Description du sujet de thèse

Sujet de la thèse : DesertLakes-4D - Modélisation de la variabilité hydro-climatique des lacs des zones arides.

Missions :
Dans le contexte du changement climatique actuel, les lacs des zones arides sont confrontés à des menaces imminentes en raison de leur dépendance à un équilibre hydrique très fragile. Le réchauffement climatique devrait avoir un impact incertain sur les lacs au cours du siècle à venir, avec d’une part, une augmentation de la fréquence et de l'intensité des précipitations, et de l’autre, une augmentation de l’évaporation. Ce projet de doctorat sera axé sur la modélisation de l'évolution du lac Eyre-Kati Thanda. Les mécanismes et interactions entre le climat et le lac d’un bassin versant endoréique seront particulièrement explorés. Ainsi la variabilité saisonnière, interannuelle et pluriannuelle des paramètres de l’atmosphère (précipitations, l'évaporation, le ruissellement et du vent) fera l'objet d'une étude approfondie dans différents contextes climatiques.
Le/la candidat(e) devra réaliser un cas de référence moderne visant à simuler les variations du lac Eyre-Kati Thanda en utilisant les réanalyses météorologiques ERA5land. Pour étudier l’évolution du lac dans d’autres contextes climatiques, on s’appuiera sur des simulations climatiques réalisées avec le modèle de Système Terre (ESM) IPSL-CM6. On confrontera la simulation de l’évolution du lac forcée par une simulation du climat actuel réalisée avec un ESM à celle obtenue avec les réanalyses météorologiques pour identifier les biais. Cette analyse s'étendra, ensuite, à l'estimation de la réponse du lac aux différentes projections climatiques futures mais également à l'identification des périodes critiques au cours du dernier cycle glaciaire/interglaciaire lorsque le lac Eyre-Kati Thanda s'est transformé en un méga-lac. Ces différents scénarios permettent de comprendre la réponse hydrologique du bassin sur un large spectre climatique et d’estimer les possibles mécanismes de rétroaction du lac sur le climat.
En examinant la réponse du lac lac Eyre-Kati Thanda à ces différents scénarios, nous disposons d’un analogue moderne permettant de comprendre le message climatique porté par des archives sédimentaires lacustres dans un contexte aride à semi-aride. Pour se faire, un modèle de la composante géochimique sera ajouté au modèle de lac pour simuler les dépôts évaporitiques du Eyre-Kati Thanda et mieux contraindre la dynamique des systèmes paléo-lacustres et leur réponse aux événements extrêmes intrinsèquement associés aux changements climatiques actuels et passés.

Activités :
Le(la) candidat(e) aura pour mission d’achever le développement des outils nécessaires à l’étude. Il/elle réalisera les simulations numériques nécessaires, analysera les résultats. Les résultats obtenus seront présentés en congrès. Les résultats devront être publiés dans des revues scientifiques à fort impact.

Contexte de travail

Institut de recherche en géosciences de renommée mondiale fondé en 1921, associé au CNRS, établissement-composante d’Université Paris Cité et regroupant plus de 500 personnes, l’IPGP couvre toutes les disciplines des sciences de la terre et des planètes via l’observation, l’expérimentation et la modélisation, à toutes les échelles de temps et d’espace.
Les thématiques de recherche sont structurées à travers 4 grands thèmes fédérateurs : Intérieurs de la Terre et des planètes, Risques naturels, Système Terre, Origines.
L’IPGP a aussi la charge de services labellisés en volcanologie, sismologie, magnétisme, gravimétrie et érosion. Notamment, les observatoires permanents de l’IPGP surveillent les 4 volcans actifs français d’outre-mer en Guadeloupe, en Martinique, à la Réunion et à Mayotte (REVOSIMA).
L’IPGP héberge des moyens de calcul puissants et des installations expérimentales et analytiques de dernière génération et bénéficie d’un soutien technique de premier plan.
Le département de la formation et des études doctorales de l’IPGP offre à ses étudiants des formations en géosciences qui associent observation, analyse quantitative et modélisation et qui reflète la qualité, la richesse et la diversité thématique des recherches menées par les équipes de l’IPGP.


La première partie de la thèse se déroulera au sein de l’équipe de paléomagnétisme de l’IPGP. Cette équipe est constituée de 8 chercheurs et d’une ingénieure de recherche. L’équipe mène un programme de recherche sur des sujets aussi variés que l’évolution du champ magnétique terrestre, la géodynamique, le magnétisme environnemental mais également les changements climatiques et les cycles biogéochimiques à différentes échelles de temps. Les activités de recherche de l’équipe reposent sur la mesure et la caractérisation magnétique, l’expérimentation et la modélisation numérique.
Ce travail de thèse se poursuivra à la School of Geography, Earth and Atmospheric Sciences de l’université de Melbourne (Australie). Cet établissement dispose d'un programme actif dans des domaines clés de la recherche sur les processus de la surface de la terre. Cela va de la géomorphologie fluviale, de la gestion des rivières et de la reconstruction environnementale à la paléoclimatologie, au développement de techniques de datation et à la néotectonique à l'école de géographie, de sciences de la terre et de l'atmosphère.

Contraintes et risques

Déplacements en France et séjour en Australie d’un an environ (université de Melbourne).

Informations complémentaires

- Formation spécifique : Géosciences ou physique, connaissances en sciences de l’atmosphère/océan/climat et/ou hydrogéologie. Une bonne maîtrise de l’anglais est indispensable (une partie de la thèse se déroule en Australie) – niveau B2 avancé obligatoire,
- Outils informatiques : connaissances en programmation (langage Fortran et/ou C), Python, Unix,
- Qualités professionnelles : Rigoureux. goût pour la programmation informatique.