Thèse Trajectoires Passées et Futures des Lagunes Méditerranéennes Face au Changement Climatique Approche Intégrée de l'Hydrologie et du Phytoplancton Phyclimed H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : MARBEC - Biodiversité Marine, Exploitation et Conservation Direction de la thèse : Hugues LEMONNIER ORCID 0000000287659427 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 Les lagunes méditerranéennes sont des « points chauds » du changement climatique (CC) et y sont particulièrement vulnérables. Ces milieux complexes fournissent de nombreux services écosystémiques notamment d'approvisionnement tels que la conchyliculture et la pêche. Les effets combinés du CC et de l'oligotrophisation sur le phytoplancton sont méconnus, alors que la diminution des apports en nutriments a été observée dans les lagunes méditerranéennes françaises au cours des dernières décennies. Sur la base de séries temporelles lagunaires, hydroclimatiques et d'évolution des bassins d'alimentation, analysées de façon rétrospective et avec des prévisions à horizon 2050, cette thèse vise à déterminer : 1) l'influence des climats locaux et de l'hydromorphologie sur le fonctionnement lagunaire, 2) quels taxons de phytoplancton sont marqueurs du CC, 3) quels types de lagunes sont plus résilients. Une approche interdisciplinaire sera suivie, tenant compte des systèmes « climat-bassin versant-lagune ». La thèse fournira des connaissances pertinentes pour évaluer les impacts du CC sur les lagunes et anticiper les changements futurs, en identifiant des scénarios selon les sous-régions et les types de lagunes. Les lagunes méditerranéennes sont des « points chauds » du changement climatique (CC) et peuvent servir de « systèmes sentinelles » car elles sont particulièrement vulnérables à ses effets (Arias et al. 2021, Brito et al. 2012). Des études récentes menées dans la région méditerranéenne ont montré que le réchauffement pourrait favoriser une réduction de la biomasse et de la taille, ainsi que des changements dans la composition du phytoplancton (Kalloniati et al. 2023, Vrana et al. 2023). Peu d'études se concentrent sur l'impact du changement climatique sur les lagunes côtières françaises de la Méditerranée (Trombetta et al. 2019, Ligorini et al. 2022), alors qu'elles soutiennent de nombreux services écosystémiques, notamment l'aquaculture (Newton et al. 2018). En outre, on sait peu de choses sur les effets combinés du changement climatique et de l'oligotrophisation sur les communautés phytoplanctoniques (Thibodeau et al. 2024), bien que l'impact de la réduction des apports en nutriments sur le phytoplancton ait été bien documenté au cours des dernières décennies dans les lagunes méditerranéennes (Leruste et al. 2016, Derolez et al. 2020a,b). Une synthèse récente sur les effets du CC sur les lagunes méditerranéennes françaises en été sur la période 2001-2022 a montré : un réchauffement de l'eau, une salinisation et une baisse des niveaux d'oxygène ; des trajectoires écologiques contrastées en fonction des caractéristiques hydromorphologiques des lagunes et des climats régionaux contrastés (Derolez et al. 2025). Les résultats préliminaires suggèrent que les lagunes marines profondes et oligotrophes sont les plus sensibles au CC.
Au vu de ces premiers résultats, il est nécessaire d'approfondir notre compréhension des impacts du changement climatique sur les lagunes méditerranéennes afin d'élaborer des prévisions sur leur évolution selon différents scénarios climatiques d'ici 2050. Cette approche permettra de définir des scénarios d'évolution spécifiques à chaque sous-région et d'identifier les types de lagunes les plus résilients.
Le projet s'articule en trois principaux axes. Les axes 1 et 2 se focaliseront sur une analyse rétrospective et l'axe 3 y ajoutera une analyse prévisionnelle.
Axe 1) Quelles sont les relations causales entre climat local, hydrologie du bassin-versant et fonctionnement lagunaire ?
Axe 2) Quels sont les taxons phytoplanctoniques marqueurs du changement climatique ?
Axe 3) Quels types de lagunes sont plus résilients ?
