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Research

Annexe : Les modèles développés au laboratoire

Déformation de la lithosphère (J. Martinod, V. Regard, F. Odonne)

Plateformes analogiques. La déformation de la lithosphère est abordée par la modélisation analogique (type boite à sable et/ou silicone-miel). Une plateforme de modélisation se trouve au GET (sable+silicone). Tandis que la modélisation de la subduction et des déformations à l’échelle de la lithosphère (formation des haut-plateaux…) se fait en collaboration avec l’Université Rome 3 et Géosciences Rennes.

Modèle Elle. Modèle numérique de déformation de la matière intra et inter grains à l’échelle des cristaux, développé entre autres par M. Jessell (GET) (Jessell et al. 2001, Bons et al, 2008). Ce code consiste du couplage de plusieurs codes actuels (BASIL, FFT, OOF…) et nouveaux (GBM, GBD, SGF…) pour prédire l’évolution physico-chimique des roches.

Érosion-Sédimentation

Modèle CIDRE. Modèle 3D exploratoire, type automate cellulaire, développé par B. Poisson (brgm) et S. Carretier (IRD) pour simuler l'évolution de la topographie sur de grandes échelles de temps de l'échelle d'une rivière à celle d'une montagne (Carretier et al, 2009).

Dispostif analogique Erosion Marine. Il s'agit d'un canal à houles permettant de simuler l'érosion d'une côte marine cohésive. Il se situe à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) et est développé en collaboration avec V. Regard (GET).

Modèle GeLiSqPropag. Modèle inverse 1D développé par Sylvain Mangiarotti (GET) pour simuler l'hydrologie et le transport sédimentaire dans les grands fleuves pour des temps courts.

Hydrologie

Modèle Heva. Modèle en boite (spatialisé) pour quantifier les transferts hydrologiques et, particulaires et dissous entre les plaines d’inondation et le cours principal des fleuves (Maurice et al,  2007; Bonnet et al., 2008).

Plateforme Umodelis. Ensemble de plugins  (modèles pluie-débit, hydrodynamiques et sédimentologiques) développés par S. Gardoll, G. Cochonneau et M-P Bonnet (GET) en Java pour le SIG open source Udig et interfacés avec une base de donnée. L'objectif est de créer une plateforme de modélisation spatialisée pour étudier la variabilité spatiale et temporelle des flux d'eau et de matière, notamment au sein du bassin amazonien.

Modèle Crue éclair. Modèle numérique prédictif  à base physique, de  type différences finies 1D, développé par D. Labat (GET) ayant pour but de simuler et prédire les crues éclairs pour la prévention des risques.

Modele MGB grand bassin. Modèle numérique semi-conceptuel spatialement distribué développé par l’institut de recherche en Hydrologie de Porto Alegre (W. Collishonn) et utilisé au GET pour simuler l’hydrologie des grands bassins (Amazone) en s’appuyant sur les données satellitaires (altimétrie en particulier) (Getirana et al., soumis a,b).

Modèle proGUM Ce code écrit en java permet de décrire la propagation de l’onde de crue en s’appuyant sur une formulation de Muskingum-Cunge adaptée pour permettre l’intégration de données satellitaires, en particulier l’altimétrie. Ce code est intégré dans la plateforme UModelis, (Leon et al, 2006, a,b)

 « Boites à outils » de traitement et d’exploitation des données altimétriques (extraction de séries temporelles, sélections de données altimétriques, interpolation, nivellement de stations limnimétriques …) développés pour la plupart en JAVA par G Cochonneau et E. Roux. Une partie est incorporée dans la plateforme UModelis. (Roux et al, 2008)

« Boites à outils » d'analyse statistique par ondelette. Routines Matlab développées par D. Labat pour analyser le signal par transformées en ondelettes, appliquées aux données hydrologiques.

