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Doctorat (H/F) - Impact du changement climatique sur les tempêtes arctiques et leurs implications écologiques et sociétales

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Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 10 octobre 2022

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Informations générales

Référence : UMR5175-DAVGRE-002
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : lundi 19 septembre 2022
Nom du responsable scientifique : David Grémillet et Fabrice Ardhuin
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Impact du changement climatique sur les tempêtes arctiques et leurs implications écologiques et sociétales (TEMPARC)
L'Arctique se réchauffe trois fois plus vite que le reste de la planète (GIEC 2021). Cette région est majoritairement maritime, et les changements globaux ont des effets profonds sur les écosystèmes aquatiques (Post et al. Sci. Adv. 2019 ; Lewis et al. Science 2020). Dans ces paysages en mutation, oiseaux marins et peuples premiers semblent partager un destin commun (Hargan et al. PNAS 2019). Les premières nations de l'Arctique sont principalement côtières et étroitement liées au milieu aquatique et à ses ressources (Hauser et al. Env. Res. Lett. 2021). Les oiseaux marins sont donc économiquement et culturellement essentiels pour les peuples arctiques, en tant que base alimentaire et élément clé des récits fondateurs (Young et al. Ecol. & Soc. 2014). Par conséquent, ces populations sont très sensibles au devenir des oiseaux marins ; un groupe d'espèces sentinelles qui les informent sur les changements environnementaux. Cette sensibilité aux animaux marins charismatiques s'étend aux populations arctiques non indigènes, avec une incidence sur l'opinion publique, les décideurs et les stratégies de conservation (Barry et al. Glob. Env. Change 2020). Il est donc essentiel, et urgent, de mieux comprendre les impacts socio-écologiques des changements environnementaux arctiques sur les oiseaux marins et les peuples qui leurs sont associés. Dans ce contexte, les dépressions et cyclones arctiques ne sont étudiés que depuis peu (Finocchio et al. Geo. Res. Lett. 2020), ainsi que leurs impacts sur les oiseaux et les humains dans un contexte du réchauffement de l'Arctique (Høyvik-Hilde et al. Ecol. Evol. 2016). En été, le haut arctique (>70°N) est normalement une zone de haute pression atmosphérique caractérisée par une météo stable propice à la nidification des oiseaux et aux mouvements des humains associés à leurs activités de chasse et de pêche. Suite au réchauffement de l'Arctique, ces conditions semblent désormais perturbées (Henderson et al. Front. Earth Sci. 2021), et nous émettons l'hypothèse d'une augmentation de la fréquence et de l'amplitude des dépressions et cyclones marins en été. Secondement, nous émettons l'hypothèse selon laquelle ces tempêtes estivales ont une incidence sur l'écologie des oiseaux marins et leur valeur sélective (e.g. taux de reproduction), ainsi que sur le quotidien des habitants de l'Arctique qui dépendent des conditions de mer pour leurs activités économiques et récréatives.
En alliant des analyses climatologiques des tempêtes arctiques, une approche éco-évolutive des conséquences de ces évènements climatiques extrêmes sur les oiseaux marins, et des évaluations sociologiques de leurs incidences sur les mouvements en mer des habitants de l'Arctique, ce projet de thèse interdisciplinaire testera les liens entre réchauffement climatique de l'Arctique, dépressions/cyclones, et devenir des oiseaux marins et des peuples de l'Arctique, explorant ainsi leurs destins communs face aux changements globaux.
Le projet TEMPARC est financé par le GDR OMER (https://ocean.cnrs.fr/) et couvre les 4 grands axes de cette initiative (https://ocean.cnrs.fr/axes-de-recherche/) : (1) Il sera effectué dans le contexte des représentations des oiseaux marins au sein des cultures panarctiques, et de leur valeur patrimoniale en tant que porte-étendards de la conservation des milieux marins arctiques. De plus, il intégrera des analyses sociologiques portant sur les mouvements des peuples premiers de l'Arctique exposés aux tempêtes (2) Nous œuvrerons au diagnostic et à la caractérisation des systèmes marins, en étudiant la climatologique des tempêtes estivales afin de tester l'hypothèse selon laquelle ces tempêtes ont gagné en fréquence et en amplitude au cours des dernières décennies. De plus le biologging des mouvements des oiseaux marins en mer (GPS et accéléromètrie 3D) nous permettra de tester l'incidence des tempêtes sur leur