Ecole Doctorale

ESPACES, CULTURES, SOCIETES - Aix Marseille

Spécialité

Géographie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Paysage de pergélisol,télédétection,organisation spatiale,cartographie du paysage,changement climatique,Yakoutie

Keywords

Permafrost landscape,remote sensing,spatial organization,landscape mapping,climate change,Yakutia

Titre de thèse

Structure et organisation spatiale du paysage de pergélisol montagneux et boréal en Yakoutie
Structure and spatial organization of the mountain and boreal permafrost landscape in Yakutia

Date

Lundi 28 Novembre 2022 à 9:00

Adresse

29, Avenue Robert Shuman, 13621 Aix en Provence, Cedex 1 Bt T1 Multimédia

Jury

Directeur de these M. Sébastien GADAL Aix Marseille Université
Rapporteur Mme Simona NICULESCU Université de Bretagne Occidentale
Rapporteur M. Alexei KOURAEV Université de Toulouse III Paul Sabatier
Examinateur Mme Jurate KAMICAITYTE Université de technologie de Kaunas, Académie Nordique Baltique d'Architecture
Examinateur M. Philippe CADENE Université de Paris
Examinateur M. Christophe MORHANGE Aix Marseille Université

Résumé de la thèse

Pour les régions de pergélisol, et pour la Yakoutie en particulier, le rythme du changement climatique est deux fois plus rapide que la moyenne mondiale. Par conséquent, les changements de paysage et les problèmes d'utilisation des terres associés aux processus du pergélisol devraient s'intensifier dans un avenir proche. L'adaptation du cadre théorique appliqué et des approches méthodologiques sur la dynamique, la distribution et la diversité des paysages est pertinente pour une connaissance holistique de ces problèmes globaux. Dans cette recherche doctorale, nous avons exploré l'organisation spatio-temporelle des paysages de pergélisol boréaux et montagneux en Yakoutie à travers l'exemple de deux cas d’étude: la Ridge Orulgan et l'interfluve Lena-Amga (vallée moyenne de la Lena). Comme les zones étudiées couvrent de vastes régions sporadiquement étudiées, nous avons effectué une modélisation multi-échelle et multi-temporelle des variables biogéographiques (couverture végétale), géomorphologiques et lithologiques pour la cartographie et l'analyse des paysages de pergélisol en utilisant des séries temporelles d'images satellitaires Landsat 5 TM, 7 ETM+, 8 OLI/TIRS et Sentinel 2 MSI ainsi que des scènes ASTER GDEM. Les résultats obtenus nous ont permis d'avoir un aperçu inédit de la distribution spatiale et de la diversité de la typologie des paysages de pergélisol. Deuxièmement, grâce à l'utilisation de la métrique du paysage et de l'analyse typologique comparative, nous avons identifié de grands groupes de paysages au sein des bassins fluviaux, ce qui a permis de justifier l'existence de grandes unités de paysage fonctionnellement cohérentes. Troisièmement, l'analyse multitemporelle de toutes les données disponibles de la série Landsat a révélé la dynamique du paysage sur la période 1999-2020, où des changements cohérents sont associés au "verdissement" de la toundra de montagne et à l'expansion des forêts, et a identifié les perspectives d'application de l'imagerie thermique pour identifier les processus cryogéniques. Enfin, l'intégration des connaissances sur les changements paysagers, les paramètres du pergélisol et le potentiel écologique nous a permis d'évaluer la résilience et la distribution des risques environnementaux dans les types de paysages pergélisolés, ce qui est nécessaire pour la planification territoriale. Ainsi, en utilisant le prisme des concepts de paysage morphologique et géosystémique et en appliquant des approches basées sur la connaissance à la modélisation et à l'analyse SIG, la thèse fournit des informations sur les changements dans la théorie, les approches, les discours et la pratique de la recherche sur les paysages de pergélisol.

Thesis resume

For the permafrost regions, and for Yakutia in particular, the rate of climate change is twice as fast as the global average. Therefore, landscape changes and land use problems associated with permafrost processes are expected to intensify in the near future. Adapting the applied theoretical framework and methodological approaches on landscape dynamics, distribution and diversity is relevant for a holistic knowledge of these global issues. In this doctoral research, we explored the spatio-temporal organization of boreal and mountain permafrost landscapes in Yakutia by the example of the two study cases: the Orulgan Ridge and the Lena-Amga interfluve (Middle Lena valley). As the study areas cover extensive sporadically studied areas, we carried out multiscale and multi-temporal modelling of biogeographic (vegetation cover), geomorphological and lithological variables for mapping and analysis of permafrost landscapes using time series of Landsat 5 TM, 7 ETM+, 8 OLI/TIRS and Sentinel 2 MSI satellite images as well as ASTER GDEM scenes. The results obtained allowed us to take a novel insight into the spatial distribution and diversity of permafrost landscape typology. Second, through the use of landscape metrics and comparative typology analysis, we identified large landscape clusters within river basins, which provided a rationale for large, functionally coherent landscape units. Third, the multi-temporal analysis of all available Landsat series data revealed landscape dynamics over the period 1999-2020, where consistent changes are associated with "greening" of mountain tundra and expansion of forests, and identified prospects for applying thermal imagery to identify cryogenic processes. Finally, the integration of knowledge on landscape changes, permafrost parameters and ecological potential allowed us to assess the resilience and distribution of the environmental risks in permafrost landscape types, which is necessary for territorial planning. Thus, by using the prism of morphological and geosystemic landscape concepts and applying knowledge-based approaches to modelling and GIS analysis, the thesis provides information on changes in the theory, approaches, discourses and practice of permafrost landscape research.