GLAZ, le projet CPER 2021-2027 sur l'environnement continental et littoral en Bretagne

Un consortium de recherche associant 20 laboratoires de recherche issus de trois Observatoires des Sciences de l'Univers du CNRS - Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM) à Brest, Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) et Observatoire des Sciences de l'Univers de Nantes Atlantique (OSUNA) -,  de l’INRAE-Bretagne-Normandie et de la Maison des Sciences de l'Homme en Bretagne (MSHB), propose un méta-projet Contrat de plan Etat-Région (CPER), coordonné sur l’ensemble des régions Bretagne et Pays de la Loire, pour construire une infrastructure de recherche de niveau mondial capable de détecter, d’anticiper et d’accompagner les transitions socio-environnementales que les écosystèmes terrestres et côtiers vont connaître dans les décennies à venir. Ce projet est fondé sur la mise en réseau d’observatoires de recherche existants et déjà labellisés. Il mobilise l’ensemble des sciences de l’environnement et des géosciences, des sciences humaines et sociales et des sciences de la donnée pour doter les deux régions de moyens de recherche et d’observation ayant une forte visibilité internationale et répondant aux enjeux liés au changement climatique et à la pression anthropique sur l’environnement.

Les sites porteurs sont l'UniR (Projet Université de Rennes) et l'AUB (Alliance universitaire de Bretagne qui regroupe l'Université de Bretagne Occidentale, l’Université de Bretagne Sud et le directeur de l’ENIB) ; CNRS et INRAE pour les organismes de recherche au niveau national. Les établissements gestionnaires sont l’Université de Rennes 1 (y compris pour l'Université Rennes 2), l'UBO, l'UBS, l'INRAE-Bretagne.

Demandes budgétaires :
Demande principale : 10 644 000 €
Demandes reliées : immobilier (1 570 000 €) et numérique (855 000 €)

¹ Glaz désigne en breton les nuances de couleur du bleu gris au turquoise en passant par le vert. Glaz est emblématique des dynamiques et complexités de cette continuité entre le continent et le littoral, entre les différents compartiments et trames de l'environnement que nous proposons d'aborder quels que soit la région et le temps passé, présent et futur.

Le projet cible l’évaluation des trajectoires du continuum terre-mer (incluant les espaces urbanisés) en y intégrant l’ensemble des déterminismes naturels incluant l’Homme. Le continuum terre-mer est l’échelle territoriale cohérente qui intègre les paysages continentaux, littoraux et marins, leurs évolutions, leurs fonctions dans leurs dimensions écologiques, hydrologiques, géologiques et sociétales. Les questions clés concernent :

• La santé des écosystèmes sous contrainte: l’influence des activités humaines et des modes actuels d’occupation du sol sur les flux de matières au sein du continent et jusqu’à l’océan (i.e. nutriments, matière organique, sédiments, métaux, pesticides, plastiques, perturbateurs endocriniens, bactéries antibio-résistantes). Ces questions incluent la solidarité amont-aval, mais aussi les liens “ville-campagne” et “terre-mer”, et la gestion sociopolitique des activités humaines créant des dommages à la santé humaine et à la santé des écosystèmes aval et littoraux
• La résilience des territoires et leur adaptation au changement : les relations qui lient structure des paysages, influence des sociétés actuelles et passées (occupation des sols, gestion des territoires et de leurs usages, perception), dynamique de l’environnement et des ressources (par ex. biodiversité, quantité et qualité des eaux continentales et littorales et des sols, climat urbain, valorisation des bio-ressources et économie circulaire), et ce que cela nous apprend des services rendus par les écosystèmes et des capacités de résilience de l’environnement
• L'évaluation des risques et des scénarios prospectifs : ces approches intègrent aléas, enjeux et risques en considérant aussi les représentations sociales qui permettent d’appréhender, aux diverses échelles spatiales et temporelles, la complexité des dynamiques continentales et côtières, naturelles et anthropiques en tenant compte de leurs évolutions respectives.

Ce projet contribue aux grands enjeux de société tels que définis dans les Objectifs du Développement Durable de l’ONU (ODD), et particulièrement ceux sur l’adaptation au changement climatique et l’atténuation de ses effets (ODD 13), la préservation et la restauration des écosystèmes aquatiques et terrestres (ODD 14 et 15), les ressources en eau et en sol, en qualité et quantité (ODD 6), les transferts et transformations des contaminants, le cycle des éléments (ODD 6 et 15), l’émergence de villes et de communautés durables (ODD 11), l’amélioration de la santé humaine par l’amélioration de l’état des écosystèmes (ODD 3).

