Encadrants: Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. (CNRS LECOB), Frédéric Moulin (INPT IMFT)
Contexte scientifique de la thèse :Les gorgones sont des coraux flexibles à la morphologie arborescente. Leurs populations peuvent former des forêts sous-marines, créant un habitat propice pour d'autres espèces et favorisant la biodiversité [1], [2].
Le rôle de l'hydrodynamique locale est essentiel, mais mal connu faute de données expérimentales.
Au LECOB, les gorgones sont étudiées in situ en raison de leur rôle d'espèce ingénieur par Lorenzo Bramanti et Katell Guizien, combinant des données biologiques, écologiques et hydrodynamiques. Cependant, les données hydrodynamiques in situ peinent à décrire la relation entre les caractéristiques démographiques des gorgones et la modification hydrodynamique au voisinage des gorgones, dans la sous-couche de rugosité.
A l'IMFT, Frédéric Moulin étudie dans de grands canaux hydrauliques (1m10 de large, 26m de long, 50 cm de haut, en verre) des couches limites turbulentes se développant sur des fonds rugueux naturels complexes en conditions contrôlées. Les techniques de mesures optiques par PIV télécentrique multi-plans (Particle Image Velocimetry [3]) permettent d'accéder aux conditions hydrodynamiques locales jusqu'à la sous-couche de rugosité. Récemment, ce type de mesures a été déployé pour étudier l'hydrodynamique sur un fond de filaments très souples représentant des biofilms ou des plantes aquatiques.
L'objectif sera d'étudier expérimentalement dans un grand canal hydraulique à l'IMFT l'hydrodynamique locale d'un écoulement de couche limite turbulent sur un fond rugueux constitué d'obstacles synthétiques représentant des colonies de gorgones dans différentes configurations de population (augmentation de la densité et/ou augmentation de la taille d'un patch initial ). La représentativité des obstacles synthétiques reposera sur une mise à l'échelle pertinente non seulement de la géométrie mais aussi de la dynamique. Pour ce dernier point, une attention particulière sera portée aux propriétés élastiques (nombre de Cauchy) et au niveau de porosité des éventails pour certaines gorgones (nombre de Reynolds local). Le choix des densités et des morphologies pour cette étude expérimentale s'appuiera sur les données et connaissances acquises sur le terrain pour deux espèces méditerranéennes (corail rouge et gorgones rouges) facilement accessibles et sur lesquelles LECOB a une longue expérience. A l'IMFT, les mesures de vitesse par PIV télécentrique multi-plans [3] permettront de bien documenter l'écoulement à travers la canopée, tant pour le champ moyen que pour les fluctuations turbulentes. Ces données de laboratoire viendront compléter les données de terrain dans le but de comprendre quelles conditions démographiques forestières fourniront une qualité d'habitat suffisante pour d'autres espèces.
Plus précisément, les questions scientifiques sur lesquelles portera la thèse sont :
Q1) Pour des densités de population croissantes, quand apparaît l'effet de canopée et comment se caractérise-t-il en termes de modification du champ de vitesse moyenne et du champ turbulent ?
Q2) Comment les caractéristiques géométriques (forme) et mécaniques (souplesse) modifient-elles cet effet de canopée et son aspect ?
Q3) Est-il possible de construire des modèles simples de couches limites verticales turbulentes pour ces fonds rugueux de type longueur de mélange de traînée ?
Q4) Comment ces simulations physiques en laboratoire contribuent-elles à interpréter et/ou compléter les mesures in situ ?
[1] Lenz E, Bramanti L, Lasker HR, Edmunds PJ (2005). long-term variation in of octocoral populations in St. John, US Virgin Islands. Coral Reefs 34(4): 1099-1109 (DOI 10.1007/s00338-015-1315-x)
[2] Nelson, H., Bramanti, L. (2020). From Trees to Octocorals: The Role of Self-Thinning and Shading in Underwater Animal Forests. In: Rossi, S., Bramanti, L. (eds) Perspectives on the Marine Animal Forests of the World. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57054-5_12
[3] Chagot L., Moulin F.Y. and Eiff O. (2020), “Towards fully converged turbulence statistics in three-dimensional canopy dominated flows”, Exp. Fluids (2020), 61:24, https://doi.org/10.1007/s00348-019-2857-4
La personne recrutée sera intégrée à la fois dans l'équipe du Dr Lorenzo Bramanti et du Dr Katell Guizien au Laboratoire d'Ecogéochimie des Environnements Benthiques (LECOB, www.lecob.obs-banyuls.fr/ ) et dans l'équipe du Dr F.Y. Moulin à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT, https://www.imft.fr/).
Le LECOB (UMR 8222) est un laboratoire commun de Sorbonne Université et du CNRS, hébergé à l'Observatoire Océanologique de Banyuls. Ce laboratoire comprend 17 personnes (11 chercheurs et 6 techniciens/ingénieurs) aux compétences complémentaires (biologie marine, biogéochimie, physique, chimie, géologie) pour développer la recherche en écologie benthique marine et favoriser une formation scientifique solide pour l'aménagement de l'espace marin.
L'IMFT (UMR 5502) est un laboratoire commun du CNRS, de l'INP de Toulouse et de l'Université Toulouse III-Paul Sabatier. Situé au cœur de Toulouse, il développe un large éventail de recherches sur les phénomènes physiques et chimiques présents dans les écoulements fluides. Les domaines d'application vont des sciences de l'ingénieur (nucléaire, pétrole, aéronautique…) à la mécanique du vivant et à la mécanique des fluides environnementale.
La personne recrutée sera principalement accueillie à Banyuls pendant la thèse, mais passera 13 mois à l'IMFT, à Toulouse pour réaliser des expérimentations en canaux. De plus, le projet offrira de nombreuses possibilités de déplacements entre Banyuls et Toulouse. Le candidat sera inscrit comme étudiant à l'Université de Toulouse et à l'Ecole Doctorale SDU2E (ED173, http://sdu2e.omp.obs-mip.fr/ )
Durée du contrat
Le contrat de thèse se déroulera sur 3 ans, du 01/10/2023 au 30/09/2026.
Procédure de recrutement
Les candidats sont invités à candidater via le Portail Emploi du CNRS.
https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR8222-KATGUI0-004/Default.aspx