IRP CELESTE : impaCt of climatE and Land usE change on Soil and waTer rEsources

IRP CELESTE entre Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) – UMR 8212, (CEA/CNRS/UVSQ) – Université Paris-Saclay et Université Fédérale de Santa Maria (UFSM) – Faculdade de Agronomia – Departamento de Solos – Brésil

Programme scientifique concis :

Depuis plusieurs décennies, l’Amérique du Sud en général et la région du cône sud en particulier (Sud du Brésil, Uruguay, Nord de l’Argentine) ont connu une expansion majeure de l’agriculture au détriment de la végétation indigène (Pampa, biome de la forêt atlantique) Les conséquences environnementales de cette conversion massive de l’utilisation des terres sur la dégradation des sols et des masses d’eau restent mal comprises, bien que l’expansion de l’agriculture devrait continuer à augmenter dans les années à venir en Amérique du Sud en réponse à la demande croissante de produits alimentaires et de biocarburants. Les nouvelles conditions climatiques, associées à l’intensification du système de production agricole, doivent être anticipées en déployant une stratégie scientifique combinant le suivi sur le terrain et la modélisation mathématique de ces processus dans des paysages contrastés.

L’objectif de CELESTE Lab est donc d’améliorer notre connaissance et notre compréhension de ces processus de dégradation des sols et des masses d’eau dans le contexte du changement global, grâce à l’identification de leurs facteurs de contrôle, à leur quantification et à leur modélisation. Cet objectif sera atteint par la combinaison originale de suivis hydro-sédimentaires sur des sites déjà équipés par les partenaires brésiliens/uruguayens, de la mise au point de nouvelles techniques de traçage sédimentaires (spécialité conjointe du LSCE et de l’UFSM et l’UFRGS qui collaborent à ce sujet depuis près de 10 ans) utilisant un panel de traceurs bio-physico-chimiques et de reconstructions historiques basées sur la collecte, la datation et l’analyse d’archives sédimentaires dans des lacs-réservoirs de la région (autre spécialité du LSCE) et de la mise en œuvre de modèles spatialement distribués d’érosion (développés par le BRGM qui collabore depuis 15 ans sur ces thématiques avec le LSCE et qui a aussi initié des collaborations avec l’UFSM au Brésil).

Complémentarité des équipes :

Les laboratoires brésiliens sont excellents (ils sont notés 6 pour l’UFRGS et même 7 – la note maximale – par la CAPES qui classe les laboratoires de recherche publics à l’échelle nationale). Le partenaire uruguayen est en train de monter en compétence.

Il s’agit d’une vraie collaboration scientifique « gagnant-gagnant » avec des intérêts de recherche communs et des compétences complémentaires.

La complémentarité et l’efficacité des actions de recherche communes a été démontrée par les nombreux résultats obtenus (tant en terme de connaissance que de publications et de formations d’étudiants).

Rappel du contexte de la coopération et des relations existantes

Cette collaboration est née de la rencontre du Dr. Olivier Evrard et du Prof. Jean Minella qui ont participé à une conférence internationale de l’IAHS en 2013. Ils ont découvert leurs intérêts de recherche communs et la complémentarité de leurs approches et ont décidé de postuler à l’appel CAPES-COFECUB pour développer un projet franco-brésilien commun entre le LSCE (France) et l’UFSM (Brésil). Ce projet (code français Te870-15) a été couronné de succès et a généré de nouveaux résultats sur la quantification des flux d’eau, de sédiments et de pesticides dans les bassins versants de monoculture de soja du sud du Brésil à différentes échelles (de la parcelle au bassin versant à l’échelle de 2000 km²).

Plusieurs étudiants en doctorat ont été formés dans le cadre de ce premier projet (2 étudiants en France et 4 étudiants au Brésil). 

Une conférence internationale (4th seminar of catchment monitoring in the Southern Cone) a été organisée à Santa Maria en novembre 2018 impliquant des partenaires français, des collègues du Cône Sud et de tout le Brésil ; stimulant la poursuite des échanges au sein du groupe et son extension vers les pays voisins dont l’Uruguay.

Depuis l’achèvement du projet CAPES-COFECUB, la collaboration s’est maintenue malgré l’apparition de la pandémie de covid-19 et l’obtention d’un financement très limité en raison des importantes coupes budgétaires dans le domaine de la recherche au Brésil pendant la présidence de J. Bolsonaro. Durant cette période, un séjour de 6 mois a été effectué par Pierre-Alexis Chaboche (doctorant au LSCE) et l’obtention d’un projet CAPES-Print a permis la visite d’Olivier Evrard au Brésil lors de la réouverture des frontières en 2021 (novembre 2021) et la bourse postdoctorale du Dr. Virginie Sellier (qui a obtenu son doctorat à l’Univ. Paris-Saclay en 2020) et a effectué un séjour de 6 mois au Brésil de fév. à sept. 2022.

