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Doctorant H/F en géodésie spatiale et tectonique active

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR5275-ERWPAT-001
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : vendredi 15 mai 2020
Nom du responsable scientifique : Erwan Pathier
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Titre :
Déformation actuelle de la chaîne des Apennins (Italie) mesurée par InSAR et GPS et ses implications sur le cycle sismique.


Cette thèse fait partie d'un projet scientifique plus large "EQ-TIME" financé par l'ANR qui vise à quantifier la variabilité temporelle et spatiale du glissement du cycle sismique sur des échelles de temps allant de quelques mois à des millions d'années. La chaîne des Apennins, en Italie, est la cible de ce projet car c'est un bon exemple d'une chaine de montagne active dont la déformation peut être bien documentée à différentes échelles de temps.
Dans ce cadre, le sujet de thèse se concentre plus spécifiquement sur la déformation actuelle de la chaîne des Apennins avec l'objectif d'en extraire le signal tectonique à haute résolution spatiale et temporelle à partir de mesures géodésiques (GPS et InSAR) avec l'objectif d'en apprendre davantage sur la variabilité du cycle sismique au sein d'un système complexe de failles actives.
La chaîne des Apennins est en cours d'extension NE-SO à un taux de 3-4 mm/an [d'Agostino 2014]. L'extension est accommodée par des failles normales de 10 à 30 km de long, disposées en plusieurs systèmes de failles parallèles et segmentées le long de la chaine. Les Apennins ont été le lieu de nombreux séismes destructeurs au cours des deux derniers millénaires. Le séisme d'Irpinia en 1980 (Mw=6.8), qui est le plus fort séisme instrumental enregistré en Italie, et plus récemment le séisme de l'Aquila Mw6.3 en 2009, ou la séquence sismique d'Amatrice - Norcia en 2016, en sont une triste illustration.
La grande longueur d'onde (dizaines de km) du signal de déformation régionale est déjà bien résolu par le GPS. L'objectif est ici est d'améliorer la résolution spatiale afin de mieux résoudre l'accumulation de contraintes sur les différentes failles actives, leur segmentation latérale et de détecter d'éventuelles déformations transitoires. Les principaux défis consistent à obtenir une haute résolution spatiale (< quelques centaines de mètres) et à séparer le signal tectonique des autres sources de signal présentes dans la mesure géodésique, qui peuvent interagir entre elles. Par exemple, récemment, l'analyse de séries temporelle GPS a révélé des interactions entre le forçage hydrologique et tectonique (d'Agostino et al. 2018), suggérant que ces processus de chargement-déchargement peuvent être étroitement imbriqués.
Pour déconvoluer le cycle sismique du forçage hydrologique, une cartographie à haute résolution spatiale et temporelle des deformations de surface au travers les Appenins sera effectuée. Cela permettra à terme de mieux cibler les failles potentiellement chargées.
Pour obtenir une haute résolution spatiale, nous prévoyons de réaliser des séries temporelles InSAR en utilisant les données des satellites européens Sentinel-1 du programme COPERNICUS. Ces données, disponibles gratuitement, seront traitées avec la chaîne logicielle NSBAS développée à ISTerre (Doin et al. 2011). Les séries temporelles InSAR seront ensuite analysées conjointement avec les séries temporelles GPS. Ces dernières, sont générées à l'INGV et à l'UGA et sont disponibles dans le cadre du projet EPOS (Plate Observing Plate System, https://www.epos-ip.org/). Elle seront complétées par des données supplémentaires provenant du réseau ITALPOS/SMARTNET, afin de dériver des cartes de contraintes en fonction du temps.
Afin d'individualiser les différentes contributions dans le signal, plusieurs méthodes seront étudiées, dont une méthode (Maubant et al. 2020) utilisant une analyse en composantes indépendantes (ICA). Enfin, le signal tectonique sera modélisé afin de dériver les vitesses de glissement et de chargement sur les principales failles identifiées. Des calculs de transfert de contraintes, incluant les signaux transitoires, seront effectuées pour comprendre les clusters de séismes dans les Apennins, ceci en interaction avec d'autres membres du projet EQ-Time travaillant à des échelles de temps plus longues.

