Doctorat interdisciplinaire hydrologie et aménagement Hydrologie nivo-glaciaire et production de neige en contexte de changement climatique

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Vous réaliserez votre thèse entre deux laboratoires à la tutelle desquels l’INRAE contribue, l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) et le Laboratoire des EcoSystèmes et Sociétés En Montagne (LESSEM). L’IGE est Unité Mixte de Recherche en Sciences de la Planète et de l’Environnement, né au 1er janvier 2017 de la fusion des unités de recherche LGGE (Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l’Environnement) et LTHE (Laboratoire d’étude des Transferts en Hydrologie et Environnement), rejoints, en 2023, par l’unité de recherche ETNA (Erosion Torrentielle Neige et Avalanche). Le LESSEM est un laboratoire interdisciplinaire de l’INRAE qui étudie le fonctionnement et la dynamique des socio écosystèmes, notamment en montagne

Le contexte du changement climatique bouscule les cadres académiques existants et appelle la production de connaissance interdisciplinaires afin d’être en mesure d’appréhender et d’accompagner la transition de ces territoires. Parmi les thématiques abordées depuis de nombreuses années, les travaux sur l’enneigement des domaines skiables a permis de préciser l’intensité et l’échéance des conséquences du changement climatique pour l’exploitation des remontées mécaniques. Le développement, en partenariat avec Météo France, d’une chaîne de modélisation permettant de prendre en compte les opérations de la neige en station de sports d’hiver (damage et production de neige) a été à l’origine de travaux scientifique de référence (François et al., 2023, 2025; Spandre et al., 2019) et à la mise en œuvre du service climatique ClimSnow. L’ensemble de ces travaux soulève la question de l’usage de la ressource en eau et de sa disponibilité.

Le projet de thèse a émergé des échanges avec la commune de Tignes, support de la station éponyme qui s’interroger sur la pérennité de l’exploitation de ses installations de production de neige. Parmi les éléments menacés par le changement climatique, la disparition des glaciers alpins menace directement l’alimentation du lac de Tignes dans lequel l’eau nécessaire à la production de neige est prélevée.

En zone de montagne, la dynamique de la ressource en eau est pour partie pilotée par le stockage de l’eau sous forme solide, neige, glace, pendant la période hivernale entraîne un étiage, et l’eau restituée par la fonte au printemps contribue à l’alimentation des cours d’eau. L’augmentation des températures hivernales liée au changement climatique a un impact direct sur cette dynamique et, en conséquence, sur le cycle hydrologique en montagne, les écosystèmes et les usages en aval L’évolution de l’enneigement a également des conséquences directes sur l’activité des stations de sports d’hiver, notamment en termes de pratiques de gestion de l’enneigement et d’un recours accru à la production de neige, ce qui est susceptible d’influencer la disponibilité de la ressource en eau tout au long de la saison au niveau de la station et, plus en aval, dans le bassin versant. Ces problématiques se posent avec d’autant plus d’acuité dans le contexte glaciaire où une partie de l’alimentation en eau dépend d’un stockage sur le long terme directement menacé par le réchauffement climatique, et dont la réserve s’amenuise. Cette situation d’évolution de la disponibilité (quantité, saisonnalité) de la ressource en eau pose des questions difficiles, notamment concernant la durabilité de la production de neige, ses impacts sur la ressource en eau et sa disponibilité pour d’autres usages : pendant l’hiver, la proportion croissante de l’écoulement sous forme liquide par rapport à la quantité stockée sous forme solide permettra-t-elle de répondre à la croissance de la demande ? Avec quelles conséquences sur la disponibilité de la ressource pour les écosystèmes et les usages en aval durant l’ensemble de la saison et au-delà en fonction des besoins de stockage ? Plus largement, comment évoluera l’hydrologie (module annuel et saisonnier) sous les effets combinés du changement climatique et des pratiques de gestion de la neige en station ?

Les prémices des études hydrologiques dédiées aux stations de sports d’hiver

1. L’analyse de l’adéquation ressource-besoins a fait l’objet d’une étude à une échelle assez globale de la station par Gerbaux et al. (2020). Si ce type d’approche a l’intérêt de poser le problème de la disponibilité de la correspondance en termes de volume et de période, l’échelle utilisée constitue à raisonner cette correspondance en faisant l’hypothèse implicite de la capacité l’intégralité des flux qui transitent par les bassins versants étudiés.
2. Des approches plus fines fondées sur les bassins versants pilotant la distribution de l’eau à l’intérieur des domaines skiables ont été développées pour étudier la perturbation locale du cycle de l’eau liée aux pratiques de gestion de la neige (Morin et al., 2023). L’étude d’un bassin versant au cœur du domaine skiable de la Plagne montre ainsi qu’à cette échelle, on peut s’attendre principalement à un décalage du pic de fonte qui peut introduire une perturbation pouvant atteindre 20 % sachant que ce signal se dilue au fil des bassins versants jusqu’en fond de vallée et que ce décalage n’est pas comparable à celui provoqué par l’évolution climatique.
3. Les travaux les plus récents, menés par Valéry et al. (2025) proposent une convergence entre ces deux approches en étudiant la dynamique hydrologique interne au domaine skiable dans une perspective d’adéquation ressource-besoin en proposant une intégration fine des contraintes techniques et des pratiques de mobilisation de la ressource pour étudier les conditions futures de production de neige et la disponibilité de la ressource pour les usages observés localement.

