Doctorat «Détection multiphysique et modélisation des changements de masse brusques dans les volcans humides à basse énergie»
LabEx LIO

Doctorat «Détection multiphysique et modélisation des changements de masse brusques dans les volcans humides à basse énergie»

France 01 mai 2021

À PROPOS L'INSTITUTION

En 2011, le LabEx du Lyon Institute of Origins (LIO) a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets Laboratoire d'Excellence, dans le cadre du programme Investissement d'Avenir pour la recherc
Visiter la page de l'institution

DÉTAILS OPPORTUNITÉ

Université étatique
Région
Pays hôte
Date limite
01 mai 2021
Niveau d'études
Type d'opportunité
Spécialités
Pays éligibles
Cette opportunité est destiné à tous les pays
Région éligible
Toutes les régions

Brève description

Le poste de doctorat est proposé pour une période de 3 ans (36 mois). Le salaire net légal est de 1768 € par mois (plus les avantages sociaux). Un forfait annuel de 2 000 € pour les déplacements et le matériel sera alloué. Le candidat doit soumettre un manuscrit de thèse à l'université de Lyon pour une présentation formelle devant un jury avant la fin de la période de 3 ans.

Date de début du contrat: 1er octobre 2021

Projet de recherche (1/2 page - 1 page)

Les volcans humides actifs à faible énergie ont récemment fait l'objet de beaucoup d'attention pour le risque qu'ils représentent [1]. En effet, la plupart des décès survenus au cours des deux dernières décennies ont été causés par des explosions locales inattendues dues à une surpression dans le système hydrothermal peu profond des volcans touristiques à activité modérée [2]. Ce type d'aléa est désormais reconnu comme un sujet principal par la communauté des volcans [3]. En 1993, l'événement explosif du volcan Galeras a tué 9 personnes, dont 6 volcanologues. Plus récemment, en 2014, un événement explosif inattendu a tué 63 randonneurs sur le volcan Ontake au Japon [4]. Ces événements locaux ne sont pas susceptibles de provoquer des catastrophes régionales, mais ils représentent cependant des situations à haut risque pour les personnes sur place. Tel est le cas de nombreux volcans, dont La Soufrière de Guadeloupe localisée dans un Parc Touristique National.

Dans la littérature récente concernant l'événement d'Ontake, il est largement admis que ces événements hydrothermaux explosifs peuvent avoir un début rapide et silencieux qui peut être aussi court que quelques heures ou quelques jours. Actuellement, le lieu et la date de survenue de tels événements sont considérés comme impossibles à prévoir et la physique de ces phénomènes reste largement non documentée. Pour la première fois, un tel événement a été décrit en détail par nous-mêmes [5] et a pu être étudié au moyen de différents types de données (température de l'évent, tomographie par bruit sismique et tomographie par muons). Cette étude a révélé que les poches de vapeur potentiellement explosives proviennent d'interactions complexes entre le réseau de fractures qui recueille l'énergie thermique dans le système hydrothermal profond et le réseau peu profond de grandes fractures ouvertes conduisant les fluides chauds vers l'atmosphère. Dans les volcans comme La Soufrière, l'énergie thermique est transportée par la phase vapeur et des écoulements multiphasiques se produisent dans le réseau de fractures. Des phénomènes compliqués apparaissent alors, tels que les oscillations des ondes de densité, la nucléation des bulles dans les sillages de bulles développés, les seuils de détachement des bulles. En raison de sa densité apparente et de sa compressibilité élevées, le mélange liquide-gaz peut osciller et transmettre de fortes vibrations sismiques à la roche environnante [5].

L'objectif principal du projet est de documenter l'apparition soudaine et la dynamique des poches de vapeur dans le système hydrothermal peu profond des volcans humides. La prédiction de l'origine temporelle de ce type d'événements est d'une importance primordiale pour l'atténuation des risques. Ceci est particulièrement difficile car les constantes de temps d'apparition des phénomènes sont particulièrement courtes. L'étude s'appuiera largement sur le suivi du dôme de lave de La Soufrière par tomographie à muons cosmique qui permet de suivre les changements de densité dans l'ensemble du dôme de lave [6]. D'autres expériences géophysiques seront réalisées pour compléter les données muons: enregistrement du bruit sismique pour détecter et localiser les sources hydrothermales de bruit et suivi thermodynamique des principales évents actifs au sommet du volcan. Des modèles numériques et l'inversion des données seront effectués pour contraindre les modèles physiques des phénomènes. Ces modèles prendront en compte les écoulements multiphasiques dans les réseaux de fractures soumis à des flux thermiques intenses. En fonction de la quantité d'énergie à évacuer, différents régimes d'écoulement peuvent se produire avec, éventuellement, des bifurcations brusques produisant des phénomènes de surface dangereux. Des approches stochastiques seront utilisées pour simuler des flux dans des réseaux aléatoires et de puissantes ressources de calcul.

