Fonctionnement du SOERE - Ope : un Système d'Observation et d'Expérimentation au long terme pour la Recherche en Environnement

Photo de paysage d'hiver en période d'inondation

Le SOERE OPE repose sur les infrastructures mises en place par l'Andra pour répondre à ses besoins opérationnels (état de référence et de surveillance du projet Cigeo) mais aussi à des besoins de recherche scientifique. L'un des objectifs scientifiques est la comparaison de trois écosystèmes forêt, prairie, culture. Les orientations du SOERE ne portent pas directement sur les enjeux industriels de l'Andra mais sont en relation étroite avec les grandes orientations scientifiques nationales (définies notamment dans la SNRI) concernant l'environnement en zone continentale/terrestre.

L'Andra porte la mise en place et le fonctionnement opérationnel de l'OPE pour répondre à ses besoins opérationnels et de Recherche et Développement dans le cadre du projet CIGEO. Ce pilotage opérationnel de l'Andra intègre les recommandations et évaluations de nombreuses parties-prenantes notamment les institutions et collectivités locales mais aussi de ses évaluateurs (CNE, Conseil scientifique, Autorité de Sûreté Nucléaire). Il doit permettre de répondre à la fois aux obligations réglementaires actuelles énoncées aux niveaux français et européens mais aussi de proposer une stratégie de suivi environnemental à long terme garant de la sécurité environnementale. Un Comité de pilotage annuel regroupe les principaux intervenants, prestataires et parties prenantes dans le but notamment de faciliter les échanges. Ce pilotage fonctionnel doit se réaliser également en lien étroit avec l'OSU lorrain OTELo, les principaux partenaires scientifiques et le conseil scientifique du SOERE.

Lors de la première réunion du Conseil Scientifique du SOERE OPE le 4/7/11 (DRD/OS/11-0173), Frédéric Villieras, directeur de l'OSU lorrain, a été nommé à la présidence du CS OPE pour 2 ans.

Bilan scientifique / financier 2010-2011

La labellisation de l'OPE en SOERE s'est accompagnée d'un financement initial de 50 k€ (2010/2011) et de recommandations. Ainsi ce financement devrait permettre au porteur de l'OPE d' « organiser des rencontres avec des équipes scientifiques de toute origine, en charge de recherches environnementales dans le domaine de l'observation et/ou de l'expérimentation au (très) long terme afin de leur présenter les potentialités de ce SOERE particulier et de contribuer à compléter le dispositif expérimental déjà prévu en fonction du résultat de ces rencontres ».

3 actions complémentaires ont donc été engagées en s'appuyant sur ce financement :

- Organisation d'une journée de prospective scientifique

- Démarrage d'un site web

- Appel à projet restreint après identification de projets potentiels lors des réflexions prospectives

Ce premier appel à projet a permis le lancement en cette fin d'année des projets décrits ci-après.

Projets financés par le SOERE à fin 2011 :

Suite à la prospective scientifique de l'OPE du 28 mars 2011 (DRD/OS/11-0144), un appel à projet a été lancé vers des chercheurs/unités de recherche en leur demandant de préparer un projet s'inscrivant dans les objectifs du SOERE OPE, d'une durée de quelques mois et d'un budget inférieur à 15k€ et sur un document de 4 à 6 pages. 6 groupes ont répondu à cet appel restreint et ont proposé un projet. Les projets suivants ont été retenus par le CS SOERE OPE :

Projet Bivalves : Mise au point d'un biocapteur basé sur l'analyse en continu du comportement de bivalves (valvométrie) pour la surveillance de la qualité des eaux superficielles sur la zone de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement

L'utilisation de capteurs utilisant les capacités d'animaux à « goûter » la qualité de l'eau en continu est une des voies possibles de surveillance intégrée des milieux aquatiques. L'idée de base est que face à un contaminant ou un stress jugé dangereux pour lui, un mollusque bivalve va se fermer anormalement. Dans des situations extrêmes il peut mourir, valves bloquées grandes ouvertes et inertes. Mais au-delà de cette observation extrême, les niveaux d'analyse qu'on développe aujourd'hui, vont beaucoup plus loin que celui du simple constat mort/vivant et permettent une gradation fine et progressive de la qualité de l'eau « vue » par l'animal. Suivre en continu l'expression du comportement de mollusques bivalves en fonction de l'heure du jour, des marées, de la température est devenu en fait un excellent bio-indicateur généraliste pour accéder en permanence à un index de l'état de santé de ces animaux, de leur environnement et, au-delà, à l'impact d'une exploitation industrielle sur un milieu. Le capteur développé permet de détecter, par une analyse mathématique poussée, une large gamme de comportements allant de l'analyse statistique de durées, amplitudes et horaires de périodes d'ouvertures (et de fermetures) jusqu'à la caractérisation en ligne de rythmes biologiques, vitesses de fermeture, taux de croissance, etc.

