Communauté scientifique de Montpellier



Environnement méditerranéen et modélisation des agro-hydrosystèmes (EMMAH)

Directrice: Liliana Di Pietro
Thématique de recherche
L'unité Mixte de Recherche «Environnement méditerranéen et modélisation des agro-hydrosystèmes», mène des travaux de recherche sur l'impact des changements globaux sur la ressource hydrique, la production agricole et leur interaction à l'échelle du territoire (du paysage au bassin de production et de l'aquifère). Nos travaux s'appuient sur l'utilisation de données de télédétection, l'observation intensive de sites instrumentés, de mesures en laboratoire et de développements méthodologiques pour mieux comprendre et modéliser le fonctionnement des écosystèmes méditerranéens. En particulier, l'unité travaille sur la description des transferts de masse (eau, gaz, particules) et d'énergie dans le continuum nappe-sol-plante-atmosphère ; le couplage des transferts de masse dans le sol avec les cycles bio-géochimiques ; le développement de la végétation dans les écosystèmes cultivés en relation avec le climat, les propriétés du sol et les pratiques agricoles. Ces travaux visent à développer des outils d'analyse et de prévision de la dynamique du fonctionnement biophysique des écosystèmes méditerranéens à l'échelle du territoire. Ces outils doivent permettre de mieux comprendre les rétroactions entre les diverses modalités d'occupation de la surface, les pratiques agricoles et les forçages climatiques extrêmes sur ces surfaces, et le cycle de l'eau et la production agricole.
Points forts de la recherche
L'unité s'est spécialisée dans les domaines suivants :
  • Modélisation et quantification du processus de transfert de masse (flux hydrique, écoulement préférentiel, transfert de masse-solutés, colloïdes, bactéries) couplage de l'activité microbienne et de la géochimie, transfert de solutés n'appliquant pas la loi de Fick, simulation en 3D du prélèvement hydrique par des systèmes radiculaires architecturés;
  • Caractérisation et modélisation du système sol-végétation-atmosphère (processus de production des cultures, transfert hydrique, modèles SVAT);
  • Assimilation de données de télédétection dans des modèles de cultures et des modèles SVAT; extraction de variables de surface biophysiques, méthodes de validation pour des produits de télédétection;
  • Modélisation de transfert radiatif direct et inverse dans les couverts végétaux et le sol;
  • Evapotranspiration et cartographie des microclimats;
  • Modélisation aquifère pour l'évaluation des ressources hydriques et de la pollution de l'eau, et analyse isotopique de la composition de l'eau pour déterminer son origine et son âge.
L'unité a mis au point des modèles largement utilisés (par ex. le modèle STICS, les modèles de propriétés optiques des feuilles; le modèle PASTIS, la plateforme SOL VIRTUEL, etc.) ainsi que des méthodes de mesure (par ex: le logiciel CAN-EYE pour l'estimation du LAI).
Personnel
Institution Chercheurs Professeurs Ing. de recherche Personnel Adm. et Techn. Doct.s
INRA - UAPV
33
4
10
27
14
Equipes de recherche
Nos recherches sont structurées en 5 axes:
Axe 1: Production agricole, ressources hydriques et utilisation du territoire
Axe 2 : Paysage, observation, dynamique, évolution et spatialisation
Axe 3: Interactions plante - sol - microflore sous contraintes climatiques extrêmes
Axe 4: Impacts des événements climatiques extrêmes sur les ressources hydriques souterraines
Axe 5: Réutilisation des eaux usées en irrigation
Plateformes et autres outils
Laboratoires : Cinq laboratoires consacrés à la chimie analytique, l'analyse isotopique, la microbiologie, les propriétés hydrodynamiques du sol, l'analyse de la plante.
Plateformes :
  • Site expérimental dédié au contrôle des transferts d'eau et de solutés vers les nappes, équipé d'un lysimètre, de 24 piezomètres et d'instruments associés.
  • Site expérimental dédié aux opérations de télédétection et aux échanges sol-atmosphère, équipé d'une grue et d'une structure de suivi permanent pour contrôler le statut hydrique du sol, l'évolution des cultures et les flux de surface (eau, énergie, CO2); contrôle du climat selon les standards de l'OMM.
  • Réseau de stations météorologiques et micro-météorologiques pour évaluer l'évapotranspiration et les microclimats à l'échelle du paysage.
  • Plateforme de télédétection équipée d'appareils photographiques portés par un ballon captif (la plateforme peut aussi être portée par un petit avion)
  • Plateforme de contrôle des paramètres de l'atmosphère inférieure (ballon captif ou radiopistage).
Appareils de mesures : Large gamme d'appareils de mesure pour les expériences sur le terrain (appareil GC pour l'analyse des gaz du sol) et un photomètre solaire connecté au réseau AERONET

