Le BRGM dévoile ses prix 2021

Bonjour. Je m'appelle Guillaume Bertrand et je suis responsable de l'unité géologie et économie des ressources minérales à la direction des géoressources du BRGM. J'ai contribué au projet DROP, qui signifie : Développement de la recherche vers l'opérationnel en prédictivité. DROP est le résultat d'un travail de collaboration entre les directions des géoressources et des technologies de l'information du BRGM. Ce projet visait à développer un outil opérationnel de cartographie prédictive pour l'exploration des ressources minérales. La cartographie prédictive est une thématique dont l'objectif est de cartographier la favorabilité d'occurrence d'un phénomène. Ici, c'est une minéralisation ou une concentration d'une substance minérale que l'on recherche. Ça permet de prédire les zones qui sont plus favorables ou moins favorables à la découverte d'un gisement, et donc de mieux cibler les travaux d'explorations minières. En réalité, DROP ce n'est pas une, mais trois innovations. La première, c'est le développement par le BRGM d'une méthode originale de cartographie prédictive qui s'appelle la CBA, pour "Cell Based Association". C'est une méthode qui a pour particularité de prendre en compte l'environnement ou le contexte des minéralisations et donc de pallier à certains biais des approches classiques, comme par exemple les incertitudes de localisation des données cartographiques. On s'est assez vite aperçu que cette méthode est avant tout une manière originale d'associer les données pour les traiter. Donc pour aller plus loin et pour optimiser le calcul des valeurs de favorabilité, on lui a associé une méthode d'intelligence artificielle, celle des forêts aléatoires, ou "random forest" en anglais, qui permet de faire des prédictions sur la base d'un grand nombre d'arbres de décisions. C'est la seconde innovation. Sans entrer dans les détails techniques, nous avons choisi une manière assez élégante et très originale pour considérer les non-gisements qui n'est pas basée sur une approche purement géologique mais sur une approche statistique. C'est la troisième innovation. Nous avons pu évaluer les performances de l'approche DROP à l'occasion d'un concours organisé en marge d'une conférence sur la cartographie prédictive pour les ressources minérales au BRGM. Plusieurs équipes ont traité un même jeu de données comparable à celui qu'aurait pu avoir une compagnie d'exploration minière pour réaliser des cartes de prédictivité. DROP, en fait, c'est le résultat de ces 3 innovations. Aujourd'hui, c'est un outil informatique qui a été développé à l'état de prototype. Notre objectif, c'est de poursuivre son développement et d'obtenir un outil opérationnel de cartographie prédictive qui soit utilisable en interne au BRGM, mais qui puisse aussi être proposé à l'externe. DROP n'a pas vocation à être limité à la thématique des ressources minérales puisque son approche est très transverse et peut s'appliquer à d'autres domaines des géosciences comme par exemple l'eau, la géothermie, les risques naturels, et bien d'autres encore.

Je m'appelle Cécile Hérivaux. Je travaille au BRGM de Montpellier sur le développement de l'approche économique pour la protection des ressources en sol et en eau.

Bonjour, je m'appelle Fabrice Vinatier. Je travaille à l'UMR LISAH sur la représentation numérique des paysages pour étudier l'impact des changements d'occupation du sol sur ces mêmes ressources.

Je m'appelle Mohammed Sabir. Je travaille à l'ENFI sur les approches de conservation des sols. Aujourd'hui, nous entendons beaucoup parler de l'érosion des sols. Elle peut être en partie causée par l'érosion hydrique. C'est lorsque des particules de sol migrent d'un endroit à un autre. Ce phénomène est influencé par différents facteurs comme les changements climatiques, l'occupation des sols ou les pratiques agricoles. Les bassins versants méditerranéens sont particulièrement menacés par ce phénomène qui entraîne une diminution de la fertilité des sols et l'envasement des barrages. Il est aujourd'hui essentiel d'explorer les dynamiques futures de ces territoires pour limiter l'érosion et dégâts à venir. C'est l'objet du projet de recherche ALMIRA auquel nous avons contribué.

Ces approches conduisent souvent à des scénarios narratifs, donc à des histoires, qui sont difficiles à utiliser pour simuler des phénomènes biophysiques tels que l'érosion hydrique des sols. Notre objectif, c'était de réussir à construire des scénarios qui soient plausibles, spatialisés et utilisables pour simuler des phénomènes d'érosion hydrique. Pour ça, on a mis en place une approche innovante qui combine la prospective, la modélisation des changements d'usage des sols et la participation des acteurs locaux tout au long de la démarche.

C'est un bassin essentiellement rural, avec une dynamique d'urbanisation très rapide, confronté à d'importants problèmes d'érosion. Le lac du barrage, situé à son exutoire et utilisé pour la production d'eau potable pour la ville de Tanger, a perdu 1/3 de sa capacité de stockage en 45 ans du fait de son érosion.