Le programme vise à étudier la faisabilité de cette technique sur le site du SOERE OPE. L'objectif est d'adapter la technologie de la valvométrie avec un mollusque bivalve d'eau douce de type Unio ou Anodonte et de rechercher sur la partie avale de la Saulx des mollusques bivalves de type Unio et/ou Anodonte. Faire ensuite un transfert de quelques dizaines d'individus dans la zone amont de la Saulx sur la zone de l'OPE puis de réaliser un suivi sur plusieurs mois de l'évolution de la population transférée sur la Saulx amont. Le porteur du programme est le Dr Jean-Charles Massabuau, Station Marine. Université Bordeaux 1, CNRS, UMR 5805 EPOC, Place du Dr Peyneau, 33120, Arcachon, France.

Projet Diversité taxonomique et fonctionnelle de différents groupes microbiens

Les objectifs du projet de recherche proposé ici sont d'étudier la distribution et la structuration des communautés bactériennes et fongiques en lien avec les caractéristiques physiques du site expérimental forestier de Montiers, ainsi que les interactions établies entre ces deux communautés microbiennes (bactéries-bactéries et bactéries-champignons). Le site expérimental de Montiers se caractérise par un peuplement de hêtraie dominante développée sur un sol présentant un gradient de pH, ce qui en fait un site expérimental particulièrement intéressant pour traiter de l'impact du pH sur les communautés microbiennes. Le pH est un paramètre essentiel du sol qui régit à la fois le compartiment biotique (croissance végétale et microbienne) et le compartiment abiotique (disponibilité des nutriments). Sa coordination est assurée par l'UMR IAM Interactions Arbre Microorganismes/Stéphane Uroz (INRA Nancy).

Projet PROCAPEN-Protection de capteurs environnementaux pour le suivi de la qualité des eaux superficielles (durée : 12 mois 2011/2012)

PROCAPEN s'inscrit dans le cadre du suivi de la qualité des eaux superficielles des bassins versants de la Saulx, l'Orge, l'Ornain et l'Ormançon. Il concerne la mise au point de traitements de surface pour la protection des capteurs installés dans les cinq stations instrumentées pour disposer de mesures en continu de plusieurs paramètres afin d'étudier la variabilité spatio-temporelle de la qualité des eaux. Le capteur sera soumis à des contraintes (bio)chimiques susceptibles de conduire à une corrosion de ses parties métalliques et/ou l'accrochage sur sa surface de microorganismes. Les effets particuliers ou combinés de ces agressions sont susceptibles d'altérer la performance du capteur, par une mise en contact biaisée ou perturbée avec le milieu aquatique. Le besoin se présente de protéger un tel capteur contre l'accrochage de microorganismes (effet bio-fouling) et éventuellement contre la corrosion. Une telle protection peut être conférée par la fonctionnalisation de la surface du capteur au contact avec de l'eau ou par application sur cette surface de revêtements susceptibles de satisfaire deux missions : antifouling et anti-corrosion. Une partie importante des recherches menées dans le cadre de ce projet concerne la mise en oeuvre de procédés de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour l'élaboration de films et de revêtements protecteurs et fonctionnels. L'utilisation de composés métallo-organiques comme précurseurs moléculaires des éléments à déposer (procédé MOCVD) permet de modérer la température de dépôt et de protéger ainsi l'intégrité microstructurale et dimensionnelle des pièces à revêtir.

La coordination est assurée par Constantin Vahlas, Directeur du Programme Interdisciplinaire Matériaux du CNRS, Responsable de l'Equipe « Surfaces : Réactivité et Protection » (SURF), du CIRIMAT, Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologiques (INP-ENSIACET)

Projet Evaluation d'Indice de texture par la méthode FOTO

L'objectif de ce projet est de compléter les études in situ sur les écosystèmes forestiers de la zone OPE par le recours à la télédétection aérienne et satellitaire. Améliorer la connaissance du peuplement forestier et disposer de moyens de suivi à long terme est une enjeu important pour l'Andra mais aussi pour les gestionnaires forestier devant faire face à la demande d'accroissement de la production tout en veillant à assurer également la durabilité de cette ressource et donc de la gestion forestière. Les données de l'Inventaire Forestier National (IFN) actuellement sont des données statistiques de grande échelle non adaptées pour la caractérisation à l'échelle paysagère infra-régionale. De plus, les massifs forestiers de feuillus de plaine tels que ceux qu'on trouve sur la zone de l'OPE présentent des structures complexes et hétérogènes (plusieurs strates et / ou peuplements mélangés).

