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Contenu pédagogique

Format

Cours en présentiel, frais de séjour pris en charge, langue anglaise sauf en l’absence de participants non francophones. Les participants seront logés sur place pendant toute la durée de la formation.

Aperçu du cours

La formation vise à développer et approfondir les connaissances sur les bases physiques des processus microclimatiques, la modélisation mécanistique et statistique des conditions microclimatiques à différentes résolutions spatio-temporelles, et les conséquences écologiques de la prise en compte des microclimats. Elle consistera en une série de cours magistraux pour couvrir la théorie et les concepts, suivie d’une série de cours pratiques pour utiliser des outils de modélisation, effectuer des campagnes de mesure sur le terrain et analyser des données.

Public visé et prérequis

La formation proposée est de niveau doctoral, idéalement pour des doctorant.e.s, des post-doctorant.e.s et de jeunes chercheurs ou chercheuses mais aussi des ingénieur.e.s travaillant sur les plateformes AnaEE France. Les candidat.e.s seront intéressé.e.s par l’apprentissage d’approches et méthodes permettant d’étudier, mesurer et modéliser les microclimats, ainsi que par la manière dont les microclimats peuvent être intégrés dans des travaux de recherche en écologie fonctionnelle. Il ne s’agit pas d’un cours d’introduction en climatologie. Par conséquent, les étudiant.e.s devront maîtriser des principes et concepts dans ce domaine, ainsi qu’en métrologie, statistique et écologie. La plupart des travaux pratiques requièrent l’utilisation du logiciel R pour lequel une familiarité sera donc fortement recommandée. Des ouvrages et des articles de référence seront fournis en amont de la formation pour les participant.e.s intéressé.e.s. La validation de la formation pourra être demandée auprès de votre Ecole doctorale de rattachement si elle accepte nos attestations écrites.

Programme général

La microclimatologie est une discipline scientifique qui s’intéresse aux conditions climatiques proximales, impliquant généralement une résolution spatiale de petite taille, pouvant varier de l’ordre du millimètre à la dizaine de mètres, où impliquant un changement d’échelle par rapport aux conditions atmosphériques ambiantes (ou climat général) qui impose de prendre en compte son interaction avec les caractéristiques physiques et biologiques du microhabitat (e.g., topographie, végétation, activité biologique). En écologie, la microclimatologie permet de faire le lien entre le climat (à différentes échelles) et l’habitat proximal des organismes vivants, en déterminant les conditions (par ex., la température) réellement perçues par les organismes au sein de leur microhabitat. De plus, les outils et concepts de l’écologie biophysique, une sous-discipline de l’écologie fondée sur les lois de la physique et de la chimie, permettent de comprendre comment les plantes et les animaux interagissent avec leur environnement dans le contexte microclimatique. La microclimatologie repose à la fois sur un corpus de connaissances théoriques formalisées dans des modèles mécanistes, des travaux empiriques visant à décrire, comprendre et manipuler les microclimats, et des méthodes de mesure et d’analyse statistique des microclimats adaptées à différents contextes. L’étude des microclimats constitue un enjeu important à l’aune des besoins de connaissances sur les effets écologiques des changements climatiques et plus généralement en écologie fonctionnelle. Elle peut aussi servir de fondement et d’inspiration pour des solutions diverses et variées de bio-ingénierie, notamment des solutions basées sur la nature pour s’adapter et mieux résister aux effets néfastes du réchauffement climatique.

Le réseau AnaEE France dispose d’un nombre important de plateformes expérimentales en plein air ou contrôlées dédiées à la manipulation des conditions climatiques de température ou d’humidité dans l’air mais aussi dans le sol ou dans la canopée. Ces dispositifs déploient des outils de mesure in situ ou à distance des conditions météorologiques en s’appuyant sur des approches de microclimatologie ou d’écologie biophysique plus ou moins standardisées. L’un des objectifs des travaux conduits dans ces plateformes expérimentales est d’aider à la compréhension des processus écologiques à plus grande échelle spatiale et dans le futur. L'école d’été abordera donc le microclimat à la fois par le prisme des techniques de mesures et des outils de modélisation mais aussi par des études de cas en écophysiologie animale et végétale ou en écologie fonctionnelle des couverts végétaux. Dans un souci de simplicité et de logistique, nous nous focaliserons principalement sur le paramètre de température associé aux microclimats des écosystèmes continentaux avec quelques extensions au milieu aquatique et aux microclimats hydriques. L’ensemble de ces concepts et outils peuvent cependant s’appliquer à n’importe quel système et variable. La présentation d’outils open source et des applications aux milieux et espèces d’étude du site du Lautaret seront privilégiées pour faciliter l’illustration par l’exemple.

Cette formation à destination des étudiants, des chercheurs et des ingénieurs, vise à introduire :

  • Les bases physiques des microclimats dans les écosystèmes terrestres continentaux, notamment la modélisation de la turbulence, des échanges sol-plantes-atmosphère et du bilan radiatif ;
  • La modélisation mécaniste des microclimats avec des travaux pratiques sur les flux turbulents dans la couche limite, la modélisation des microclimats du couvert végétal, la modélisation des microclimats foliaires et la modélisation de la température corporelle d’organismes ectothermes ;
  • Les concepts et les méthodes en métrologie des microclimats avec la présentation d’applications en écophysiologie thermique et écologie des communautés ;
  • Des travaux pratiques pour mesurer le microclimat sur le site du Lautaret en tenant compte de la diversité des capteurs, des habitats et des applications en écophysiologie animale et végétale ;
  • Les concepts et les méthodes en analyse et modélisation statistique des microclimats avec des applications pour la prédiction de la distribution spatiale et temporelle, l’étude de la niche climatique des espèces et la prédiction des effets des changements climatiques ;
  • Des travaux dirigés et pratiques de statistique avec le logiciel R en exploitant des grandes bases de données climatiques et satellitaires.

Organisation de l’école

La formation est organisée en 3 modules de cours magistraux (bases physiques et modélisation mécaniste des microclimats, métrologie du microclimat, topoclimat et modélisation statistique des microclimats) avec des applications en salle (sous forme de travaux assistés sur ordinateurs). Les modules de cours seront étalés sur 3 journées et accompagnés de quelques séminaires et présentations d’étude de cas. Une journée complète et plusieurs sessions du soir seront dédiées à des travaux pratiques en groupe permettant aux participants de choisir un cas d’usage le plus proche possible de leurs intérêts personnels. Chaque module fera l’objet d’une lecture introductive discutant et présentant les concepts clefs avec des exemples et des applications. La fin de la formation sera consacrée à une restitution du travail pratique effectué en sous-groupe et une discussion collective des résultats. Les participants auront accès à des ressources bibliographiques, des jeux de données et des logiciels ou des codes informatiques sous licence libre mais devront venir avec leur ordinateur portable. Nous les encourageons à venir avec leurs propres données pour demander l’avis des enseignants sur la manière de procéder à leur analyse le cas échéant. Un projet d’article de synthèse collectif sera discuté en fin de formation.

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