Un modèle intégré du littoral et des marais de La Rochelle : commentatteindre la neutralité carbone sur le territoire ?

An integrated model for La Rochelle coastline and marshes: how can we achieve carbon neutrality?

• Auteur / Autrice : Lucila Xaus
• Direction : Christine Dupuy, Cédric Gaucherel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : EUCLIDE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et sociétés

Mots clés

Mots clés libres

Intégration

Socio-écosystème

Neutralité carbone

Integration

Socio-ecosystem

Carbon neutrality

Résumé

Pour faire des propositions réalistes d'aide au pilotage et la gestion du littoral et des marais de La Rochelle (Charente maritime) en y incluant une gestion du carbone bleu, nous devons adopter une approche résolument intégrée des socio-écosystèmes. Nous devons d'abord comprendre finement les interactions entre les écosystèmes aquatiques et les écosystèmes terrestres de la CDA, ainsi que l'ensemble des activités humaines pouvant influer sur le cycle du carbone. Modéliser de tels « méta-écosystèmes » (ou « paysages ») est une approche idéale pour compiler l'ensemble des connaissances acquises et ainsi développer des outils d'aide à la décision. L'approche novatrice consiste à développer un modèle qualitatif des socio-écosystèmes concernés, représentant l'essentiel des dynamiques à long terme de ce système. De plus, avec le modèle de la famille des systèmes discrets empruntés à l'informatique théorique, il sera possible de quantifier les réponses de l'ensemble du système à ses nombreuses perturbations (pressions humaines, changement global…) et de les prédire. C'est l'objectif de ce doctorat, en étroite collaboration avec tous les acteurs et experts de ce territoire. Nous proposons de développer plusieurs modèles qualitatifs dédiés au territoire de La Rochelle, puis de les décliner en une seule version simplifiée pour la compréhension exhaustive du système. Le modèle s'élabore à partir de la représentation de l'ensemble du système (faune, flore, sol, sédiment, atmosphère, humains et activités humaines…) et des processus listés en lien étroit avec le cycle du carbone puis mis en interaction (socio-économiques, écologiques, physico-chimiques…). Le très grand nombre d'interactions possibles, directes et indirectes, qui les lient produisent une grande diversité de réponses, plus ou moins progressives du système. En partant d'un état initial réaliste (par ex. celui actuel), le modèle fournit toutes les trajectoires possibles du système (exhaustives) au sein d'un espace d'état, ce qui est indispensable pour une aide ultérieure à la décision. Ce modèle et son formalisme, nommé EDEN, a déjà fait ses preuves en sciences de l'environnement, y compris pour identifier les états optimaux souhaités du socio-écosystème tant pour la biodiversité que pour les activités humaines. Le modèle sera donc adapté à l'agglomération de La Rochelle, et à nos connaissances de celleci sur la question de la neutralité carbone, et sera élaboré en collaboration étroite avec la plupart des acteurs de ce territoire (e.g. décideurs, exploitants, gestionnaires, agences de tourisme, chercheurs…). Le modèle permet d'identifier à tout moment l'état dans lequel l'ensemble du socio-écosystème se trouve, puis de déduire (automatiquement) la diversité des trajectoires qui s'ouvrent à lui pour le futur. Les acteurs qui voudront s'appuyer sur le modèle final auront ainsi, à chaque instant, une description qualitative fine du territoire, et l'ensemble des chemins futurs parmi lesquels choisir. Une version étendue réaliste sera développée à la suite de ce doctorat pour une aide à la gestion, voire une aide à la formation. Ce sujet de thèse comporte une première question (méthodologique) : Q1) « comment intégrer de façon exhaustive la majorité des connaissances disponibles sur le territoire de La Rochelle (LR), tout en gardant le contrôle de cette intégration ? ». Nous faisons l'hypothèse que nos modèles d'un genre nouveau le pourront. Il en découle la question corolaire (thématique) suivante : Q2) « les dynamiques modélisées du territoire LR exhibent-elles des trajectoires avec un bilan Carbone neutre, et à quelles conditions ? ». Notre hypothèse ici est que ce sera possible, et que le modèle aidera à identifier ces trajectoires neutres.

In order to make realistic proposals to help steer and manage the coastline and marshes of La Rochelle (Charente Maritime), including blue carbon management, we need to adopt a resolutely integrated approach to socio-ecosystems. First of all, we need to gain a detailed understanding of the interactions between the aquatic and terrestrial ecosystems of the CDA, as well as all the human activities that can influence the carbon cycle. Modelling such 'meta-ecosystems' (or 'landscapes') is an ideal approach for compiling all the knowledge acquired and developing decision-making tools. The innovative approach involves developing a qualitative model of the socio-ecosystems concerned, representing the essential long-term dynamics of the system. In addition, using a model from the family of discrete systems borrowed from theoretical computer science, it will be possible to quantify the responses of the system as a whole to its many disturbances (human pressures, global change, etc.) and to predict them. This is the aim of this PhD, in close collaboration with all the stakeholders and experts in the area. We propose to develop several qualitative models dedicated to the La Rochelle area, and then to combine them into a single simplified version for an exhaustive understanding of the system. The model is based on a representation of the system as a whole (fauna, flora, soil, sediment, atmosphere, humans and human activities, etc.) and the processes listed that are closely linked to the carbon cycle and then put into interaction (socio-economic, ecological, physico-chemical, etc.). The very large number of possible direct and indirect interactions that link them produce a wide variety of more or less progressive responses from the system. Starting from a realistic initial state (e.g. the current one), the model provides all the possible (exhaustive) trajectories of the system within a state space, which is essential for subsequent decision support. This model and its formalism, called EDEN, have already proved their worth in the environmental sciences, including for identifying the desired optimal states of the socio-ecosystem for both biodiversity and human activities. The model will therefore be adapted to the La Rochelle conurbation, and to our knowledge of it on the issue of carbon neutrality, and will be developed in close collaboration with most of the stakeholders in this area (e.g. decision-makers, operators, managers, tourism agencies, researchers, etc.). The model makes it possible to identify the current state of the whole socio-ecosystem at any given moment, and then to deduce (automatically) the diversity of paths open to it in the future. Stakeholders wishing to rely on the final model will thus have a detailed qualitative description of the area at all times, and all the future paths to choose from. An extended, realistic version of the model will be developed at the end of this PhD to provide management support and even training. This thesis topic includes a first (methodological) question: Q1) ''how can we exhaustively integrate the majority of knowledge available on the La Rochelle (LR) territory, while retaining control over this integration?''. We assume that our new-style models will be able to do this. This leads to the following corollary (thematic) question: Q2) ''Do the modelled dynamics of the LR territory exhibit trajectories with a neutral carbon footprint, and under what conditions?''. Our hypothesis here is that this will be possible, and that the model will help to identify these neutral trajectories.