Le présent projet de thèse s’inscrit dans la continuité de ses travaux fondateurs et ont vocation a apporté une contribution spécifique à la compréhension des dynamiques hydrologiques reposant en grande partie sur la contribution glaciaire et sa propre dynamique, dans le cadre d’une application à la station de Tignes, partenaire de ce projet de thèse.

Les grandes étapes du travail de thèse

De nombreux travaux sur le fonctionnement et l’évolution des glaciers tignards ont été réalisés à la demande de la commune, à la croisée de différentes thématiques telles que l’hydrologie, le contexte géologique ou les risques gravitaires associés. La synthèse de ces travaux sera nécessaire dans la perspective de mieux appréhender le contexte hydrologique local et caractériser la contribution nivo-glaciaire. En contrepoint de cette approche focalisée sur la ressource, il sera également une synthèse des usages présents sur le territoire et de la distribution de la ressource pour répondre aux besoins associés.

L’enjeu sera d’être en capacité de modéliser le système local de l’eau, d’identifier les nœuds critiques du réseau et de caractériser les apports en eau correspondant. Cette partie du travail s’inscrit dans le cadre du développement du modèle MORDOR-TS (Le Lay et. al, 2025)  et a pour objectif de parvenir à une reconstitution des dynamiques hydrologiques connues.

Le cadre de modélisation développé précédemment pourra alors être alimenté par des projections climatiques afin d’apporter des éléments de connaissances contribuant à l’évaluation des limites de la production de neige au regard de l’adaptation des stations de sports d’hiver, ici dans le cadre d’une station d’altitude présentant, a priori, un contexte favorable au déploiement de cette technologie dont la mise en œuvre dépend également des conditions météorologiques. Le travail s’attachera surtout à identifier et à quantifier les facteurs de risques de rupture d’approvisionnement en fonction des usages ainsi que les conditions climatiques de la survenance de ces risques.

Bibliographie

Le Lay, M., Gilbert, A., Pinte, K., Jouet, C., Laarman, O., & Six, D. (2025, September). Évolution passée et future du glacier de Gébroulaz. Impact sur l’hydrologie du Doron des Allues dans le massif de la Vanoise. HydroES 2025 : « Hydroélectricité, Innovation & Résilience », Grenoble.

François, H., Samacoïts, R., Bird, D. N., Köberl, J., Prettenthaler, F., & Morin, S. (2023). Climate change exacerbates snow-water-energy challenges for European ski tourism. Nature Climate Change, 13(9), 935–942. https://doi.org/10.1038/s41558-023-01759-5

François, H., Samacoïts, R., Carmagnola, C., Soubeyroux, J.-M., Lafaysse, M., & Morin, S. (2025). Enneigement des massifs montagneux et stations de sports d’hiver dans une France à +2,7 et +4 °C. La Météorologie, 129, 46–55. https://doi.org/10.37053/lameteorologie-2025-0036

Gerbaux, M., Spandre, P., François, H., George, E., & Morin, S. (2020). Snow Reliability and Water Availability for Snowmaking in the Ski resorts of the Isère Département (French Alps), Under Current and Future Climate Conditions. Journal of Alpine Research | Revue de Géographie Alpine, 108–1, Article 108–1. https://doi.org/10.4000/rga.6742

Morin, S., François, H., Réveillet, M., Sauquet, E., Crochemore, L., Branger, F., Leblois, É., & Dumont, M. (2023). Simulated hydrological effects of grooming and snowmaking in a ski resort on the local water balance. Hydrology and Earth System Sciences, 27(23), 4257–4277. https://doi.org/10.5194/hess-27-4257-2023

Spandre, P., François, H., Verfaillie, D., Lafaysse, M., Déqué, M., Eckert, N., George, E., & Morin, S. (2019). Climate controls on snow reliability in French Alps ski resorts. Scientific Reports, 9(1), 8043. https://doi.org/10.1038/s41598-019-44068-8

Valéry, A., François, H., Carmagnola, C., Tranchant, X., Samacoïts, R., Mermillod, O., Lay, M. L., Leclercq, F., Soubeyroux, J.-M., Guily, L., & Morin, S. (2025). Évolution de la ressource en eau et de la demande en eau dans une station de sports d’hiver dans le contexte du changement climatique. LHB. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/27678490.2025.2473589

Formations et compétences recherchées

Formation recommandée : Master 2 en hydrologie et/ou climat

Connaissances souhaitées. Les connaissances principales recherchées sont dans le domaine de la modélisation hydrologique ainsi que des statistiques nécessaires pour le traitement des sorties de simulations et particulièrement critiques dans le cadre des études climatiques. En complément de ce premier bloc de compétence, une connaissance des notions associées à l’étude du climat et du changement climatique sera un facteur de différenciation déterminant et une connaissance du milieu montagnard sera apprécié.

Expérience appréciée : stages dans des laboratoires de recherche, rédaction de mémoire, voire d’article scientifique.

Aptitudes recherchées. Pour mener à bien ce travail de recherche finalisée, il sera primordial que le candidat soit en capacité de dialoguer avec les acteurs opérationnels de la commune et avec les gestionnaires du domaine skiable. Le travail de publication impliquera quant à lui un développement des compétences rédactionnelles pendant le doctorat, mais cela suppose une maitrise suffisante de l’anglais et peut constituer un critère de différenciation apprécié entre deux candidats.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation