Action A2. Complexité urbaine et réseaux : morphologie, modélisation, multiplexité, métamorphose
Action B2. Dynamiques de changement et espace
Action B3. Analyse spatiale basée sur l'imagerie géographique
Action B4. Données géographiques massives : modélisation, intelligence artificielle

Thèses en cours

Relation entre Teneur en carbone Organique et Occupation du Sol : application aux sols de la Métropole Aix-Marseille Provence en France

Sous la direction de :
Sébastien Gadal (Professeur, Aix-Marseille Université, UMR 7300 ESPACE)
Catherine Keller (Professeur, Aix-Marseille Université, UM 34 CEREGE)

Les sols constituent le plus grand réservoir terrestre de carbone organique. Ils renferment environ deux fois plus de carbone que l’atmosphère, et constituent ainsi un compartiment majeur du cycle du carbone global. Toute variation, positive ou négative, des stocks de carbone organique du sol peut représenter un puits ou une source de CO₂ atmosphérique. Ces stocks peuvent être fortement modifiés par des changements de pratiques ou d’usages. Leur utilisation engendre des flux de CO₂ très importants et entraîne des répercussions sur le changement climatique. Ils sont également très dépendants du climat. Les changements d’usage des sols au sein du secteur agricole (par exemple retournement de prairies) et entre usages agricoles et non agricoles (afforestation, déforestation, urbanisation) ont un impact sur les stocks de carbone contenus dans les sols. L'urbanisation qui s'étend au détriment des terres généralement agricoles ou des zones naturelles contribue à alourdir le bilan net en émissions de gaz à effet de serre (GES). Aujourd’hui, il est important d'évaluer l’effet de l'occupation de sol et le changement de la couverture terrestre sur le stock de carbone organique du sol, de limiter les pertes lorsqu’elles sont liées au changement d’occupation des sols, et d’accroître les stocks par la promotion de pratiques agricoles plus adaptées.

La cartographie spatiale d’occupation des sols sont des supports géographiques et spatiaux nécessaires à la mesure du carbone organique, notamment en raison de leurs interrelations spatiales et environnementales. La nécessité de produire des cartes spatiales d’occupation du sol par imagerie spatiale est due à la fois au fait que les nomenclatures des données géographiques ne sont pas forcément adaptées à la mesure des relations entre la teneur en carbone organique et l’occupation du sol ; et qu’elles sont rarement à jour. Cela l’est d’autant plus au regard des dynamiques de transformations territoriales de la MAMP et de la diversité des paysages (complexité des modes d’occupation des sols) qu’il faut également prendre en compte et modéliser pour en comprendre les évolutions. Les stocks de carbone organique et leurs mesures en sont directement impactés. La combinaison des spatio-cartographies d’occupation des sols par télédétection associées aux bases de données géographiques permet par enrichissement mutuel (cross sourcing) de mieux caractériser l’état de ces derniers en SIG.

La télédétection spatiale, les systèmes d'information géographique (SIG) et la modélisation spatiale sont des démarches d’analyses spatiales largement utilisées ces dernières décennies pour qualifier, caractériser, et quantifier l’espace géographique et les dynamiques de changements de l'occupation/utilisation des sols (Land Use Land Cover Changes). De nombreuses études ont déployé ces dernières pour modéliser et évaluer notamment la croissance urbaine, les transformations territoriales, et ses impacts potentiels sur la séquestration du carbone organique du sol. Ils ont pu montrer le rôle important des SIG, de la télédétection et de la modélisation spatiale pour modéliser les changements et simuler les potentielles évolutions. Plusieurs modèles de simulations pourront éventuellement être testés en sus du modèle stochastique de CA-Markov pour simuler les possibles changements d’occupation du sol. Le modèle choisi, combiné aux bases de données géographiques et de télédétection, fournit des supports informationnels (et prospectifs) qui pourront jouer un rôle important dans les démarches prospectives relatives aux planificateurs et aménageurs.

L’évaluation des capacités actuelles des sols de la métropole Aix-Marseille Provence (MAMP) à stocker le carbone devient un vecteur de mobilisation des acteurs techniques et politiques ; l’amélioration des capacités à stocker le carbone et la préservation des sols qui y sont associées sont maintenant un enjeu métropolitain au même titre que la protection de la biodiversité ou le développement d’une agriculture plus respectueuse de l’environnement.