Nous avons d'abord analysé des images satellites et des données statistiques locales, puis conduit toute une série d'entretiens auprès d'agriculteurs du bassin, mais aussi d'acteurs institutionnels. Ça nous a permis de formuler des hypothèses d'évolutions futures, de constituer des scénarios narratifs qu'on a décrits sous la forme d'articles de presse.

Ces scénarios narratifs ont été traduits en hypothèses spatialisées et quantifiés en impliquant les acteurs locaux afin d'être transmises à un modèle de changement d'usage des sols pour pouvoir produire des cartes spatialisées à l'horizon 2040. Il fallait à la fois simuler la croissance des petits villages et également ajouter de nouvelles cultures dans le bassin versant en accord avec les principales hypothèses établies. Nous avons ainsi construit 3 scénarios différents d'évolution de l'occupation du sol qui laissent une place plus ou moins importante à l'agriculture pluviale et à la ville.

Ces scénarios ont ensuite été mis en débat pendant des ateliers avec les acteurs locaux. Ils nous ont également permis d'estimer l'impact positif du développement de l'agriculture pluviale sur la production agricole et le contrôle de l'érosion des sols, mais avec des impacts différenciés selon les scénarios sur les agriculteurs situés dans la zone de plaine ou sur les zones de reliefs plus accidentées dans les côteaux. Ces travaux constituent un socle important pour engager les acteurs locaux dans la réflexion sur des solutions pour une gestion durable des sols, et ce à l'échelle d'un bassin versant.

Bonjour. Je m'appelle Martin Le Mesnil, et j'ai réalisé ma thèse au sein du LISAH, le Laboratoire d'étude des interactions sol-agrosystème-hydrosystème et du BRGM, le Bureau de recherches géologiques et minières à Montpellier. Ma thèse s'intitule "Signatures hydrologiques des bassins karstiques". Elle porte sur l'influence des eaux souterraines du karst sur les crues en rivière. Elle a pour but d'améliorer la compréhension des phénomènes de crue pour faciliter leur modélisation et ainsi mieux gérer les risques d'inondation sur les bassins versants en milieux karstiques. Le bassin versant d'une rivière est la zone qui reçoit les précipitations qui alimenteront cette rivière. Tout d'abord, expliquons ce qu'est le karst. Le karst se développe dans les régions composées de roches calcaires. Ce type de roche peut se fracturer sous les contraintes tectoniques et se dissoudre sous l'effet des infiltrations d'eau. Cela entraîne la formation et l'élargissement de conduits qui favorisent les flux d'eau entre la surface et le souterrain. C'est cette structure qui comprend des conduits ouverts et pénétrables par l'homme, dans une matrice calcaire, qu'on appelle le karst. Pour réaliser ma thèse, je me suis donc penché sur l'influence du karst sur les processus de crue. Cette influence est souvent qualifiée, mais difficilement quantifiée car les bassins karstiques sont complexes et les phénomènes souterrains souvent peu accessibles. Ils sont très variables selon les bassins versants et les conditions initiales d'un événement de crue. Le défi principal de ma thèse a donc été de produire des résultats quantifiables et représentatifs. Pour cela, j'ai dû mettre en œuvre des approches multiples sur de nombreux sites d'étude. J'ai sélectionné une palette d'indicateurs chiffrés appelés signatures hydrologiques, qui permettent de donner des résultats quantitatifs. J'ai travaillé sur 120 stations de mesure réparties sur 3 régions françaises comportant des secteurs karstiques, les Cévennes, le Jura et la Normandie. Pour chacune des 120 stations, j'ai centralisé les données disponibles sur le débit des rivières et sur le climat. J'ai ainsi pu quantifier les grands flux du cycle de l'eau, précipitation, ruissellement, évaporation et infiltration. Cette méthode de bilan hydrologique, appliquée à l'échelle annuelle sur les 120 sites d'étude, a permis de localiser les régions où les rivières perdent de l'eau par infiltration vers les nappes, ou en gagnent par résurgence d'eaux souterraines. À l'échelle de l'événement de crue, cette méthode de bilan a été couplée à l'analyse des courbes de débit et à la simulation des pertes et des apports entre deux stations de mesure. Ceci a permis de mettre en évidence que la présence de karst a tendance à produire un laminage des crues, c'est-à-dire une diminution des débits maximaux et un allongement de la durée des crues. Pour mieux comprendre quels sont les processus concrets qui sont associés à ces flux, nous avons installé des capteurs sur 2 bassins versants pour mesurer la minéralisation de l'eau grâce à la conductivité électrique. La minéralisation est proportionnelle à la quantité d'ions présente dans l'eau. Et dans le cas des zones karstiques, au temps de résidence de l'eau dans le sous-sol calcaire. Cette analyse a ainsi permis de retracer l'origine souterraine ou surfacique de l'eau mobilisée pendant les crues en fonction du type de karst et des saisons. Enfin, des modèles hydrologiques, qui servent à simuler le débit en rivière en fonction des précipitations reçues, ont été utilisés sur l'ensemble des sites d'étude. J'ai ensuite analysé la variation de leurs paramètres selon la présence de karst. Cette approche a mis en évidence que l'influence du karst peut être prise en compte lors des modélisations en adaptant les paramètres selon l'état de remplissage du karst ou selon les flux souterrains dominants. L'ensemble de ces travaux a permis de dresser une typologie des rôles du karst sur les crues selon les grands types de karst rencontrés. C'est un résultat significatif compte tenu du peu d'études qui existent sur ce sujet à large échelle. Cela permet notamment une meilleure prise en compte du karst dans les modélisations faites par les organismes opérationnels de la prévision des crues comme le Schapi, qui gère le site de vigilance Vigicrues.

