pluridisciplinaire et pluri-observatoires qui s’est tenu en juin 2019 à Toulouse a permis la soumission d’un projet ANR accepté en 2020. Il s’agit du projet « NUTRILIFT, racines profondes versus pompes : comparaison des prélèvements profonds de nutriments dans des éco et agrosystèmes tropicaux secs » porté par Jean Riotte.

Gaz-Ex : gaz dissous dans les eaux des observatoires d’OZCAR (Thierry Labasque, Géosciences Rennes)
« Gaz-ex » est un atelier-projet pour faire le point de la mesure des gaz dissous dans les divers observatoires de l’IR OZCAR. Il s’agit aussi de valoriser le parc analytique acquis dans CRITEX (spectro MIMS) pour la mesure des gaz dissous. Le projet propose de comparer les protocoles de mesures et de lancer des tests à long terme et des campagnes pour tenter d’estimer le coefficient de dégazage du CO2 dans les rivières de l’IR OZCAR par exemple.

Évolution de la ressource en eau et adaptation au changement climatique (Florence Habets, ENS Paris)
Cet atelier a pour objectif d’identifier, dans les séries de données acquises dans les observatoires de l’IR OZCAR, la contribution du changement climatique et celle des activités humaines, quantifier le potentiel d’adaptation. Un stage en 2020 a permis une première analyse des tendances sur les chroniques longues acquises dans l’IR OZCAR.

 Cours d’eau et rivières intermittentes (Ophélie Fovet,  SAS, Rennes, Thibault Datry, RiverLy, Lyon)
Un atelier intitulé « rivières et cours d’eau intermittents » a été organisé dans le cadre des ateliers transverses de l’IR OZCAR. Ce séminaire d’un jour et demi a constitué un premier événement pour :
1) Parcourir et partager le panorama des études conduites sur le sujet : les sites, les techniques et les savoir-faire ;
2) Identifier les verrous persistants sur le thème, identifier les liens et collaborations possibles entre les équipes, et discuter des stratégies pour traiter ces verrous. Il a débouché sur une publication commune en cours de révision dans la revue WiRES.

Thèmes transverses 2020

« PAPAYES » : Prélèvement IntégrAtifs Particulaires et AnalYses des matiÈres en Suspension (Annaëlle Simonneau, ISTO Orléans)
Ce thème transverse porte sur la quantification des flux biogéochimiques particulaires à l’échelle d’un bassin versant. Douze sites d’OZCAR/RZA de superficie variable (5 km² à 42 km²) sont concernés. Le projet comprend trois étapes : l’installation de GEACOS (nouveau piège à sédiments « low-cost » développé au sein de l’UMR ISTO à Orléans par Anaëlle Simonneau et son équipe : le GranulomEtric pAssive Capture of dissOlved matter & Sediment ayant fait l’objet d’une licence creative commons CNRS), la collecte et l’analyse de données de caractérisation bio-géochimiques des matières en suspension. Ce projet est lié au projet 2019 sur les flux particulaires.

« DEDMOS » : Déterminants écologiques et dynamique de la matière organique dans les sols des observatoires d’OZCAR (Priscia Oliva, GET Toulouse)
Le projet est issu de la fusion de trois projets proposés et complémentaires, souhaite développer une action transversale « SOLS » dans l’IR OZCAR. Ce projet associe géochimie, pédologie et hydrologie dans des contextes climatiques contrastés. Il a pour objectif l’organisation d’un atelier permettant un état des lieux des connaissances et des bases de données sur les sols de l’IR OZCAR. Il ambitionne de développer une surveillance des analyses du stock et de la dynamique du carbone dans les observatoires de l’IR OZCAR et de contraindre les relations entre fractions organiques et minérales, biodiversité du sol, et paramètres environnementaux.

Métabolisme des rivières de l’IR OZCAR (Sophie Guillon, MINES Paris Tech Fontainebleau)
Le projet vise à comprendre et quantifier le métabolisme des petites rivières par intégration des données haute fréquence d’oxygène dissous dans les observatoires de l’IR OZCAR. Il s’appuie sur l’utilisation des données acquises dans les Riverlab en fonctionnement pour comprendre le fonctionnement biogéochimique de la zone hyporhéique en particulier et les flux de dégazage de CO2. Un stage de master est financé en 2021 pour l’intégration de données haute fréquence de deux bassins versants agricoles.

UV-vis et DOM : caractérisation de la matière organique dissoute dans les rivières d’OZCAR par spectrophotométrie UV-vis (Mathieu Masson, RiverLy, Inrae Lyon)
Le projet porte sur l’apport de la spectrophotométrie UV-visible dans les observatoires de l’IR OZCAR pour déterminer les sources et la nature de la matière organique dissoute dans les bassins versants en utilisant des sondes commerciales à faible coût. Dans un premier, temps, l’organisation d’un atelier est prévue pour dresser un état des lieux.

Karst et Ghost : fantomisation dans les karsts des observatoires d’OZCAR (Philippe Vernant, Géosciences Montpellier)
Le projet porte sur de nouveaux concepts de l’évolution de la Zone critique en domaine calcaire. L’objectif est de réaliser la datation des quartz en domaine karstique et travailler sur la microbiologie du processus de fantomisation à l’origine du développement des réseaux karstiques (karstogenèse multisite et multidisciplinaire). Dans un premier temps est prévue l’organisation d’un atelier de réflexion en collaboration avec l’association française du karst.

Boucles de rétroaction et tipping points dans OZCAR (Christophe Peugeot, HSM Montpellier)
Ce projet qui a été déposé en 2019 voit sa réalisation en 2020. Il propose de décrire les trajectoires temporelles de l’évolution de la zone critique sur la base des données disponibles de l’IR OZCAR et la possibilité de systèmes montrant des points de bascule en fonction de perturbations. L’organisation d’un atelier de réflexion interdisciplinaire sur les boucles de rétroaction et l’influence sur la dynamique de la Zone critique va être organisé, courant 2021, afin d’établir un état des lieux de la configuration actuelle des observatoires relativement aux données et à la prise en compte de ces dernières dans la modélisation. Le sujet fait l’objet d’un projet de recherche collaborative ANR « TipHyc » —Exploration des points de bascule dans le cycle hydrologique ouest-africain, retenu au dernier appel générique 2020.

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