L'IRD est un organisme de recherche public français pluridisciplinaire qui, depuis près de 80 ans, s'engage dans des partenariats équitables avec les pays du Sud et dans les Outre-mer français.

Acteur de l'agenda international pour le développement, ses priorités s'inscrivent dans la mise en œuvre des Objectifs de développement durable (ODD).

Ensemble, scientifiques et partenaires de l'Institut proposent des solutions concrètes pour répondre aux défis globaux auxquels les sociétés et la planète font face. Cette relation gagnante-gagnante fait de la science et de l'innovation des leviers majeurs du développement.

L'Institut est placé sous la double tutelle du ministère chargé de l'Enseignement supérieur et de la Recherche et de celui chargé de l’Europe et des Affaires Étrangères.

Contrat doctoral : intelligence artificielle et modélisation physique pour la cartographie des besoins en eau dans les milieux semi-arides.

Intelligence artificielle - Modèles physiques - Évapotranspiration

Contexte 

Cette thèse, dont le financement est acquis, se déroulera au sein du laboratoire public de recherche français CESBIO dédié à l'étude des surfaces continentales par télédétection. Il s'agit d'une Unité Mixte de Recherche qui regroupe des personnels de 5 entités publiques : le Centre de la recherche scientifique (CNRS), l'Université de Toulouse, l'Agence spatiale française (CNES), l'Institut de recherche pour le développement (IRD) et depuis peu, l'Institut français pour la recherche agronomique (INRA).

Un peu plus de 100 personnes travaillent au CESBIO, principalement sur son site principal, Toulouse, mais aussi dans ses antennes, à Auch (France), Marrakech (Maroc), Tunis (Tunisie) et Beyrouth (Liban).

Les activités de recherche et académiques du CESBIO couvrent l'observation et la modélisation des surfaces continentales, abordent l'interface entre les sciences physiques et biologiques, et participent à la spécification des missions spatiales ainsi qu'au traitement et aux applications des données de télédétection.

Objectifs de la thèse

Ce projet de thèse vise le développement de nouvelles méthodologies d'Intelligence Artificielle guidées par la physique pour l’estimation de l'évapotranspiration des cultures dans des milieux semi-arides.  Les travaux de thèse visent à préparer l’utilisation des données TRISHNA dans infrarouge thermique satellitaires à haute résolution spatiale et temporelle.

Le nombre de travaux qui visent à l’exploitation des méthodes d’intelligence artificielle par apprentissage basées sur les données d’observation de la terre multi-longueur d’onde pour le suivi de l’évapotranspiration explose littéralement sur les années récentes. Ces travaux suivent principalement 2 voies :

(1) le développement de modèles dits « globaux » reliant directement un certain nombre de variables observables par satellite (indice de végétation, humidité du sol, température de surface) et météorologique à l’évapotranspiration (Chen et al. 2021; Wang, Gao, et Wang 2022) ou à un indice de stress -i.e. un facteur de réduction de l’évapotranspiration compris entre 0 et 1 par rapport à l’évapotranspiration potentielle d’un couvert- (Koppa et al. 2022; Giardina et al. 2023).

(2) l’utilisation de l’intelligence artificielle au sein d’un modèle mécaniste afin de développer des alternatives aux paramétrisations empiriques traditionnellement utilisées par ces outils de modélisation (Zhao et al. 2019; ElGhawi et al. 2023). Cette 2ème approche présente un double avantage de conserver le côté explicatif des modèles mécanistes et de s’assurer que les estimations respectent les lois fondamentales de la physique (conservation de la masse et de l’énergie).

Ce projet de thèse vise donc à appliquer les méthodes d’intelligence artificielle par apprentissage au sein d’un modèle mécaniste simple (FAO-56 ou SVAT type ISBA Noilhan et Planton 1989; Noilhan et Mahfouf 1996) afin d’améliorer la paramétrisation des processus physiologiques des couverts qui gouvernent le processus d’évapotranspiration. Dans cet objectif, nous nous appuierons sur les bases de données de flux d’évapotranspiration par station eddy-covariance acquises avec nos partenaires en région méditerranéenne (Maroc, Tunisie) et en asie tropicale (Inde) notamment dans le cadre du pilier 3 du programme PEPR Faircarbon (3 sites sont actuellement pilotés par le CESBIO). Cette base de données pourra, de plus, être renforcée par les bases de données globales (FLUXNET, AmericaFlux et ICOS).

Il s’agira enfin, d’évaluer les potentialités de développement d’un outil de modélisation basé exclusivement sur les observations satellitaires afin de s’affranchir des données in situ.

Déroulement et encadrement de la thèse 

Sous l’encadrement de Silvia Valero et Lionel Jarlan, vous rejoindrez l’équipe de recherche en Intelligence Artificielle et le groupe SUDMED du Centre d’Études Spatiales de la Biosphère (CESBIO) à Toulouse.

L'équipe devient l'une des leaders mondiaux de développement de méthodologies pour la surveillance de la surface terrestre à partir des données satellitaires.

La grande expérience acquise au cours de ces dernières années permet d’identifier clairement les défis scientifiques et méthodologiques à relever.

Aujourd'hui, un nombre important de données labellisés acquis sur plusieurs années sur de larges zones géographiques sont disponibles au CESBIO.

Nous recherchons une personne enthousiaste pour rejoindre notre équipe de recherche interdisciplinaire.

Vous avez un bon niveau d'anglais B2 - C1 et des capacités avérées à la programmation scientifique.

Vous êtes titulaire d'un diplôme de niveau 7, Master ou école d'ingénieur en informatique (data science ou similaire).

Une solide formation en mathématiques, en traitement du signal et de l'image et apprentissage automatique sera appréciée.

L’IRD, au cours de votre parcours professionnel, vous accompagne dans le développement de vos compétences.

L’institut met à votre disposition un panel d’outils tel que le parcours digital d’intégration, l’accès à la formation permanente, à la promotion et la mobilité.

L’IRD offre, en fonction des activités, la possibilité de télétravailler de 1 à 3 jours hebdomadaires.

En rejoignant l’IRD, vous bénéficierez :

- De 32 jours de congés + 13 RTT (pour un temps plein à 38h30 hebdomadaire).
- Tickets restaurants OU d’une restauration collective (en fonction du site).
- Souscription annuelle (facultative) à l’Association des Œuvres Sociales : prestations vacances-loisirs et sportives-culturelles.
- Participation à hauteur de 15€/mois pour la protection sociale.