Bonjour. Je m'appelle Raphaël Danino Perraud. J'ai réalisé ma thèse sur les politiques d'approvisionnement en minerais critiques et plus spécifiquement sur l'analyse de la chaîne de valeurs et des flux de cobalt en Europe. J'ai réalisé cette thèse au BRGM et au Laboratoire d'économie d'Orléans. Ma thèse a consisté en 3 points, finalement, qui ont correspondu aux attentes de mes encadrants. La 1re, ça a été de réaliser une analyse de flux de matières, donc une AFM, pour l'Union européenne entre 2008 et 2017. La 2e, ça a été d'étudier le métabolisme du cobalt sur l'ensemble de sa chaîne de valeur. La 3e, c'est d'apporter une analyse géopolitique d'après ces différentes méthodologies. Pourquoi le cobalt ? Le cobalt, c'est une substance principalement utilisée dans les batteries lithium-ion qui sont de plus en plus communes dans notre environnement quotidien. Il y a beaucoup de données dessus, donc c'était relativement simple de faire une analyse de flux. La chaîne de valeur, c'est l'ensemble des étapes d'utilisation et de production d'un produit ou d'une substance. Par exemple, on sait que le cobalt est un coproduit du cuivre et du nickel. À ce titre, il est issu des gisements stratiformes de cuivre ou des gisements de nickel cobalt sulfuré. Il peut être utilisé dans les batteries, les super alliages, donc dans les outils électroniques, smartphones, ordinateurs, ou dans les avions ou autres turbines. Une analyse de flux de matières, c'est une méthodologie qui vise à analyser les flux entrants et sortants d'une substance ou d'un produit donné dans un espace géographique donné, pour moi, ça a été l'Union européenne, sur un espace temporel donné, donc 2008-2017. Le 1er challenge que j'ai rencontré, ça a été d'aller sur les bases de données et de comprendre leur fonctionnement. Ce n'était pas forcément évident, au départ. Ensuite, ça a été de récupérer cette donnée et de la traduire en cobalt contenu. C'est là que c'est assez amusant, finalement, parce qu'il a fallu que j'analyse le cobalt contenu dans des batteries ou dans des alliages qui venaient du Japon, des États-Unis, de Corée. Je ne sais pas si vous savez combien de grammes de cobalt il y a dans une batterie Samsung ou Panasonic ou dans un avion A380, mais moi non plus. Je ne le sais toujours pas, et personne ne le sait. Mais il y a pas mal de données qui expliquent à peu près combien il y a de cobalt dans ce genre de produit. On fait des moyennes, et ça devient plus facile. Mais pour d'autres produits de type produits chimiques, il n'y a aucune donnée et il faut faire des modélisations. En termes de conclusion, mes travaux ont permis de produire une analyse de flux de matière pour le cobalt dans l'UE, une analyse de flux dynamique ce qui n'avait jamais été fait ou très partiellement. Donc déjà, c'était l'objectif scientifique. Ça a permis de faire une revue bibliographique du cobalt contenu dans les différents produits et aux différentes étapes de sa production et son utilisation. C'est quelque chose qui n'avait pas été fait ou très partiellement. Ça a complété le travail. Et surtout, ça m'a permis... de revisiter un peu le concept de géopolitique des matières premières en élargissant ce concept à la géopolitique des chaînes de valeur des matières premières, ce qui permettait une vision plus complète et systémique du sujet. Enfin, je pense que le résultat dont je suis le plus fier, c'est d'avoir réussi à faire dialoguer des disciplines différentes comme l'économie, la géographie, la géologie, des concepts différents, analyse de flux de matière, chaîne de valeur, géopolitique, des personnes différentes et des institutions différentes qui n'avaient pas forcément vocation à discuter entre elles mais qui, finalement, se sont parlé, ont discuté et ont permis de réaliser un travail de thèse de qualité. Qualité qui aurait été probablement moindre si je m'étais focalisé uniquement sur une ou deux disciplines ou sur une ou deux notions. C'est pour ça que je tenais à remercier le BRGM, bien sûr, mais également toutes les personnes qui m'ont suivi et accompagné durant cette thèse et qui ont permis la richesse qu'elle a maintenant.