Thèse en informatique H/F : Élaboration d'une approche multi-fidélité et multi-modèles pour les bassins

Sujet de thèse :
Élaboration d'une approche multi-fidélité et multi-modèles pour les bassins versants d'amont

Contexte — Les bassins versants constituent les parties les plus en amont des réseaux fluviaux et représentent une part importante du système hydrologique européen. Bien qu'ils soient relativement petits (de quelques kilomètres carrés à quelques centaines de kilomètres carrés), ils jouent un rôle prépondérant dans la gestion des ressources en eau.

Au cœur de leur fonctionnement se trouvent les aquifères qu'ils abritent, qui régulent l'infiltration, le stockage et le rejet de l'eau vers les cours d'eau. Ces aquifères assurent le débit des rivières pendant les périodes de sécheresse et influencent fortement les réactions hydrologiques face à la variabilité et aux phénomènes climatiques extrêmes.

Pourtant, malgré leur importance, ces systèmes restent mal compris et difficiles à prévoir. Leur comportement résulte d'interactions complexes et très variables entre la géologie, la topographie et le climat. À travers l'Europe, cette diversité entraîne de forts contrastes dans la dynamique des eaux souterraines, tandis que la plupart des aquifères de tête de bassin font l'objet d'une surveillance insuffisante.

Dans un contexte marqué par l'aggravation des sécheresses et la pression croissante sur les ressources en eau, ce manque de connaissances limite notre capacité à anticiper les changements dans la disponibilité de l'eau. Pour relever ce défi, il faut mettre en place de nouvelles approches de modélisation capables de représenter les processus liés aux eaux souterraines dans des milliers de bassins versants hétérogènes.

Pour travailler sur ce problème, le projet FutureFlow propose de transposer à l'hydrologie des concepts issus du génie logiciel, tels que la modélisation à plusieurs niveaux de fidélité et le changement de modèle. L'objectif est de mettre au point des systèmes de modélisation adaptatifs capables de sélectionner et de combiner des modèles de complexité variable, afin de mieux représenter la dynamique des eaux souterraines et d'améliorer les prévisions à grande échelle dans le contexte du changement climatique.


Objectif — Cette thèse de doctorat s'appuiera sur les ressources numériques existantes et mettra à profit des méthodes avancées issues du génie logiciel afin de développer un cadre robuste et adaptable permettant de manipuler et de coupler différents modèles. L'interface, les modèles et les stratégies d'évaluation comparative qui en résulteront jetteront les bases d'interactions fluides entre les modèles, facilitant ainsi leur déploiement automatique, du bassin versant à l'échelle régionale.


La question de recherche principale est la suivante : comment intégrer, interconnecter et combiner de manière dynamique des modèles hydrologiques hétérogènes au sein d'un cadre unifié à plusieurs niveaux de fidélité ?

Enjeu scientifique — Il existe déjà de nombreux modèles de c
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