La thèse s'appuiera sur des techniques de traitement statistique et d'intelligence artificielle (IA) pour réaliser une analyse croisée des séries temporelles caractérisant les hydrosystèmes lagunaires méditerranéens (climat/bassin versant/lagune) sur la période 2001-2025 :
- des données climatiques des 3 régions méditerranéennes. Les données continentales seront complétées par des données locales à haute résolution spatiale (Météo-France ou SAFRAN) ;
- des données hydrologiques et hydromorphologiques caractérisant finement les lagunes et leurs bassins versants. Ces caractéristiques hydromorphologiques s'appuient sur des données quantitatives complétées par des enquêtes auprès des structures locales de gestion ;
- des données hydrologiques et phytoplanctoniques de 16 lagunes méditerranéennes. Les données sont issues des réseaux d'observation régionaux (RSL, OBSLAG) et nationaux (DCE, REPHY/PHYTOBS).
Le projet s'articulera autour de trois principales questions scientifiques. Les actions prévues pour y répondre sont détaillées ci-dessous.
Axe 1. Quelles sont les relations causales entre climat local, hydrologie du bassin versant et fonctionnement lagunaire ?
- identifier les variables climatiques (ex. vent, pluie, température, évapotranspiration) et hydrologiques caractérisant les bassins versants des lagunes (ex. débits, indice d'humidité des sols, connectivité hydrologique) ;
- consolider les groupes hydromorphologiques lagunaires en intégrant les variables essentielles caractérisant leur climat local et leur bassin versant ;
- analyser des tendances d'évolution et de ruptures des variables lagunaires (température, salinité, oxygène, nutriments, phytoplancton) par groupe hydromorphologique.
Axe 2. Quels sont les taxons phytoplanctoniques marqueurs du changement climatique ?
- approfondir à l'échelle estivale l'analyse rétrospective des abondances de picocyanobactéries à phycoérythrine et à phycocyanine sur l'ensemble des lagunes ;
- identifier à l'échelle saisonnière les taxons phytoplanctoniques marqueurs du CC dans les lagunes profondes, marinisées et oligotrophes considérées comme des « sentinelles du CC » ;
- déconvoluer les effets des variables climatiques, hydromorphologiques et trophiques pour modéliser les réponses des taxons phytoplanctoniques marqueurs.
Axe 3. Quels types de lagunes sont les plus résilients ?
- prédire les trajectoires lagunaires en fonction des scénarios climatiques du DRIAS à l'horizon 2050, selon des méthodes de modélisation statistique (modèle linéaire à effets mixtes) et des techniques d'IA (machine learning) ;
- identifier des facteurs de risque et des facteurs de résilience vis-à-vis de la réponse des lagunes au changement climatique ;
- construire des modèles conceptuels pour chaque type de lagunes, représentant les systèmes « climat/bassin versant/lagune », intégrant les variables-clés identifiées et leurs interactions ;
- consolider ces modèles avec les experts locaux (une lagune par type).
L'élaboration des scénarios d'évolution des lagunes méditerranéennes s'appuiera sur le portail DRIAS (Météo-France) fournissant des scénarios climatiques régionaux selon la Trajectoire de Réchauffement de Référence pour l'Adaptation au CC, construite sur les projections du GIEC.
Pour relever les défis majeurs posés par le fonctionnement complexe des lagunes côtières, à l'interface entre la terre et la mer, et sous l'effet combiné de facteurs de stress (eutrophisation/oligotrophisation et CC), des recherches seront menées selon une approche interdisciplinaire afin de construire des modèles conceptuels originaux synthétisant les facteurs clés et les chaînes causales (Bless et al. 2018). En outre, le prétraitement et le traitement de grands ensembles de données (25 ans, 22 stations) provenant de diverses sources (climat, hydrologie, lagunes) nécessitent la mise en oeuvre d'analyses de données innovantes (Grollemund et al. 2019, Soudant & Hernández-Fariñas 2023) et conduiront au déploiement d'outils d'IA, ce qui est sans précédent à cette échelle pour des écosystèmes aussi complexes.

L'étudiant.e est issu.e d'une formation en écologie (M2 ; école d'ingénieurs), si possible marine ou aquatique. Il/elle possède des bases solides en écologie numérique (logiciel R) et est capable de mettre en oeuvre et développer des scripts (modèles linéaires, analyses multivariées, voire IA). Il/elle est ouvert.e aux approches interdisciplinaires et dispose de facultés de rédaction et communication en anglais. Rigueur, autonomie, travail en équipe.