écologie spatiale, ainsi que sur leur valeur sélective par le biais de leur succès reproducteur. Nous testerons aussi l'incidence des tempêtes sur les activités estivales des peuples premiers via des interviews semi-structurées. (3) Nous étendrons le cadre temporel de l'étude jusqu'en 2050, grâce à la modélisation des processus climatiques et de simulations bioclimatiques des habitats marins des oiseaux et des mouvements en mer des habitants de l'Arctique dans le contexte de leurs utilisations traditionnelles des ressources marines et des différents scénarios de réchauffement climatique. (4) L'ensemble de ces travaux contribuera de manière significative à la conservation des socio-écosystèmes marins de l'Arctique, en comblant nos lacunes actuelles sur les liens entre réchauffement de l'Arctique et tempêtes estivales, ainsi que sur les conséquences de ces évènements climatiques extrêmes sur des espèces emblématiques de la biodiversité arctique, et sur le quotidien des peuples premiers. Les connaissances recueillies seront mises à disposition de la communauté scientifique, du public et aux décideurs du Conseil de l'Arctique. En effet D. Grémillet représente la France au groupe de travail CAFF (Conservation of Arctic Fauna and Flora) du Conseil de l'Arctique, et les objectifs du programme TEMPARC émanent de demandes explicites des représentants des Peuples Premiers de l'Arctique, contribuant ainsi à la co-construction des recherches prévues. De plus, TEMPARC permettra la synergie d'activités scientifiques interdisciplinaires cohérentes avec les objectifs du GDR OMER. Notamment, les co-encadrants de la thèse apportent des expertises complémentaires en physique atmosphérique et de l'océan, en éco-évolution de la faune marine et en sociologie, et TEMPARC sera l'objet de notre première collaboration scientifique. Cette nouvelle constellation permettra de maximiser nos chances d'aboutir à de nouvelles approches à l'interface entre nos disciplines respectives, et à des résultats de recherche en rupture avec les connaissances préalables. Plus spécifiquement, nous utiliserons (1) les ré-analyses ERA5 du Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme, afin d'étudier les dynamiques spatio-temporelles des champs de vents et de vagues dans la zone arctique de l'Atlantique Nord au cours des dernières décennies (Hersbach et al. Quart. J Roy. Met. Soc. 2020). Ces informations seront complétées par les observations de hauteurs de vagues issues du Sea State Climate Change Initiative de l'ESA (Dodet et al. Earth Syst. Sci. Data 2020). L'analyse de ces séries temporelles continues nous permettra de tester notre première hypothèse, selon laquelle les tempêtes estivales ont gagné en fréquence et en ampleur au cours de la période récente. (2) Secondement, nous analyserons les données de biologging (GPS et accélérométrie 3D) et de succès reproducteur pour cinq espèces d'oiseaux marins (mergule nain, guillemots de Brünnich et de Troïl, macareux et mouette tridactyle) qui constituent >75% de tous les oiseaux marins nicheurs en Atlantique Nord. Ces données seront disponibles via le réseau international de 27 institutions avec lesquelles nous collaborons étroitement (Clairbaux et al. Curr. Biol. 2021). Elles nous permettront de tester l'incidence des tempêtes estivales identifiées au point (1), sur les mouvements en mer et la dépense énergétique (Grémillet et al. Funct. Ecol. 2018) des oiseaux à une échelle communautaire. (3) Nous effectuerons des entretiens semi-structurés avec les résidents des côtes Est et Ouest du Groenland, afin de recueillir les savoirs locaux relatifs à l'incidence de la météo estivale sur les mouvements en mer des groenlandais (Laidre et al. Front. Mar. Sci. 2018). Ceci nous permettra de confronter les destins des humains et des oiseaux face au changement climatique. De plus, nous effectuerons une étude bibliographique des représentations des oiseaux marins dans les arts et lettres arctiques, afin de quantifier le degré d'association culturelle entre les oiseaux et les humains au sein des peuples premiers. (4) Finalement, nous utiliserons des modèles de niche climatique alimentés par les simulations météorologiques (Clairbaux et al. Glob. Change Biol. 2021), afin de simuler les impacts du réchauffement de l'Arctique sur les mouvements en mer des oiseaux et des Inuits au cours de la période 2020-2050.
Nous disposons d'une grande partie des données, et de toutes les connaissances nécessaires au bon déroulement de cette thèse. Elle permettra au candidat/à la candidate de construire un profil de recherche résolument interdisciplinaire.