Ce projet propose d'évaluer l'apport des données satellitaires Très Haute Résolution en contexte forestier tempéré pour quantifier des variations spatiales et temporelles de structure forestière. Ainsi différents indices de texture pour faciliter la stratification/segmentation des massifs forestiers et éventuellement pour caractériser les formations végétales préalablement délimitées seront évalués. Des méthodes d'identification de couronnes individuelles seront également explorées notamment pour évaluer des différences de texture/structure de canopée significatives entre des peuplements soumis à des historiques/modes de gestions distincts, ou en fonction de la dominance d'espèces ligneuses différentes.

Perspectives 2012 :

Pour 2012, l'Andra a reçu une nouvelle dotation de 51k€ d'Allenvi (Alliance nationale des organismes de recherche pour l'environnement). Un nouvel Appel à Projet 2012-2013 du SOERE OPE va donc être publié sur les thématiques, cycles biogéochimiques et dynamique du territoire rural qui ont fait l'objet d'ateliers de réflexion lors de la journée de prospective qui s'est déroulée en mars 2011 au Palais de la Découverte à Paris.

L'atelier de réflexion prospective portant sur la dynamique du territoire a mis en évidence qu'il est essentiel de disposer d'outils pour observer le territoire rural, son utilisation et le contexte socio-économique associé afin de relier ces observations aux paramètres environnementaux mais également pour mieux comprendre les facteurs déterminants les choix de pratiques et leurs changements. En effet, l'occupation et l'utilisation des sols ainsi que les pratiques associées ont changé dans le passé et vont continuer d'évoluer en réponse à de nombreux facteurs de changement. On a pu par exemple observer des changements de la couverture forestière ainsi que des intensités de prélèvements au cours des derniers siècles associés notamment à des changements démographiques et socio-économiques importants sur la zone d'observation. De même le parcellaire et les pratiques agricoles ont très largement évolués au cours du vingtième siècle. On peut également citer en exemple le cas récent du déclin de l'élevage au profit des grandes cultures et les changements de structure d'exploitation agricole. Or ces changements d'occupation du sol et de pratiques ont des répercussions à plus ou moins long terme sur les milieux et la biodiversité objets d'observation par l'OPE. Il convient donc de réfléchir aux modalités de mise en œuvre d'un observatoire du territoire rural afin de mieux appréhender :

• les relations entre l'aménagement du territoire et les activités qui s'y déroulent et les propriétés environnementales tant au niveau des milieux eau, sol, air qu'au niveau de la biodiversité ou des caractéristiques paysagères ;

• les dynamiques du territoire rural et les principales forces déterminants les choix d'utilisation et de pratiques du territoire et leurs changements.

Les écosystèmes de la zone OPE subissent ou vont subir des pressions accrues dans les années et décennies à venir. Ces pressions sont liées d'une part au changement climatique et à ses impacts locaux, aux pollutions locales et/ou de grandes échelles et d'autre part aux demandes croissantes émises par divers groupes socio-économiques pour valoriser les services rendus (cf ci-dessus). Nombre de ces demandes sont incompatibles et contradictoires et pourraient avoir des effets opposés. Enfin l'implantation d'un potentiel Centre Industriel de stockage Géologique des déchets radioactifs nécessite de mieux connaître les sources éventuelles de perturbations (poussières, éléments radioactifs, ...) ainsi que le cycle des éléments et leur stocks actuels. Des efforts de caractérisation de l'état des écosystèmes et des cycles biogéochimiques de l'échelle de la parcelle à celle du territoire/paysage sont d'ores et déjà été engagés. Ils doivent se poursuivre, notamment via certains développements analytiques, mais doivent aussi être complétés par le développement d'outils de modélisation combiné à des systèmes expérimentaux permettant de contrôler un ou plusieurs facteurs clés. En effet ces dispositifs et outils sont indispensables pour évaluer la réponse des écosystèmes à diverses perturbations mais aussi pour tester différents scenarios d'adaptation voire d'atténuation de ces perturbations ainsi que tester des scenarios de gestion pour optimiser tel ou tel service.

Le nouvel Appel à Projet 2012-2013 du SOERE OPE soutiendra donc prioritairement des projets s'attachant à améliorer notre connaissance du territoire et de son contexte socio-économique en lien avec l'usage/occupation des sols ainsi qu'à celles des stocks et transferts d'éléments depuis l'échelle intra-parcellaire à des mosaïques d'écosystèmes à l'échelle paysagère.

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