Méthodes sismiques et acoustiques pour l’étude de la dynamique des rivières de montagne/Using seismic and acoustic observations to study mountain river dynamics

Francais (see english version below)

Les processus mécaniques d’écoulement fluide (turbulent) et d’entrainement solide (granulaire) en rivières contrôlent l’érosion fluviale, et donc l’évolution de nos impressionnants paysages de montagne (vallées, canyons). Au cours de ces dernières décennies, les scientifiques ont étudié ces processus principalement à travers l’expérimentation en laboratoire, car leur quantification fine est difficile à l’échelle naturelle faute de techniques d’observation adaptées. Ce stage vise à analyser et confronter des mesures acoustiques et sismiques particulièrement innovantes dans le domaine, car elles nous permettent, à travers l’enregistrement des ondes émises par la dynamique fluide et solide, de quantifier les processus d’intérêt (turbulence, transport solide) directement à l’échelle naturelle, et qui plus est en continu et avec une très bonne résolution spatio-temporelle (Geay et al., 2017 ; Gimbert et al., 2014 ; Larose et al., 2015) ! Ce stage consistera en la première étude couplée de méthodes acoustiques et sismiques, et est donc en ce sens particulièrement prometteur. Il pourra éventuellement déboucher sur une thèse (financement acquis), qui, dans la continuité, visera à (i) proposer et développer des techniques plus élaborées (traitement d’antenne, modèles couplés) pour quantifier les processus impliqués, et ainsi (ii) permettre de tester les lois physiques existantes et améliorer nos connaissances à l’aide de ce nouvel observable.
Nous recherchons un candidat avec de solides bases en physique (acoustique, traitement du signal) et mécanique des fluides et du solide. Un attrait pour la modélisation analytique est un plus, ainsi qu’une appétence pour la science expérimentale de terrain. Le financement d’un projet de thèse sur le sujet est acquis dans le cadre du projet ANR SEISMORIV porté par F. Gimbert.

English

Mechanical processes of turbulent fluid flow and solid granular transport in rivers control fluvial erosion, and thus landscape evolution in mountain areas (valleys, canyons). Over the past decades, scientists have studied these processes mainly from laboratory experiments, because observational techniques to study those processes at the natural scales are strongly lacking. In this internship, we propose to analyze and confront particularly innovative field observational techniques, which consist in acoustic and seismic observations that allow, through the passive recording of emitted waves, to quantify the processes of interest (turbulence, solid transport) directly at the natural scale, and with unprecedented temporal coverage and resolution (Geay et al., 2017 ; Gimbert et al., 2014 ; Larose et al., 2015) ! This internship is particularly promising, because will consist in the first study in which acoustic and seismic observations are analyzed jointly. The candidate will have the opportunity to pursue this work as a Ph.D. student (funding is already secured, see below), which, in the continuity, will aim at (i) proposing and developing more elaborated techniques (array processing, coupled modeling) to quantify the processes of interest, and thus (ii) using this new observational technique to test existing or propose new physical laws at the natural scale.
We are looking for a candidate with strong background in physics (acoustics, signal processing) and fluid and solid mechanics. An interest for analytical modelling and field experimental science is welcome. The Ph.D. funding perspective is secured through the ANR SEISMORIV project lead by F. Gimbert.