Reconstruction des paléoclimats

Modèle COMBINE. Code numérique fortran pour simuler l’évolution des cycles biogéochimiques à l’échelle des temps géologiques  et à l'échelle de la terre. Développé par Y. Godderis et couplé avec le modèle climatique tri-dimensionnel FOAM  du Dept of Geosciences de l’Université de Chicago et opéré au  LSCE pour donner GEOCLIM, un modèle pour étudier les paléoclimats.

Altération

Modèle WITCH . Code fortran d'altération des silicates pour simuler les bilans et flux d'éléments chimiques dans un bassin versant. Développé par Y. Godderis. S'applique pour des temps courts (unité: le jour). Il est fondé sur des équations cinétiques  des réactions de précipitation/dissolution des minéraux établies en laboratoire, et sa discrétisation correspond à des  boites superposées échangeant eau et substances chimiques.

Modèle CIDRE (Voir plus haut). Ce modèle comporte un module pour simuler la conversion entre une roche mère et un régolithe meuble, pour étudier l'influence de l'altération sur l'érosion mécanique sur des temps géologiques.

Végétation-hydrologie

Modèle STEP. Code Fortran95 développé par E. Mougin et son équipe, simulant en 1D les principaux processus associés à un couvert herbacé sahélien (photosynthèse, respiration, croissance, sénescence, décomposition,…) ainsi que la dynamique de l’eau dans le système sol-plante-atmosphère (contenu en eau du sol, transpiration, évaporation). Un nouveau module de photosynthèse vient d’être intégré qui nécessite encore d’être évalué. STEP est couplé à des modèles de transfert radiatif permettant l’assimilation de données satellitaires radar et optiques, ainsi que de données in situ.

Hydrodynamique/biogéochimie

ELMO3D Ce code fortran a été développé par K. Wessen et M.P. Bonnet au Centre for Water Research (Perth, Australie). Modélisation hydrodynamique 3D des réservoirs et lacs et couplage biogéochimique pour la caractérisation du cycle aquatique des éléments N, P, Si, O2, carbone organique dissous et particulaire, les communautés phytoplanctoniques et zooplanctoniques. Le modèle permet également de décrire le matériel en suspension inorganique en incorporant plusieurs classes de tailles et les processus de coagulation, floculation, déposition et remise en suspension.

DyLEM-1D. Code fortran développé par M.P. Bonnet à l’Ecole des Mines ; Modélisation hydrodynamique 1D vertical des lacs et réservoirs et couplage biogéochimique pour la caractérisation du cycle aquatique du carbone et des éléments N, P, Si, O2, la dynamique des successions planctoniques avec une attention particulière pour les cyanobactéries.

Géochimie

Modèle Global1DBlockModelForMercuryIsotope. Modèle développé par J. Sonke pour simuler les échanges et le fractionnement des isotopes du mercure en domaine continental.

Modèle COSMOBOULDER Modèle 1D (le long d'une rivière) c++ développé par S. Carretier pour simuler l'évolution de la concentration en isotopes cosmogéniques produits in situ dans des clasts de  tailles différentes de la charge d'une rivière. L'analyse des résultats se fait par des scripts bash utilisant des fonctions du logiciel statistique R. (Carretier et al. 2009b).

Boite à outils modèle inverse en Géochimie pour faire des bilans d'altération, développée par P. Seyler, ou des bilans géochimiques d’un élément, comme le mercure (spéciation et dépôt), développée par L. Maurice.

Gestion des ressources en eaux et impacts des normes

Plateforme MAELIA : le projet MAELIA consiste à développer une plateforme numérique hybride (multi-agents, SIG, modèles aux équations différentielles) pour simuler les impacts des normes sociales et légales sur les ressources en eaux et sur les activités socio-économiques liées à l’usage et à l’exploitation de ces ressources à l’échelle d’un grand bassin hydrologique (coord. P. Mazzega ; projet RTRA STAE). Le démonstrateur en cours de développement est basé l’environnement multi-agent netlogo (développé par E. Gondet, F. Amblard - IRIT; SIG MAELIA : F. Gangneron ; etc.).

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