Le projet s’intègre pleinement dans la problématique de transition environnementale et profite de la transformation numérique, notamment de l’intelligence artificielle pour

(1) contribuer à l’atténuation du changement climatique (par ex. stockage de carbone) et à l’adaptation à ses conséquences en s’appuyant sur les dynamiques régionales (Breizh’Cop, Breizh’Hin) et inter-régionales (Transition climatique)

(2) réduire l’impact environnemental des productions agricoles (terrestres, aquatiques, marines) et valoriser les services écosystémiques rendus par les agroécosystèmes, tout en assurant la sécurité alimentaire des populations (Transition agroécologique) et

(3) rechercher des équilibres entre les territoires (urbain/rural, continental/côtier), la résilience et la durabilité des espaces ruraux, urbains et littoraux en lien avec leur propre métabolisme, d’attractivité dans la  redistribution des activités professionnelles en relation avec la transition numérique (Transition socio-environnementale).

Dans le cadre de la SRDEI (Stratégie  régionale  de  développement  économique  et  d’innovation), le projet GLAZ se positionne sur 2 des 7 DIS (domaines  d’innovation  stratégiques) : au centre DIS7 de la région Bretagne “Observation et ingénieries écologique et énergétique au service de l’Environnement” et concerne aussi le DIS 1A (Démarches d’innovation sociales et citoyennes, dans « Innovations  sociales  et  citoyennes  pour  une  société  ouverte  et  créative ») et le DIS 4B (Images et contenus, dans « Technologies  pour  la  société  numérique »).

“GLAZ Environnement” structure les principaux établissements et centres de recherche sur l’Environnement de la région Bretagne (UR1, UR2, UBO, UBS, INRAE, CNRS) et leurs partenaires incluant l’ENSCR, Agrocampus Ouest, IFREMER, CEDRE, CEREMA. Il est opéré par les 2 observatoires de Rennes et Brest (OSUR, IUEM), la MSHB et l’INRAE Bretagne. Il est construit à l’échelle inter-régionale en synergie avec le projet de l’Observatoire de Nantes (OSUNA, région des Pays de la Loire).

“GLAZ Environnement” développe une plateforme inter-régionale pour étudier, anticiper et accompagner les transitions socio-environnementales. Il coordonne des structures régionales et nationales d’observation labellisées dans les Infrastructures de Recherche nationales incluant la Zone Atelier Armorique, la Zone Atelier Brest Iroise, l’Observatoire de Recherche sur les Agro-HydroSystèmes (AgrHyS), le SOERE Réseau National de Sites Hydrogéologiques H+, le SNO DYNALIT et le SNO Observil (en cours de labellisation).

“GLAZ Environnement” participe à la constitution des infrastructures de recherche nationales OZCAR (Observatoire de la Zone Critique), RZA (Réseau des Zones Ateliers) et ILICO (Infrastructure Littorale et Côtière). Il préfigure l’organisation européenne de l’observation sur les systèmes environnementaux continentaux eLTER (European Long-Term Ecological Research) et côtiers JERICO (Joint European Research Infrastructure for Coastal Observatories).

“GLAZ Environnement” participe également à d’autres structures d’observation sur l’environnement continental et côtier dont l’ORE DiaPFC (poissons diadromes dans les petits fleuves côtiers), le SNO COAST-HF (observation automatisée à haute-fréquence de paramètres physico-chimique), le SNO SOMLIT (Service d’Observation en Milieu Littoral), le SNO PHYTOBS (Observation du microphytoplancton) et l’Observation Régional des Risques Côtiers (OR2C) en Pays de la Loire. Il s’appuie sur les dispositifs d’expérimentation de longue durée tels que le dispositif EFELE sur l'effet du recyclage des produits organiques en agriculture (SOERE PRO, labellisé ANAEE, INRAE), le projet OSIRISC+ sur l’observatoire intégré des risques côtiers d’érosion submersion et le réseau d’observation haute-fréquence pour l’environnement côtier (ROEC, Ifremer).

Le projet contribuera à l’attractivité des structures de recherche à travers la capacité à mobiliser des financements européens dans la poursuite de la dynamique actuelle. 77 des 154 projets européens obtenus en Bretagne sur la période 2014-2017 concernent des projets des sciences de la terre, de l’univers et de l’espace et des sciences agronomiques et écologiques (Bilan 2018 de l’observatoire régional H2020, Plateforme Projets Européens Bretagne-2PE).

Pour être labellisé à l’échelle européenne en cohérence avec les infrastructures de recherche nationales, le consortium développe la plateforme de coordination inter-régionale d’observation Anthropogenic Atlantic Landscape (AAA). AAA est conçu pour fédérer l’ensemble des observatoires de l’environnement continental de Bretagne et l’OSUNA en Pays de la Loire, et vise à devenir un interlocuteur fort du réseau européen eLTER lorsque celui-ci sera pleinement opérationnel en 2022. Le consortium y participe à travers l’ORE AgrHyS, l’un des quatre sites français à avoir été retenus dans cette phase expérimentale.

Les communautés bénéficiaires sont les sciences de l'univers et les sciences de l'environnement y compris l’archéologie, l’agronomie, l’écologie, la géologie, la géographie et l’hydrologie. Le projet fait le lien entre les sciences biophysiques et les sciences humaines sur les questions d’environnement abordées.

