Contexte scientifique
La forêt des landes de Gascogne est l’un des massifs forestiers les plus importants d’Europe. La quasi totalité de la forêt est composée de plantations monospécifiques de pins maritimes (950 000 ha) et est intensivement exploitée. Ce massif, caractérisé par une faible réserve utile de l’eau dans les sols, est soumis à une augmentation des périodes de sécheresse (fréquence et durée) dans l’année (visualisation IPCC).
Au cours des dernières décennies, le suivi régulier de l’évolution saisonnière du statut hydrique de quelques parcelles de pins maritimes a permis d’améliorer notre compréhension de la réponse de tels écosystèmes à des stress hydriques plus ou moins longs et intenses (Ciais et al., 2005; Granier et al., 2007; Wilkinson et al., 2015). Cependant, ces dispositifs expérimentaux se sont souvent focalisés sur les stations les plus fertiles, avec une plus grande réserve utile. Le suivi du stress hydrique à l’échelle du massif reste un enjeu majeur tant pour la communauté scientifique que pour les professionnels de la filière.
L’utilisation de la télédétection pour caractériser les impacts du stress hydrique sur de larges massifs forestiers en utilisant différents produits à plus ou moins large échelle a fait l’objet de parutions récentes Yang et al. (2020, 2021); Mildrexler et al. (2016) mais nécessite un traitement important de désagrégation en fonction de la résolution des données disponibles utilisées (Gao et al., 2012). Le suivi de l’évapotranspiration par télédétection se fait au moyen d’algorithmes d’inversion de modèles hydroclimatiques se basant principalement sur des images acquises dans l’infra-rouge thermique (IRT). A l’heure actuelle, trois missions satellitaires font des acquisitions dans l’IRT: MODIS (1km/1 jour, depuis 1999), ECOSTRESS (70 m/ 1 jour, depuis 2018) et Landsat8/OLI (100 m/16 jours, depuis 1984). Les produits d’évaporation issus de ces acquisitions dans l’IRT ont été validés pour différents écosystèmes,
y compris forestiers, (Anderson et al., 2021) et nous semblent donc très prometteurs pour le suivi du massif landais en période de sécheresse.

Objectifs:
Ce stage comporte deux phases principales:
• l’évaluation des estimations d’évapotranspiration et du stress hydrique de l’écosystème forestier des Landes au moyen des produits issus de la télédétection (MODIS, Landsat-8, ECOSTRESS). Des comparaisons seront effectuées par rapport aux mesures in situ de deux sites landais multi-instrumentés pour le suivi de la transpiration des arbres et l’évapotranspiration totale, la température radiative de la canopée végétale et du sous-étage, l’humidité du sol…
• la caractérisation du stress hydrique local à partir des mesures in situ et sa généralisation à l’ensemble du massif sur la période commune d’observation (2019-2021) et éventuellement sur une plus longue période à partir des observations de MODIS et de Landsat-8 afin de mieux quantifier les réponses des différentes parcelles en fonction de leur fertilité et réserve utile.

Profil recherché:
Etudiant en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur ayant un bon niveau de programmation (Python/R/Matlab) et, si possible, des connaissances en télédétection de la végétation.

Calendrier:
• Janvier 2022: Bibliograpĥie et prise en main des différents jeux de données (Landsat, ECOSTRESS, MODIS) pour le massif landais.
• Février-Mars: Comparaison des mesures IRT et des produits d’évapotranspiration sur les deux sites landais disposant de mesures in situ.
• Avril-Mai-Juin: Analyse du stress hydrique aux niveaux local et du massif: production de cartes de stress hydrique du massif forestier des landes de Gascogne.
• Juin-Juillet: rédaction du rapport et fin de stage.

Encadrement:
L’étudiant intégrera l’équipe Ecofun de l’UMR Interaction Sol Plante Atmosphère (ISPA) et sera encadré par Jérôme Ogée (DR INRAE), Lisa Wingate (DR INRAE), Frédéric Frappart (Physicien Adjoint) et Tom Taborski (doctorant). L’équipe de recherche travaille à différentes échelles sur les réponses physiologiques ainsi qu’à l’adaptation à court et long termes des écosystèmes forestiers aux variations environnementales (https://www.bordeaux.inra.fr/ispa-ecofun/wordpress/).

