Titre
Etude in situ des processus physiques en jeu dans les épisodes de gelées printanières. Rôle du vent catabatique sur le processus de gelée radiative en coteau.
Contexte
La thèse sera consacrée à d’une part l’observation et l’étude in situ d’épisodes de gelées radiatives, et d’autre part l’analyse des moyens technologiques pour lutter contre les effets de ces gelées afin de caractériser leur efficacité, proposer des pistes d’optimisation et imaginer des solutions viables accessibles financièrement aux arboriculteurs et universelles donc transposables à des situations similaires rencontrées dans les vignobles. Parmi les moyens mis en œuvre pour lutter contre le gel, on distingue quatre méthodes (Bureau Interprofessionnel des Vins de Bourgogne 2018) : l’aspersion d’eau visant à protéger le bourgeon, le brassage d’air chaud par booster, tour à mélange antigel voire hélicoptère visant à réchauffer l’air ambiant et mélanger l’air plus chaud stagnant au-dessus des vergers ou vignes, la protection par chauffage à la bougie ou par bruleur de gaz, et enfin la génération de fumée par brûlage de paille afin de réduire les échanges radiatifs avec le sol. Parmi toutes ces méthodes qui font appel à des concepts physiques très différents mêlant des processus fondamentaux de transfert de chaleur, changement de phase, transport de scalaire, mélange turbulent, combustion, on se focalisera sur les plus naturelles et les plus faciles à mettre en œuvre. En particulier on évaluera l’effet de mélange passif généré par l’interaction du vent catabatique descendant et la présence de murets/haies transverses à l’écoulement. Une autre piste sera de s’intéresser à la source du refroidissement radiatif en surface en évaluant l’impact de l’injection d’un brouillard de vapeur d’eau à l’échelle du verger et sa capacité à inhiber les échanges radiatifs avec l’atmosphère par réduction de son émissivité. Il faudra identifier et analyser en détail ces processus afin de caractériser leur efficacité en termes d’homogénéisation de la température de l’air ambiant en vue de la protection du fruit. Cette étude sera menée en condition réelle de situation d’inversion thermique en soufflerie naturelle sur les pentes du massif de Belledonne et in situ dans les vergers de Savoie.
Méthodologie
L’étude se focalisera sur deux pistes à fort potentiel innovant mais peu mises en œuvre à cause de la complexité de la physique mise en jeu : Le mélange passif généré par un muret ou une haie en amont d’un coteau en présence de vent de pente, et l’inhibition du refroidissement radiatif du sol par la génération d’un brouillard de vapeur d’eau. Toutes ces solutions pourront être utilisées simultanément. Le programme de thèse suivra 3 approches complémentaires :
- Observation in situ dans les vergers d’un épisode de gelée printanière. Sur la base de la précampagne d’avril 2022 (stage M2 de M. Giannoni) on effectuera une campagne de mesure sur alerte météorologique en mettant en œuvre des mesures de température sous ballon captif jusqu’à 30m du sol, des mesures de flux radiatif nocturne de surface, des mesures de turbulence et des profilages de vitesse du vent et température de l’air sur la hauteur du verger. On caractérisera l’influence des vents de pente sur l’épisode.
- Mesures en soufflerie naturelle de l’effet de mélange turbulent de modèles de murets et de haies fractales (Meneveau, Modeling Turbulent Flow over Fractal Trees, J. Comp. Phys. 2007) et de l’effet de réducteur de perte radiative (générateur de nuage de vapeur), en situation d’inversion thermique. On utilisera le savoir- faire du LEGI pour planifier et analyser des expériences in situ sur pente alpine en épisode hivernal anticyclonique (Charrondière et al. BLM 2022). On utilisera les sondes de vitesse 3D, thermocouples et sondes radiatives afin de caractériser les profils de vents catabatiques et leur transformation d’une part par l’effet d’obstacles (modèle de muret et de haie synthétique fractale) d’autre part par la réduction des flux radiatifs issus de la surface froide (injection de nuage de vapeur d’eau). L’intérêt de cette phase d’essai est de se placer dans une situation naturelle de refroidissement radiatif en surface en couche limite stratifiée stable, bien documentée dans 2 thèses précédentes et de quantifier les modifications qu’un système artificiel permet d’y apporter.
- Application in situ dans les vergers de la mise en œuvre technologique d’un système de mélangeur passif (murets et haies synthétiques ou naturelles) et d’un système de générateur de nuage de vapeur d’eau dont on aura installé un prototype dans les vergers de la SCEA en Savoie, afin de quantifier l’efficacité de ce système en terme de bilan thermique au niveau des arbres, pour différentes conditions de stratification thermique et de bilan radiatif. La campagne de mesure se fera sur alerte météorologique à chaque printemps.
Prérequis Le/la doctorant.e recruté.e sur les 3 ans de projet aura une formation en géophysique de l’atmosphère et/ou mécanique des fluides et sera chargé.e de la mise en place, la réalisation et l’analyse des mesures in situ des épisodes de gelées printanières dans les vergers en coteaux de Savoie. Il/elle participera à la recherche et la validation scientifique de solutions contre les gelées.Il/elle aura également une expertise sur les propriétés et processus de turbulence dans les fluides et en particulier en écoulements géophysiques.
Ouverture & collaborations internationales
Des interactions internationales se feront à travers le projet collaboratif TEAMx d’observation de la météorologie de montagne dans les alpes européennes, en particulier avec l’université d’Innsbruck (Pr Ivana Stiperski) et l’université de Trento (Pr Dino Zardi) sur des aspects propres aux vents de pente alpins (écoulements catabatiques et anabatiques) avec qui l’équipe collabore déjà.
Financement
Ce projet doctoral a reçu un financement complet de 3 ans de l’Université Grenoble Alpes via le programme Contrat doctoral – Soutien et accompagnement de dynamiques scientifiques exploratoires émergentes de l’Université Grenoble Alpes 2026. Le salaire brut est de l’ordre de 2300€ par mois.
Prérequis
Le/la doctorant.e recruté.e sur les 3 ans de projet aura une formation en géophysique de l’atmosphère et/ou mécanique des fluides et sera chargé.e de la mise en place, la réalisation et l’analyse des mesures in situ des épisodes de gelées printanières dans les vergers en coteaux de Savoie. Il/elle participera à la recherche et la validation scientifique de solutions contre les gelées.Il/elle aura également une expertise sur les propriétés et processus de turbulence dans les fluides et en particulier en écoulements géophysiques.
Candidature & contact
- Fournir un CV, une lettre de motivation pour le sujet proposé, le relevé de notes de master ou équivalent et le rapport de stage M2.
- Direction de thèse :
Christophe Brun LEGI/MEIGE christophe.brun@univ-grenoble-alpes.fr - Date limite de dépôt de candidatures
7 juin 2026 - Date de début de contrat
1er octobre 2026