Logiciels :
GIS, logiciels de traitement de l'image, modèles SVAT, modèles de transfert radiatif, modèles de transfert de masse, (SOL VIRTUEL, PASTIS, KDW...).
Principaux partenariats internationaux
L'Unité à dirigé plusieurs grands programmes internationaux, et plus particulièrement des études de télédétection: Alpilles-ReSeDA, CYCLOPES, VALERI, WATERMED. L'Unité a également participé à des missions de détection et d'observation de la Terre : VEGETATION et VENµS (CNES), SPECTRA et SMOS (Agence spatiale européenne).

Partenaires:
Argentine : INTA, Canada : CCRS Ottawa, Chili: Univ. de Tasca, Estonie : Tartu Observatory, Espagne : CSIS (Barcelone), Univ. de Valence, Allemagne : Univ. de Bayreuth / Agrosphere Institut, IGC 4, Jülich, Italie : Univ. de Milan, Japon : NIAES, Mexique : Univ. de Michoacan, Finlande : Univ. d'Helsinski, Pays-Bas: ITC, Tunisie : Univ. de Sfax, USA : Univ. de Boston / NASA Godard Space Flight Center
Faits et chiffres
Publications dans des revues internationales
2010 : 45
2006 - 2009 : 133
Publications significatives
1. Baret, F., de Solan, B., Lopez-Lozano, R., Ma, K., & Weiss, M. (2010). Forest Meteorology, 150, 1393-1401

2. Bsaibes A., Courault D., Baret F., Weiss M., Olioso A., Jacob F., Hagolle O., Marloie O., Bertrand N., Desfond V. et F. Kzemipour, (2009). Remote Sensing of Environment, 113(4) : 716-729.

3. Celle-Jeanton H., Travi Y., Loye-Pilot M.D., Huneau F. et G. Bertrand, ( 2009). Atmospheric research 91(1) : 118-126.

4. Courault D., Jacob F., Benoit V., Weiss M., Marloie O., Hanocq J.F., Fillol E., Olioso A., Dedieu G., Gouaux P., Gay M. et A. French, (2009). International Journal of Remote Sensing, 30(5) : 1183-1205

5. Doussan C. et S. Ruy, (2009). Water Resources Research, 45: 12, W10408.

6. Lahlah J., Renault P., Cazevieille P., Buzet A., Hazemann J.L., Womes M. et P. Cambier, (2009). Geochemical resilience of a ferrasol subjected to anoxia and organic matter amandment. Soil Science Society of American Journal, 73 (6) : 1958-1971.

7. Mesgouez A. et Lefeuve-Mesgouez G., (2009). International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2009, 33, 1911-1931.

8. Michel E, Majdalani S and L Di Pietro (2010) . Vadoze Zone Journal, 9: 307-316.

9. Néel M.C., Zoia A. et M. Joelson, (2009). Phys. Rev. E 80 : 05631.

10. Onier, C., Chanzy, A., Chambarel, A., Rouveure, R., Chanet, M., Bolvin, H., (2011). IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, 49(1): 415 - 425.

11. Ruget F., Satger S., Volaire F. et F. Lelievre, (2009). Crop Science, 49 : 2379-2385.

12. Varella H., Guérif M. et S. Buis, (2010). Environmental Modelling & Software, 25(3) : 310-319.
Liste de logiciels développés par l'Unité
SOL VIRTUEL, MultiSimLib, OptimiStics, CanEye
Budget annuel total
2008
2009
Budget annuel total (k€ - excluant les salaires)
871
1 142
Contrats externes (k€) :
561
773 
ANR
156
243
UE
125
166
Secteur privé
47
20
Autres
233
344