Proposition de stage de recherche Master 2

Proposition de stage de recherche Master 2
“Modélisation morphologique des paysages de karst en cockpits, Jamaïque”
Problématique
L’évolution des paysages est la résultante de forces : la tectonique, l’érosion et la déposition
qui, elles mêmes, sont le produit de processus complexes dépendant des conditions
climatiques ou encore des caractéristiques des roches. La compréhension de l’évolution
morphologique des paysages demande donc des outils numériques capables de tenir compte
de la complexité de ces processus.
Un effort tout particulier a été fourni ces dix dernières années pour mettre en place de tels
modèles, capables de simuler l’évolution géomorphologique des paysages sur de grandes
échelles de temps et d’espace (Willgoose et al., 1991 ; Beaumond et al., 1992 ; Braun and
Sambridge, 1997 ; Tucker et al., 2001).
Si la modélisation des écoulements souterrains dans les karsts a produit un très grand nombre
de travaux (Groves and Howard, 1994 ; Clemens et al., 1997 ; Siemers and Dreybrodt, 1998 ;
Kaufman and Braun, 1999, 2000), en revanche, très peu de modèles prennent en compte les
processus de dissolution des roches par les eaux de surface (Ahnert and Williams, 1997 ;
Kaufman and Braun, 2001). Ahnert and Williams, 1997, à partir d’un maillage
tridimensionnel carré et de lois d’érosion simples, reproduisent des paysages de karsts en
tourelles. Kaufman and Braun, 2001, montrent quant à eux comment les écoulements de
surface enrichis en dioxyde de carbone forment, par dissolution chimique de la calcite des
roches, des paysages typiques de grandes vallées karstiques.
Des travaux récents (Fleurant et al., 2005) ont établi une relation de couplage entre processus
de surface et souterrains pour le cas particulier de karsts en cockpit (Jamaïque) et à l’échelle
d’un seul cockpit (la centaine de mètre). Ce couplage demande maintenant à être vérifié à
l’échelle globale de la région des « cockpits country » en Jamaïque.
Objectif scientifique du stage
Le but du stage est de participer à l’élaboration d’un modèle d’évolution morphologique des
karsts en cockpits, Jamaïque, à l’échelle régionale.
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Pour mener à bien cette démarche, le stagiaire pourra s’appuyer sur les travaux en cours au
sein de l’UMR et sur des outils de modélisation déjà mis en place comme le modèle
d’évolution géomorphologique CHILD (Tucker et al., 2001)
Voici une proposition des étapes du travail :
• Recherche bibliographique afin de se familiariser avec le sujet d’étude et de mettre en
place une stratégie de modélisation.
• Prise en main du modèle CHILD.
• Application du modèle à l’échelle régionale et validation aux données de terrain
(Lyew-Ayee, 2004).
Profil du candidat
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Ouverture à la pluridisciplinarité : hydrologie, hydrogéologie, géomorphologie.
Bonnes connaissances de la modélisation et des outils informatiques : environnements
Linux et Windows, programmation sera un plus.
Autonomie, efficacité, mais aussi sociabilité.
Contacts :
Cyril Fleurant, UMR Paysage et Biodiversité, département Paysage, 2 rue Le Nôtre, 49045
Angers cedex 01, tél. : 02 41 22 54 98, [email protected]
Personnes ressources durant le stage :
Cyril Fleurant, UMR Paysage et Biodiversité, Angers.
Véronique Léonardi, UMR Sisyphe, Université Pierre et Marie Curie, Paris.
Greg. Tucker, CIRES, Dpt. Of Geological Sciences, University of Colorado, USA.
Heather Viles, Dpt. Of geography, University of Oxford, UK.
Parris Lyew-Ayee, Mona Informatix Ltd, Jamaica.
Lieu du stage : Département Paysage, INH, Angers (49).
Quelques liens :
L’institut Nationale d’Horticulture (INH)
Le département Paysage (INH)
Le modèle CHILD
Greg. Tucker
Heather Viles
Parris Lyew-Ayee
Véronique Léonardi
Cyril Fleurant
http://www.inh.fr
http://www.inh.fr/pages/inhdpt/inhdpt_pays.htm
http://www.colorado.edu/geolsci/gtucker/child/
http://cires.colorado.edu/people/tucker/
http://www.geog.ox.ac.uk/staff/hviles.html
http://www.monainformatixltd.com/lyewayee.html
[email protected]
http://www.inh.fr/pageperso/cfleuran/
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Références citées :
Ahnert, F. and Williams, P.W., 1997, Karst landform development in a three-dimensional
theoretical model, Z. Geomorph. N.F., Suppl.-Bd. 108, pp. 63-80.
Beaumont C., Fullsack P. and Hamilton J. 1992. Erosional control of active compressional
orogens. In: McClay K. R. (Ed.), Thrust Tectonics. New York: Chapman and Hall, 1-18.
Braun, J. and Sambridge, M., 1997. Modelling landscape evolution on geological time scales:
a new method based on irregular spatial discretization. Basin Research, 9, pp. 27–52.
Clemens, T., Hückinghaus, D., Sauter, M., Liedl, R. and Teutsch, G., 1997, Modelling the
genesis of karst aquifer systems using a coupled reactive network model. in: Hard Rock
HydrosciencesProceedings of Rabat Symposium S2 vol. 241, IAHS Publ.
Fleurant C., Tucker G., Viles H. and P. Leyw-Ayee, 2005, A cockpit karst evolution model, J.
of the Geological Society, Special issue: earth’s dynamic surface, accepted for publication.
Groves, C.G. and Howard, A.D., 1994, Early development of karst systems 1. Preferential
flow path enlargement under laminar flow. Water Resour. Res. 30 10, pp. 2837–2846.
Kaufmann, G. and Braun, J., 1999, Karst aquifer evolution in fractured rocks. Water Resour.
Res. 35 11, pp. 3223–3238.
Kaufmann, G. and Braun, J., 2000, Karst aquifer evolution in fractured, porous rocks. Water
Resour. Res. 36 6, pp. 1381–1392.
Lyew-Ayee P., 2004, Digital topographic analysis of cockpit karst: a morpho-geological study
of the cockpit country region, Jamaica, Ph.D. Thesis, University of Oxford.
Siemers, J. and Dreybrodt, W., 1998, Early development of karst aquifers on percolation
networks of fractures in limestone. Water Resour. Res. 34 3, pp. 409–419.
Tucker, G.E., Lancaster, S.T., Gasparini N.M. and Bras, R.E., 2001, The channel-hillslope
integrated landscape development model (CHILD). In: R.S. Harmon and W.W. Doe, Editors,
Landscape Erosion and Evolution Modeling, Kluwer Publishing, Dordrecht , pp. 349–388.
Willgoose, G.R., Bras, R.L. and Rodriguez-Iturbe, I., 1991. A physically based coupled
network growth and hillslope evolution model, 1, theory. Water Resources Research 27, pp.
1671–1684.
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