[1] Caudron, Corentin, Thomas Lecocq, Devy K. Syahbana, Wendy McCausland, Arnaud Watlet, Thierry Camelbeeck et Alain Bernard. «Stress et changements de masse sur un volcan« humide »: exemple lors de l'agitation volcanique de 2011–2012 au volcan Kawah Ijen (Indonésie).» Journal of Geophysical Research: Solid Earth 120, no. 7 (2015).

[2] Phillipson, G., Sobradelo, R. & Gottsmann, J. Agitation volcanique globale au 21ème siècle: une analyse de la première décennie. Journal of Volcanology and Geothermal Research 264, 183–196 (2013).

[3] Erfurt-Cooper, P. Caractéristiques hydrothermales actives comme attractions touristiques, Cambridge University Press, Cambridge (2017).

[4] Oikawa, T. et al. Reconstruction de la séquence d'éruption 2014 du volcan Ontake à partir d'images enregistrées et d'entrevues. Terre,

Planètes et espace 68, 79 (2016).

[5] Le Gonidec, Yves, Marina Rosas-Carbajal, Jean de Bremond d'Ars, B. Carlus, JC. Ianigro, Bruno Kergosien, J. Marteau et Dominique Gibert. "Changements brusques de l'activité hydrothermale dans un dôme de lave détectés par la surveillance combinée sismique et muon." Rapports scientifiques 9 (2019).

[6] Marteau, Jacques, D. Gibert, N. Lesparre, F. Nicollin, P. Noli et F. Giacoppo. "La tomographie par muons appliquée aux géosciences et à la volcanologie." Instruments et méthodes nucléaires dans la recherche en physique Section A: Accélérateurs, spectromètres, détecteurs et équipements associés 695 (2012).

Domaine (s) de recherche

Le candidat devra avoir des connaissances significatives dans les domaines suivants: Physique des systèmes complexes, transferts de chaleur et de masse, modélisation numérique, traitement de signaux non linéaire, analyse multi-échelles, inversion de données et tomographie dynamique.

Directeur de thèse et contact

Nom: Pr Dominique GIBERT

LGL-TPE (UMR 5276) et Observatoire de Lyon (UMS 3721 CNRS / INSU), Université Lyon 1, F-69622 Villeurbanne, France

Numéro de téléphone: +33 6 27 40 00 32

Courriel: dominique.gibert@univ-lyon1.fr

Environnement de travail

Localisation et description du poste

Le laboratoire hôte sera le laboratoire LGL Géosciences situé sur le Campus La Doua de l'Université Lyon 1 à Villeurbanne avec de fortes interactions avec le laboratoire de Physique des Particules IP2I situé sur le même campus. Le candidat travaillera également avec les autres équipes impliquées dans le programme de recherche La Soufrière ANR MeGaMu (2020-2025).

Équipe

Actuellement, aucun doctorant n'est sous la direction du Pr Dominique Gibert.

Le candidat interagira avec des collègues de LGL (sismologues, data scientists), IP2I (physiciens des particules), Université Rennes 1 (sismique, volcanologie), et l'Observatoire des volcans de Guadeloupe (thermochimie, thermophysique, volcanologie), INRIA Bordeaux (data scientist, physique des systèmes complexes).

Ressources allouées

Le projet repose fortement sur une modélisation numérique massive de l'espace-temps en utilisant les installations informatiques du CCF / Cluster.

Publications récentes de l'équipe

Moretti, Roberto, Jean-Christophe Komorowski, Guillaume Ucciani, Séverine Moune, David Jessop, Jean-Bernard de Chabalier, François Beauducel et al. "La phase d'agitation 2018 à La Soufrière du volcan andésitique de la Guadeloupe (Antilles françaises): examen d'une éruption phréatique ratée mais prodromique." Journal of Volcanology and Geothermal Research 393 (2020): 106769.