Structuration

Les 4 axes qui structurent le projet s’appuient sur des laboratoires in-situ de l’environnement (Axe 1) en interaction avec des observatoires des interactions Hommes-Environnement (Axe 2) notamment grâce à des simulateurs virtuels de l’environnement pour faire émerger les scénarios et trajectoires futures (Axe 3) ; s'ajoute à ces 3 axes  un axe 4 qui vise à accroitre l’innovation dans les formations (NB : cet axe a été retiré du projet final).

Axe 1 - Les laboratoires in-situ de l’environnement

• Construction de la plateforme de coordination AAA
  • Infrastructure d’observation haute résolution de l’environnement pour suivre les flux d’énergie, d’eau et de matière verticaux (atmosphère, zone vadose->aquifère) et horizontal (aquifère->rivière->littoral) : réseau automatisé et haute résolution de capteurs météorologiques, piézométriques, phénologiques; tour à flux multiparamètres ; sondes multiparamétriques et pélagiques (pH, Nitrate, MES, Turbidité, COD, BBE, chlorophylle); support logistique pour l’opération des sites. Les ressources humaines importantes sont mises en priorité P2 pour cause d’incertitude d’éligibilité. Elles assureraient une mise en œuvre optimale de l’infrastructure régionale (qui ? UR1, UR2, UBO, INRAE-Agrocampus et OSUNA dans le partenariat inter-régional)
  • Levées de données aéroportées LiDAR et sur le terrain pour l'hydrochimie en nappe et en rivière qui nous servent à construire une base de données publique sur le territoire régional sur lequel nous construisons l'infrastructure (qui ? UR1, UR2, INRAE-Agrocampus. Sont également associés le CRESEB et l’OEB)
• Développement de moyens d’observation multi-échelle/multiparamétrique des agro-hydro-écosystèmes et ressources naturelles pour suivre les changements environnementaux
  Un dispositif instrumental ambitieux est programmé  à travers l’acquisition de drones et ailes volantes, capteurs de sondes, des spectromètres et chromatographes
• Développement de bancs expérimentaux innovant se rapprochant des conditions naturelles pour identifier les interactions et transferts entre les différents compartiments de l’environnement

Axe 2 - Les observatoires des interactions Hommes-Environnement
sont des infrastructures destinées au travail collaboratif, bidirectionnel, entre les chercheurs et les acteurs, décideurs et gestionnaires orientés vers la transformation des territoires dans une perspective socio-écologique. La technologie sera développée et mise au service d’une démarche collective de co-construction des questions et de recherche collective de solutions. Le financement de Ressources Humaines porté par la MSHB est crucial dans cet axe (1) pour conduire des enquêtes auprès des différents acteurs qui s’impliqueront dans l’observation comme dans l’expérimentation (sociologie, économie, sciences politiques et juridiques), (2) pour prendre en charge l’animation, tant au niveau de la structure proposée à l’échelle de la région, que pour la mise en lien des différents acteurs sur les territoires.

Axe 3 - Les simulateurs virtuels (au sein des centres régionaux Datarmor, Eskemm Data) et la détermination des scénarios et trajectoires futures nécessiteront le développement des capacités numériques dans leur ensemble (données, réseaux, modèles, IA) pour aborder les défis de la mise en réseau, de l’interopérabilité, de la compréhension des systèmes étudiés et de l’extrapolation spatiale et temporelle des connaissances. Les développements seront réalisés dans l’esprit de l’Open Science et des FAIR data et déployés dans les clusters régionaux (Datarmor, Eskemm Data).

Ce projet s’appuie sur des investissements réalisés depuis 15 ans par les universités, les établissements nationaux (CNRS, INRAE) et l’ensemble des partenaires régionaux, nationaux et européens pour faire émerger des infrastructures de recherche sur l’observation long terme de l’environnement. Les financements précédents, y incluant le CPER Buffon « Environnement Continental : Observation, expérimentation et modélisation des dynamiques des paysages » 2015-2020 (8 M€), l’équipex CRITEX 2012-2018 (7 M€) nous permettent de faire partie des acteurs importants en France et en Europe.Ainsi, le CPER Buffon a financé le développement de l’expérimentation contrôlée en laboratoire des processus environnementaux et leur traduction sur des sites naturels ciblés. L’équipex CRITEX a financé des équipements pour l’exploration 4D de la zone critique à l’aide de techniques géophysiques non invasives (e.g. électrique, électromagnétique, sismique, thermique, géodésique, gravimétique….) et l’acquisition de mesures en temps réel à haute fréquence d’échantillonnage.

Ce  nouveau projet propose donc pour la première fois une plateforme régionale d’observation du continumm terre-littoral sur l’ensemble des compartiments environnementaux en interaction avec l’Homme.

Crédibilisé par les investissements et la structuration réalisés dans les 15 dernières années, il est destiné à faire de cette plateforme régionale l’une des principales références internationales. Il s’appuie sur les capacités de compréhension, de modélisation et d’expérimentation développées dans les projets précédents pour proposer des scénarios prospectifs de l’évolution de l’environnement.