Candidature:
Pour postuler,merci d’envoyer votre CV et lettre de motivation à tom.taborski@inrae.fr. La date limite pour postuler est le 20 novembre (extension si stage non pourvu).

References
M. C. Anderson, Y. Yang, J. Xue, K. R. Knipper, Y. Yang, F. Gao, C. R. Hain, W. P. Kustas, K. Cawse-
Nicholson, G. Hulley, J. B. Fisher, J. G. Alfieri, T. P. Meyers, J. Prueger, D. D. Baldocchi, and C. Rey-Sanchez. Interoperability of ECOSTRESS and Landsat for mapping evapotranspiration time series at sub-field scales. Remote Sensing of Environment, 252:112189, Jan. 2021. ISSN 0034-4257. doi: 10.1016/j.rse.2020.112189.
P. Ciais, M. Reichstein, N. Viovy, A. Granier, J. Ogée, V. Allard, M. Aubinet, N. Buchmann, C. Bernhofer, A. Carrara, F. Chevallier, N. De Noblet, A. D. Friend, P. Friedlingstein, T. Grünwald, B. Heinesch, P. Keronen, A. Knohl, G. Krinner, D. Loustau, G. Manca, G. Matteucci, F. Miglietta, J. M. Ourcival, D. Papale, K. Pilegaard, S. Rambal, G. Seufert, J. F. Soussana, M. J. Sanz, E. D. Schulze, T. Vesala, and R. Valentini. Europe-wide reduction in primary productivity caused by the heat and drought in 2003. Nature, 437(7058):529–533, Sept. 2005. ISSN 1476-4687. doi: 10.1038/nature03972.
F. Gao, M. C. Anderson, W. P. Kustas, and Y. Wang. Simple method for retrieving leaf area index from Landsat using MODIS leaf area index products as reference. Journal of Applied Remote Sensing, 6(1):063554, July 2012. ISSN 1931-3195, 1931-3195. doi: 10.1117/1.JRS.6.063554.
A. Granier, M. Reichstein, N. Bréda, I. A. Janssens, E. Falge, P. Ciais, T. Grünwald, M. Aubinet, P. Berbigier, C. Bernhofer, N. Buchmann, O. Facini, G. Grassi, B. Heinesch, H. Ilvesniemi, P. Keronen, A. Knohl, B. Köstner, F. Lagergren, A. Lindroth, B. Longdoz, D. Loustau, J. Mateus, L. Montagnani, C. Nys, E. Moors, D. Papale, M. Peiffer, K. Pilegaard, G. Pita, J. Pumpanen, S. Rambal, C. Rebmann, A. Rodrigues, G. Seufert, J. Tenhunen, T. Vesala, and Q. Wang. Evidence for soil water control on carbon and water dynamics in European forests during the extremely dry year: 2003. Agricultural and Forest Meteorology, 143(1):123–145, Mar. 2007. ISSN
0168-1923. doi: 10.1016/j.agrformet.2006.12.004.
D. Mildrexler, Z. Yang, W. B. Cohen, and D. M. Bell. A forest vulnerability index based on drought and high temperatures. Remote Sensing of Environment, 173:314–325, Feb. 2016. ISSN 0034-4257. doi: 10.1016/j.rse.2015.11.024.
S. Wilkinson, J. Ogée, J.-C. Domec, M. Rayment, and L. Wingate. Biophysical modelling of intra-ring variations in tracheid features and wood density of Pinus pinaster trees exposed to seasonal droughts. Tree Physiology, 35 (3):305–318, Mar. 2015. ISSN 0829-318X. doi: 10.1093/treephys/tpv010.
Y. Yang, M. Anderson, F. Gao, C. Hain, A. Noormets, G. Sun, R. Wynne, V. Thomas, and L. Sun. Investigating impacts of drought and disturbance on evapotranspiration over a forested landscape in North Carolina, USA using high spatiotemporal resolution remotely sensed data. Remote Sensing of Environment, 238:111018, Mar. 2020. ISSN 0034-4257. doi: 10.1016/j.rse.2018.12.017.
Y. Yang, M. C. Anderson, F. Gao, J. D. Wood, L. Gu, and C. Hain. Studying drought-induced forest mortality using high spatiotemporal resolution evapotranspiration data from thermal satellite imaging. Remote Sensing of Environment, 265:112640, Nov. 2021. ISSN 0034-4257. doi: 10.1016/j.rse.2021.112640.

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