Offre de stage master-Estimation du carbone organique dissous des lacs arctiques à partir des données satellites Sentinel-2 et landsat-8

Présentation du LPC2E
Le laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace
(https://www.lpc2e.cnrs.fr) est une unité mixte de recherche du CNRS, de l’Université d’Orléans et
du CNES situé sur le campus CNRS d’Orléans. Le laboratoire compte environ 80 personnes dont 29
chercheurs et enseignants-chercheurs, 36 IT permanents et non-permanents et 15 doctorants et post-
doctorants. Il comporte trois équipes scientifiques dont les travaux portent sur : (1) la physico-
chimie de l’atmosphère terrestre et des différents corps du système solaire ; (2) les relations Soleil-
Terre, les plasmas spatiaux et les environnements ionisés du système solaire ; (3) l’étude multi-
longueurs d’onde des pulsars et des exoplanètes et la physique fondamentale. Le laboratoire
s’appuie sur une forte compétence en instrumentation comprenant la conception, la réalisation, la
mise en œuvre et l’exploitation des données d’instruments sol ou embarqués à bord d’avions, de
ballons ou de satellites.
Contexte scientifique
Les bassins versants des grandes rivières arctiques (Ob, Lena, Yenisei, Kolyma, Mackenzie,
Yukon) ont des sols riches en matières organiques dont une partie est transmise aux écosystèmes
aquatiques incluant les rivières et les lacs puis éventuellement transporté jusqu’à l’océan. Malgré
leur impact potentiel sur l’océan arctique et le climat mondial, les flux de carbone organique dissous
(DOC) sont peu étudiés, principalement en raison de contraintes logistiques. La majorité des flux
annuels de DOC (80 %) sont observés dans les rivières durant la période de débâcle provoquée par
la fonte des neiges, et dans les lacs durant la période de dégel de la surface, soit entre fin mai et
début juin. Un échantillonnage haute fréquence sur le terrain durant cette période est donc
extrêmement important mais très difficile dans les rivières. Cette forte contrainte opérationnelle
entraîne que les flux de DOC des rivières dans l’océan arctique sont constamment sous-
échantillonnés. Dans le cas des lacs, la fonte des pergélisols provoque la formation de nouveaux
lacs plus ou moins temporaires chaque année rendant le suivie de la dynamique de ces lacs
difficiles. La télédétection spatiale passive appliquée dans le visible est une technique très
pertinente pour augmenter la couverture spatiale et temporelle des mesures de DOC des réseaux sol
et pourrait donc permettre d’obtenir des informations précieuses sur la dynamique du DOC dans les
rivières et les lacs arctiques sans campagne d’échantillonnage complexe à mettre en place.
Objectif du stage
Le stage permettra d’évaluer le potentiel de la chaîne de traitement développé au LPC2E
dans le cadre du projet CNES DOC-Rivers, initialement appliquée aux grands fleuves arctiques, à
être utilisée également pour l’estimation du carbone organique dissous des lacs arctiques dont le
nombre augmente suite au réchauffement climatique. Une relation statistique existe entre les bandes
spectrales satellites et la matière organique dissoute chromophorique (CDOM). Le CDOM qui
correspond à la fraction colorée de la matière organique dissoute (DOM) permet ensuite par
corrélation d’estimer le DOC. De nombreuses approches empiriques existent actuellement sur
différents objets d’études (fleuve, lac, estuaire, océan). Ces approches nous ont permis de construire
un modèle statistique opérationnel sur les fleuves arctiques.
Ce stage de master sera supervisé par Fabrice Jégou (Chercheur CNRS, LPC2E) et Nathalie
Moulard (Ingénieur de Recherche CNRS, LPC2E) respectivement responsable scientifique et
technique du projet CNES DOC-Rivers. Le stage sera effectué en collaboration avec Élodie Salmon
(Chercheuse CNRS, LSCE) et impliquée dans le projet européen GreenFeedBack (https://eu-
greenfeedback.com/) dont un des objectifs est d’étudier les échanges aux hautes latitudes entre le
continuum terre-océan. La chaîne de traitement sera appliquée aux données des missions satellites
Sentinel2 et Landsat8. Le stagiaire travaillera en particulier sur le bassin versant du fleuve
Mackenzie (Canada) pour lequel nous disposons de beaucoup de données de terrains permettant de
valider les traitements des images satellites.
Activité durant le stage
Le stagiaire devra :

• s’approprier la chaîne de traitement existante permettant d’obtenir le carbone organique
  dissous dans les fleuves arctiques à partir des bandes spectrales satellites des missions
  Sentinel-2 et landsat-8, via une approche statistique.
• identifier les approches existantes d’évaluation du DOC dans les lacs à partir de mesures
  satellites.
• coder et tester les algorithmes retenus et effectuer une sélection de la méthode la plus
  pertinente.
• réaliser des scripts de vérification et validation des résultats, les documenter et les
  versionner dans l’application forge de l’Observatoire des Sciences de l’Univers en région
  Centre-Val-de-Loire (forge-osuc).
• réaliser une documentation d’installation de(s) solution(s) retenue(s), mettre à jour la
  documentation utilisateur existante.
  Formation et compétence recherché
• étudiant en fin d’études Master 2 ou École d’ingénieurs
• formation en télédétection spatiale
• connaissance du cycle du carbone des surfaces continentales
  Information stage
• modalité pour postuler : envoyer son CV et une lettre de motivation aux responsables :
• Nathalie Moulard : nathalie.moulard@cnrs-orleans.fr
• Fabrice Jégou : fabrice.jegou@cnrs-orleans.fr
• Elodie Salmon : elodie.salmon@lsce-ipsl.fr
• lieu du stage : LPC2E, Campus CNRS, 3 avenue de la recherche scientifique, Orléans
• rémunération : 4,35 €/heure de stage soit environ 650€/mois
• date/durée : de mars à août / 6 mois, modulable
• date limite pour postuler : 30/01/2025