Allali, Meriem, Patrick Portecop, Michel Carles et Dominique Gibert. «Suivi de la crise du COVID-19 post-confinement en Guadeloupe: Signaux d'alerte précoce de déstabilisation grâce à des fonctions de densité de probabilité bootstrap». medRxiv (2020).

Allali, Meriem, Patrick Portecop, Michel Carlès et Dominique Gibert. "Prédiction de l'évolution temporelle de la maladie COVID-19 en Guadeloupe avec un modèle évolutif stochastique." medRxiv (2020).

Le Gonidec, Yves, Marina Rosas-Carbajal, Jean de Bremond d'Ars, Bruno Carlus, JC. Ianigro, Bruno Kergosien, J. Marteau et Dominique Gibert. "Changements brusques de l'activité hydrothermale dans un dôme de lave détectés par une surveillance combinée sismique et muonique." Rapports scientifiques 9, no. 1 (2019): 1-9.

Boukerbout, H., A. Abtout, Dominique Gibert, B. Henry, B. Bouyahiaoui et MEM Derder. «Identification de structures magnétisées profondes dans la région de Chlef tectoniquement active (Algérie) à partir de données aéromagnétiques à l'aide de transformées en ondelettes et en crêtes». Journal of Applied Geophysics 154 (2018): 167-181.

Marteau, Jacques, Jean de Bremond d'Ars, Dominique Gibert, Kevin Jourde, JC. Ianigro et Bruno Carlus. "DIAPHANE: tomographie muonique appliquée aux volcans, génie civil, archéologie." Journal d'instrumentation 12, no. 02 (2017): C02008.

Rosas ‐ Carbajal, Marina, Kevin Jourde, Jacques Marteau, Sébastien Deroussi, Jean ‐ Christophe Komorowski et Dominique Gibert. "Structure de densité tridimensionnelle du dôme de lave de La Soufrière de Guadeloupe à partir de radiographies muons simultanées et de données gravimétriques." Lettres de recherche géophysique 44, no. 13 (2017): 6743-6751.

Lopes, Fernando, Jean-Louis Le Mouël et Dominique Gibert. "La position du pôle de rotation du manteau. Un composant solaire." Comptes Rendus Geoscience 349, no. 4 (2017): 159-164.

Jourde, Kevin, Dominique Gibert, Jacques Marteau, Jean de Bremond d'Ars et Jean-Christophe Komorowski. "Radiographie dynamique muon des changements de densité induits par l'activité hydrothermale du volcan La Soufrière de Guadeloupe." Rapports scientifiques 6 (2016): 33406.

Rosas-Carbajal, Marina, Jean-Christophe Komorowski, Florence Nicollin et Dominique Gibert. "La tomographie électrique des volcans révèle le risque d'effondrement des édifices lié à la structure et à la dynamique du système hydrothermal." Rapports scientifiques 6 (2016): 29899.

Description du LabEx LIO

En 2011, le LabEx de l'Institut des Origines de Lyon a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets «Laboratoire d'Excellence», dans le cadre du programme «Investissement d'Avenir» pour la recherche prospective. Il fait partie des 12 LabEx soutenus par la communauté des universités et établissements de l'Université de Lyon (COMUE). Le LIO rassemble plus de 200 chercheurs d'élite recrutés dans le monde entier et formant 18 équipes de recherche de quatre laboratoires de la région Rhône-Alpes, tous leaders dans leur domaine, sous l'égide de l'Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon et le CNRS. L'objectif de LIO est d'explorer les questions sur nos origines, opérant dans un large domaine d'étude qui va de la physique des particules à la géophysique, et comprend la cosmologie, l'astrophysique, la planétologie et la vie.

Processus de sélection

Le candidat retenu sera sélectionné en partenariat avec l'Ecole Doctorale «Physique et Astrophysique» de l'Université de Lyon.

Condition d'admission aux études doctorales

Les candidats doivent être titulaires d'un master national ou équivalent.

Date limite d'inscription

1er mai 2021

Documents demandés pour l'application

Les candidats doivent soumettre leur candidature accompagnée (i) de leur cursus académique des trois dernières années, (ii) d'une lettre de motivation, (iii) d'un CV et (iv) d'une lettre de recommandation, à labex.lio@universite-lyon. fr avant le 1er mai 2021.

Les candidats inscrits sur la liste restreinte seront informés d'ici la fin du mois de mai. Ils seront interviewés en juin.

Choisissez votre destination d'études


Choisissez le pays que vous souhaitez le visiter pour étudier gratuitement, travailler ou faire du bénévolat

Vous trouverez aussi