Profile recherché :
Le candidat doit être titulaire d'un master en sciences de la Terre ou d'un diplôme équivalent.
Une partie importante du travail de thèse consistera en du calcul numérique faisant appel à de la programmation, du traitement du signal (traitement d'images, analyse de séries temporelles…), de la modélisation et de l'inversion. Pour s'épanouir dans ce projet, le candidat devra donc avoir des compétences et/ou un intérêt certain pour ces sujets.
N'importe quel des points suivants sera le bienvenu (mais pas obligatoire) : Bonne compétences en programmation Python ou Fortran ; expérience en traitement InSAR et/ou GPS ; expérience en SIG ; solide connaissances en géodésie spatiale, télédétection, tectonique active ou risques sismiques.
Une bonne connaissance de la langue anglaise écrite et parlée est également attendue.
Niveaux de langues européens CECRL :
Anglais : B1
Français : A2

Contexte de travail

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet EQ-TIME. Le projet EQ-TIME financé par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) débutera en août 2020 pour une durée de 4 ans. Il vise à quantifier la variabilité temporelle et spatiale du glissement du cycle sismique sur des échelles de temps allant de quelques mois à plusieurs millions d'années. Le projet, dirigé par Lucilla Benedetti du CEREGE, implique quatre partenaires français : CEREGE, ISTerre, IRSN et Géosciences Montpellier et une collaboration avec des collègues italiens.
Le point de départ du projet est le constat que l'on comprend encore mal le lien entre le glissement sismique et la formation des reliefs. La façon dont les contraintes sont accommodées dans la croûte, sous l'effet du mouvement des plaques tectoniques, affecte grandement le cycle sismique et exerce un contrôle sur le déclenchement des séismes et la distribution spatiale des ruptures sismiques. Les Apennins, site de la séquence sismique de 2016 (5 chocs de Mw5 à 6.5 en 9 mois), est une région unique pour étudier la façon dont le glissement sismique s'accumule sur des échelles spatiales et temporelles allant de l'année au million d'années et du mètre à la centaine de km. L'objectif principal du projet est de combiner plusieurs méthodes de pointe que nous maîtrisons et développerons dans le cadre de ce projet en géochronologie du Quaternaire, imagerie, geodésie, géophysique, topographie haute résolution, modèles d'aléa sismique probabiliste, pour contraindre les différentes portions du cycle sismique jusqu'à l'échelle de la formation des reliefs.


Le sujet de thèse " Déformation actuelle de la chaîne des Apennins (Italie) mesurée par InSAR et GPS et ses implications sur le cycle sismique" apportera des contributions cruciales au projet EQTIME. Les résultats attendus du travail de thèse, comme la carte des déformations à travers les Apennins dérivée des observations InSAR et GPS, seront nécessaires aux autres parties du projet EQ-TIME.
Le doctorant travaillera à ISTerre, à l'Université Grenoble Alpes. Il/elle fera partie de l'équipe "Cycle sismique et déformations transitoires". Il/elle rejoindra également le projet EQ-TIME, dont les partenaires sont le CEREGE, l'IRSN et Geosciences Montpellier, et il/elle collaborera avec Nicola d'Agostino de l'INGV (Italie).
L'Université Grenoble Alpes est l'une des principales universités françaises pluridisciplinaires avec 55 000 étudiants et 100 laboratoires de recherche. Avec 9000 étudiants étrangers, dont la moitié des doctorants venant du monde entier et plus de 8000 chercheurs en visite chaque année, l'UGA est une université à vocation internationale et fortement orientée recherche. En 2019, l'UGA figure parmi les 100 premières universités dans les principaux classements internationaux pour certains de ses domaines scientifiques, comme les Sciences de la Terre (Shanghai : 21e, NTU : 24, QS : Top 51-100).
Un centre d'accueil personnalisé pour les étudiants, doctorants et chercheurs internationaux facilite l'arrivée et l'installation des étudiants étrangers (ISSO : International Students & Scholars Office affilié à EURAXESS)
Au coeur des montagnes, le campus bénéficie d'un environnement naturel et d'une grande qualité de vie et de travail. Depuis de nombreuses années, Grenoble est classée parmi les 5 meilleures villes de France où il fait bon étudier (classement « l'Etudiant »)
ISTerre (https://www.isterre.fr), l'institut des sciences de la Terre de l'UGA, est l'un des principaux laboratoires de sciences de la Terre en France avec environ 300 personnes et 9 équipes de recherche accueillant environ 75 doctorats (dont une grande partie d'étudiants internationaux) et 8 projets ERC. L'équipe "Cycle sismique et déformations transitoires" est l'un des plus grands groupes en France en géodésie et télédétection appliqués à l'étude des failles actives et des séismes. L'équipe présente une remarquable parité homme/femme, à la fois parmi les étudiants et le personnel permanent. À ISTerre, le candidat retenu aura accès à des installations informatiques HPC dédiées pour le traitement de grands ensembles de données InSAR et pour la visualisation et l'analyse des données. Les données nécessaires au projet sont soit disponibles gratuitement (comme pour les données SENTINEL-1, ou les modèles atmosphériques), soit disponibles dans le cadre de projets où les encadrants sont impliqués (comme EPOS) ou dans le cadre d'une collaboration (INGV).

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