Avec le soutien du Conseil national de développement scientifique et technologique brésilien/CNPq, Jean Minella (UFSM/Dept. of Soil Science) et Lidiane Buligon (UFSM/Dept. of Mathematics) effectuent actuellement un séjour de visiting professorship au LSCE pour un an (avril 2023 – mars 2024), ce qui stimule encore davantage les échanges. Avec le changement de gouvernement (Lula est redevenu président du Brésil en janvier 2023) et le réinvestissement dans la recherche qui en découle, nous pensons que c’est le bon moment pour entrer dans une nouvelle phase de cette coopération franco-brésilienne avec cette proposition d’IRP.

Résultats attendus du projet

Il s’agit de recherche académique fondamentale, avec des implications sociétales.

Avec CELESTE Lab, nous avons l’ambition de mener des recherches collaboratives équilibrées et bilatérales dans le contexte actuel de crise environnementale dans la région du cône sud, y compris le sud du Brésil, ce qui est difficile dans le cadre de projets nationaux. Le programme CAPES-COFECUB est une option, mais le niveau de compétition est élevé et la priorité est donnée aux nouvelles collaborations plutôt qu’au maintien et à l’expansion des collaborations en cours (ce qui est le cas ici). L’ANR a conclu des accords avec certaines agences de recherche des États brésiliens (uniquement avec les États de São Paulo et de Pernambuco à ce jour), mais l’État du Rio Grande do Sul n’est malheureusement pas couvert.

La création de CELESTE Lab fournira un cadre idéal pour mieux comprendre les causes et anticiper les conséquences de la crise environnementale en cours dans la région du cône sud, même si nous continuerons bien sûr à soumettre des projets aux agences nationales pour obtenir un financement pour le suivi sur le terrain/les consommables de laboratoire et les analyses (par exemple, CNPq, CAPES, ANR). CELESTE Lab fournira néanmoins pour la première fois un cadre de collaboration officiel commun entre les cinq institutions impliquées en France, au Brésil et en Uruguay. L’objectif spécifique de CELESTE Lab sera d’étudier les impacts du changement climatique et du changement d’utilisation des terres (le second changement étant très probablement dominant) – en mettant l’accent sur la dégradation des sols et des ressources en eau – dans la région du Cône Sud.

La création officielle d’un IRP sur cette thématique constituera certainement un atout pour attirer le soutien de nos institutions respectives (les universités fédérales brésiliennes sont particulièrement sensibles à ce type de cadre de soutien officiel) et pour attirer des financements supplémentaires. Cela facilitera également l’obtention d’un soutien institutionnel pour favoriser les doubles diplômes de doctorat.

Perspectives industrielles ou attendues du projet

Les perspectives sont surtout académiques (publications, formation à la recherche par la recherche, identification de mesures de lutte contre l’érosion des sols et la dégradation de la qualité des eaux et des sols,…)

Il n’y a pas d’enjeu en termes de propriété intellectuelle, et les publications seront co-rédigées et co-signées.

Pas de dépôt de brevet prévu.

Avantages attendus de la collaboration pour le/les laboratoire(s) français :

L’IRP CELESTE Lab permettra aux laboratoires français de rester et d’accroître encore leur leadership en termes de recherche sur la crise environnementale en cours dans cette partie du monde. Surtout, il permettra de renforcer les liens avec des laboratoires excellents sur cette thématique de recherche dans une région moins étudiée que d’autres (l’Amazonie est beaucoup plus étudiée et regardée que la Pampa et la Forêt Atlantique, mais ces dernières constituent pourtant des réservoirs de carbone et de biodiversité considérables qu’il faudrait préserver.) Pour nous, il s’agit surtout d’une véritable collaboration bilatérale et équilibrée qui a été très productive jusqu’à présent et que nous souhaiterions encore amplifier.

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) français :

LSCE : développement de techniques de traçage sédimentaire à partir d’un ensemble de mesures (géochimiques, colorimétriques, de radioactivité,…) ; collecte, analyse et datation d’archives sédimentaires ;

BRGM : architecture du modèle d’érosion WaterSed et savoirs associés (https://watersed.fr/); connaissances pratiques sur le suivi hydro-sédimentaire.

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) étrangers :

UFSM : connaissance pratiques sur le suivi hydro-sédimentaire ; sites instrumentés au Brésil ; groupe pionnier du traçage sédimentaire au Brésil.

UFRGS : connaissance pratiques sur le suivi hydro-sédimentaire ; sites instrumentés au Brésil ; groupe pionnier du traçage sédimentaire au Brésil (chimie des sols et spectroscopie infrarouge).

UdelaR : collecte, analyse et datation d’archives de sols et d’archives sédimentaires ; compétences croissantes en traçage sédimentaire. Groupe de référence sur ces thématiques en Uruguay.

    Participants

    • Olivier Evrard, Coordinator France
    • Jean Paolo Gomes Minella, Coordinator Brazil