TERRA FORMA : Concevoir et tester l’observatoire intelligent des territoires à l’heure de l’Anthropocène

Projet approuvé dans le cadre de l’AAP PIA3 Equipex+ 2020

L'Anthropocène, nouvelle période géologique où les actions humaines modifient l'habitabilité de la Terre pour toutes les formes de vie, pose de nouveaux défis que des approches fragmentées ne peuvent résoudre. En effet, en raison des interactions complexes entre les humains et son environnement, sur les territoires, nous devons développer une approche holistique à une échelle pertinente pour une recherche et une action territorialisées. La compréhension de la variabilité des SES implique un grand nombre de variables de nature diverse et une fréquence d'acquisition spatiale et temporelle élevée pour capturer les points et les moments “chauds”.

TERRA FORMA vise à concevoir et tester des observatoires in-situ apportant une nouvelle vision multi-messagers, couplant les points de vue des capteurs sur les dynamiques humaine, biotique et abiotique. Ce projet s'appuie sur les dernières avancées technologiques (capteurs optiques, impression 3D, Internet des objets, intelligence artificielle) pour concevoir et tester un réseau évolutif de capteurs intelligents. Le WP2, auquel participe aussi le laboratoire GSMA, consiste à développer une nouvelle génération de capteurs intelligents, connectés, bas-coût, socialement intégrés et adaptés au terrain sur des sites parfois difficiles, consacrés à la mesure du comportement, du métabolisme et des trajectoires des SES, émergeant des états et des flux de matière du vivant. Le WP3 implique le développement d'une infrastructure de communication modulable et économe en énergie, avec une puissance de calcul pour traiter en ligne les observations générées par des capteurs hétérogènes et alimenter des bases de données quasiment en temps réel. Le WP4, dans lequel l’équipe HABITER est leader d’action avec le laboratoire LEMAR de Brest et le laboratoire CRAL de l’EHESS, consiste à construire une boîte à outils pour assurer l'appropriation du matériel scientifique par les acteurs du territoire. La qualification des observatoires nécessitera un effort de co-déploiement sur 3 sites pilotes dans des systèmes contrastés (montagne, plaine agricole, littoral) (WP5). La phase d'exploitation (WP6) consiste à diffuser les outils développés sur 12 sites complémentaires, y compris un site du projet « Zone Atelier Argonne », pour échantillonner la diversité des observatoires français sur différents territoires en France et à l’étranger. Enfin, la coordination (WP1) est assurée par une équipe interdisciplinaire de chercheurs et est structuré autour d’axes transversaux (données, industrialisation, IA).

Les observatoires de TERRA FORMA sont des points de convergence entre les communautés scientifiques et les acteurs, dont la mise en œuvre offrira des services pour répondre à la fois à des questions scientifiques fondamentales et à des demandes des gestionnaires concernant le capital sol, les ressources en eau, l'état chimique, la biodiversité et l'intégrité des paysages. Ces observatoires relèvent le défi de caractériser les processus et trajectoires internes des territoires avec une pertinence et une précision inégalées. De plus, ces nouvelles technologies contribueront à la définition de «variables essentielles» pour les systèmes territoriaux et à l’évaluation de la capacité descriptive et prédictive des modèles.

TERRA FORMA rassemble des scientifiques, dans un effort interdisciplinaire au carrefour des sciences de la Terre, naturelles, technologiques, informatiques et sociales et s'appuie sur deux infrastructures de recherche (IR) : les Zones Ateliers et les observatoires de la Zone Critique. Tous deux partagent des sites et ont développé des approches complémentaires : une approche socio-écologique et une approche incluant la profondeur du sol et les dimensions géologiques à long terme. Les observatoires renforcent les infrastructures existantes en tant que plates-formes expérimentales in situ et la collaboration internationale (chercheurs eLTER/ILTER, plateformes technologiques et industrielles, télédétection). Ces collaborations seront favorisées par des bases de données structurées, interopérables et ouvertes. L'homogénéisation des jeux de données qui en résultent ouvriront la voie au big data dans les sciences de l’environnement.

Contacts : Laurent Longuevergne (laurent.longuevergne@univ-rennes1.fr); Arnaud Elger (arnaud.elger@univ-tlse3.fr); Virginie Girard (virginie.girard@univ-grenoble-alpes.fr)

Responsable scientifique pour l’URCA et membre du Comité Exécutif (ComEx) du projet : Jon Marco Church (jon-marco.church@univ-reims.fr)