Contexte de travail

Cette thèse, basée au CEFE à Montpellier, sera co-encadrée par David Grémillet (CEFE-CNRS Montpellier ; https://davidgremillet.com/) et Fabrice Ardhuin (LOPS-CNRS Brest ; https://www.umr-lops.fr/Le-Laboratoire/Contacts/Pages-perso/Fabrice-Ardhuin). Nous bénéficierons de nos expertises croisées sur les couplages océan-vagues-atmosphère (F. Ardhuin), et sur l'écologie des oiseaux marins dans le contexte des changements globaux (D. Grémillet). De plus, D. Grémillet a récemment dirigé une thèse à l'interface entre écologie, climatologie et modélisation Clairbaux et al. Curr. Biol. 2021 ; Glob. Change Biol. 2021), qui fournira une grande partie des outils méthodologiques requis. Il a également encadré un post doc à l'interface écologie-sociologie (Wheeler et al. Cons. Biol. 2019), largement basé sur des entretiens semi-structurés. Afin de renforcer son expertise relative aux savoirs traditionnels, l'équipe de co-encadrement collaborera avec Jean-Michel Huctin (Berman et al. Clim. Change 2020), anthropologue au CEARC (UVSQ), et les analyses des représentations des oiseaux marins dans les arts et lettres arctiques seront effectuées en collaboration avec Marie Chandelier (Chandelier et al. Biol. Cons. 2018), linguiste au laboratoire Praxiling (UMR 5267, Montpellier). De plus, ces travaux s'intégreront parfaitement aux activités du groupe international Wind Waves in Earth Sciences, présidé par F. Ardhuin, aux recherches du programme IPEV ADACLIM, co-dirigé par D. Grémillet et J. Fort (LIENSs, UMR7266), et au réseau SEATRACK auquel ils participent. Ces programmes, et les réseaux internationaux de collaborateurs qui les soutiennent, faciliteront l'accès aux données climatologiques et écologiques. Notamment, les travaux récents de D. Grémillet lui ont permis d'établir un réseau incluant dix pays riverains de l'Arctique, qui garantira l'accès à des jeux de données uniques relatifs au biologging et aux taux de reproduction des oiseaux marins dans le contexte du changement climatique. Le candidat/la candidate contribuera à la collecte de ces données pendant deux campagnes de terrain au Groenland (dans le cadre du programme ADACLIM financé par l'IPEV), et par le biais d'entretiens semi-structurés d'ores et déjà en cours sous la houlette de D. Grémillet (Groenland Est) et de Jean-Michel Huctin (Groenland Ouest/Est; programme SEMPER-ARCTIC). Des demandes de financement sont également lancées, afin, le cas échéant, d'effectuer des entretiens au Canada, en Russie et en Alaska. Ce programme de thèse permettra au candidat/à la candidate d'explorer une thématique novatrice et de répondre à des questionnements directement inspirés par les Peuples Premiers de l'Arctique soucieux, à juste titre, de leur avenir et de celui de la biodiversité arctique dans un contexte de réchauffement rapide de cette région. Le programme permettra également au candidat/à la candidate, d'acquérir des connaissances formelles et techniques dans des domaines très variés, alliant climatologie, écologie, sociologie, et linguistique, et d'établir un vaste réseau de collaborations.

Contraintes et risques

Travaux de terrain en milieu isolé et missions de terrain pouvant entraîner des déplacements d'un durée de un à deux mois.

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