Thème de Recherche arceau

Choix méthodologiques

1. Poursuivre les efforts d’intercomparaison

L’inter-comparaison des méthodes a été initiée au sein du TR pour les questions de régionalisation, d’évaluation d’extrêmes et de prévision. Nous souhaitons poursuivre et élargir cet effort sur la période 2014-2018. Le TR doit pouvoir proposer des outils exploitant les points forts de chacune des différentes méthodes et mieux valoriser la bonne connaissance des besoins des acteurs opérationnels. Le défi est de traduire ces besoins en questions de recherche tout en apportant une réponse opérationnelle aux gestionnaires.

Des projets d'intercomparaison pourraient notamment concerner :

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1. Faire progresser l’inter-disciplinarité sans pour autant renoncer à l’excellence disciplinaire

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  Collaborations inter-équipes au sein du TR
  

Des collaborations inter-équipes au sein du TR existent; elles doivent être poursuivies pour contribuer à une meilleure intégration des travaux menés en hydrologie, modélisation des transferts de polluants, hydraulique.

Toute la réflexion sur le découpage de l’espace et la définition des objets hydrologiques à prendre en compte en fonction des échelles peut être mieux partagée qu'elle ne l'est actuellement, pour pouvoir aborder des questions de gestion intégrée des bassins versants et de gestion de l'eau au niveau du bassin versant. La question de la prise en compte des prélèvements anthropiques (en surface et en souterrain) est essentielle pour permettre d'aller vers une hydrologie influencée.

Le couplage de modèles de plus en plus complexes nécessite de travailler sur des outils d'aide au calage et à l'assimilation de données (pour celles dont la valeur est calculable par les modèles) et à la fouille de données et à l’apprentissage automatique (pour les variables non explicitement liées entre-elles). Tout ceci doit accompagner l’évolution de l’analyse hydrologique, traditionnellement fondée sur des données disséminées, vers une analyse de données abondantes, provenant de réseaux de capteurs de plus en plus nombreux, mais pas forcément liées de façon immédiates ni explicite aux variables primaires.

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  Collaborations inter TR
  

Des collaborations inter-TR existent; elles doivent être poursuivies notamment avec les TR GEUSI, RIVAGE et QUASARE. Les disciplines cibles sont respectiovement l'économie et les sciences sociales avec GEUSI, l'hydraulique, le transport solide et la statistique avec RIVAGE, l'hydrobiologie et les débits biologiques avec QUASARE.

Nous proposons d'organiser au cours des deux premières années un séminaire commun avec chacun des TR concernés.

3. Maintenir un niveau élevé d'éthique scientifique

Les scientifiques du TR ARCEAU sont régulièrement consultés par les services de l’Etat à des fins d’expertise scientifique, notamment autour de question de changement global. Les modèles que nous développons sont de plus en plus complexes, ce qui rend la comparaison et la vérification de leurs résultats toujours plus difficile.

Les questions relatives à la possible partialité des modèles et de la consanguinité des programmes de recherche ne doivent pas être éludées. Comme Pilkey and Pilkey-Jarvis (2007) et Oreskes and Conway (2010) l'ont souligné, une trop faible transparence des modèles peut les rendre facilement manipulables. Nous devons adapter nos protocoles expérimentaux pour traiter de questions fondamentales telles que :

1. 
   Comment mieux évaluer la crédibilité de nos modèles ? (transparence et réfutabilité) ;
   
2. 
   Comment évaluer les capacités réelles d’extrapolation de nos modèles ? (évaluation diversifiée, s’appuyant sur un grand nombre de cas) ;
   
3. 
   Comment évaluer de manière variée les performances de nos modèles ? (ne pas nous limiter aux applications rétrospectives, et organiser des exercices à l’aveugle) ;
   
4. 
   Comment évaluer les incertitudes sans se satisfaire de ces dernières ? (poursuivre l'amélioration de nos modèles, tout en affichant leurs incertitudes⁴).
   

3. Le projet : positionnement et processus de recherche

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  6 à 10 pages
  

1. Positionnement d'ensemble du TR

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  Questions scientifiques abordées par le TR, points forts et points de faiblesse (internes et au regard de l’état de l’art et de l'environnement scientifique y compris au niveau international), ambitions scientifiques et techniques, cohérence et complémentarité avec les (ou I') UMR concernée(s), liaisons avec autres TR, résultats visés, ...
  
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  Expliciter le profil d'activité représenté dans la fiche signalétique.
  

1. Points forts

Le TR ARCEAU est reconnu dans les domaines de la modélisation hydrologique, l'analyse statistique, l'analyse spatiale (cartographie), la modélisation hydraulique et l'automatique.

Nos compétences sont visibles internationalement en gestion et régulation de la ressource, dans les domaines relatifs aux régimes hydrologiques, à la prévision des crues, à la régionalisation ou à l'hydrométéorologie : on peut notamment citer la participation à trois comités éditoriaux internationaux (Journal of Hydrology, Hydrological Sciences Journal, Ecohydrology) ; les prix scientifiques obtenus récemment pour nos doctorants (prix Henri Milon de la SHF en 2010 et 2011) et pour nos scientifiques (prix Tison de l'IAHS en 2010; prix Norbert Gerbier de l'OMM en 2011).

Le TR joue un rôle majeur dans la production d'outils d'analyse et de prévision hydrométéorologique au niveau français : il a réussi à bien valoriser diverses approches permettant de couvrir une large gamme de besoins opérationnels (prédétermination, prévision et alerte). Mais l'une des forces du TR est que son activité ne se limite pas aux outils de simulation, elle s'appuie également sur l'observation de terrain à travers des observatoires de recherche sur le long terme et l'expérimentation en laboratoire.

Les scientifiques du TR sont présents et actifs auprès des acteurs publics de la gestion de la ressource en eau et des risques grâce aux diverses implantations régionales. Cette présence est facilitée par des conventions partenariales et une insertion forte dans les réseaux du monde socio-économique.

Des approches pluridisciplinaires et multi-échelles ont été développées au cours de la période passée pour la gestion de la ressource en eau et des risques liés à l'eau ; ce qui a amené le TR à des échanges méthodologiques renforcés et à la mise en place de véritables travaux d'inter-comparaisons.

Enfin, les équipes du TR sont bien intégrées dans les écoles doctorales des établissements d'enseignement supérieur.

2. Points faibles

Des collaborations inter-équipes du TR ont été entamées mais elles doivent être poursuivies afin de valoriser pleinement leur potentiel. En particulier, et sans négliger l’ouverture internationale nécessaire, une meilleure intégration des travaux menés en hydrologie, modélisation des transferts de polluants, hydraulique, mais aussi toute la réflexion sur le découpage de l’espace et la définition des objets hydrologiques à prendre en compte en fonction des échelles gagnerait à être mieux partagée, pour aborder des questions de gestion intégrée des bassins versants.

L’inter-comparaison des méthodes, initiée au sein du TR sur la régionalisation et les approches de prévision, doit être poursuivie et élargie. Le TR doit pouvoir proposer des outils exploitant les points forts de chacune des différentes méthodes et mieux valoriser la bonne connaissance des besoins des acteurs opérationnels. Le défi est de les traduire en questions de recherche tout en apportant une réponse opérationnelle aux gestionnaires.

Un autre défi pour les prochaines années est également de progresser dans la gestion de l'eau au niveau du bassin versant en prenant en compte les problèmes de qualité et les contraintes de gestion dans un contexte de changement global. Le TR doit aller vers des outils intégrés permettant cette représentation, en lien avec les autres disciplines notamment les Sciences Humaines et Sociales (en particulier avec l'UMR GEAU) et l'hydrobiologie. Le couplage de modèles de plus en plus complexes pour être utilisable en opérationnel conduit à développer des outils d'aide au calage et à l'assimilation de données provenant de réseaux de capteurs de plus en plus nombreux.

Le TR doit renforcer sa gouvernance en termes d'animation transversale et continuer à renforcer les synergies inter-équipes pour une meilleure cohérence de ses activités.

Les ressources financières sont pilotées par les unités de recherche et sont en majorité dépendantes des conventions partenariales ayant souvent une composante régionale forte ce qui pourrait fragiliser le développement de projets à long terme et les interactions entre équipes.

Le TR doit renforcer également les conventions partenariales avec certains établissements universitaires cibles pour diminuer les interventions ponctuelles hors formation continue auprès des opérationnels.

1. Positionnement du TR par rapport aux trois défis du plan stratégique

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  Sur la base du Plan Stratégique et des défis actualisés (indiquer en quoi le TR contribue à relever le(s) défi(s) scientifique(s) et réciproquement en quoi celui-ci (ceux-ci) peu(ven)t enrichir le TR.
  
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  Pour défi 1, situer la position et les apports du TR au regard des 3 axes structurants du défi ; identifier les verrous scientifiques auxquels s’intéressera le TR
  
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  Pour défi 2, envisager interactions intra et inter-TR. noter grandes thématiques fédératrices auxquelles le TR envisage de contribuer par ex énergie et territoires
  
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  Pour défi 3, signaler intentions d'implication dans des travaux thématiques ou méthodologiques transversaux
  

Le plan stratégique Irstea2020 a identifié trois défis scientifiques, qui vont servir en plus des 12 TR à l’animation de l’établissement. L’activité du TR ARCEAU contribue pour l’essentiel au défi 1 "Qualité environnementale, défi du couplage des méthodes et technologies" (conception/construction d'indicateurs de l'état de l'environnement essentiellement à l'échelle du bassin versant) et au défi 3 "Gestion des risques et le défi de la viabilité" (connaissance des phénomènes physiques liés à l'eau, aléas associés, naturels hydrométéorologiques, et liés à l'impact des effets anthropiques).

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4. Positionnement du TR par rapport aux inflexions du plan stratégique

Cinq inflexions ont été décidées par rapport au plan stratégique. L’activité du TR ARCEAU est concernée par l’inflexion 2 : "Attractivité et inégalités territoriales et environnementales" (exposition des territoires aux risques de sécheresse et d’inondation), l’inflexion 3 : "Biodiversité, services écosystémiques et ingénierie écologique" (ingénierie écologique et zones tampons pour lutter contre les pollutions agricoles et réduire les risques d’inondation) et l’inflexion 5 : "Adaptation au changement global" (crises environnementales liées au changement climatique, évènements extrêmes, méthodes de changement d’échelles pour mesurer les changements environnementaux, identification des sources d'incertitudes, test d’options d’adaptation, rétroaction entre changement climatique et prélèvements d’irrigation qui impactent l’écoulement des rivières et des aquifères).

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1.