STRA

TÉG

IEAlliance nationale de recherche pour l’environnement

Infrastructures de recherches sur l'environnement

Contributions AllEnviFeuille de route européenne ESFRI

Feuille de route nationale

Groupe Infrastructure AllEnvi )

Les 12 membres fondateurs

mise à jour 2018

2  

 

Projets ESFRI en Environnement pour la feuille de route 2018   

1. Caractéristiques spécifiques des infrastructures environnementales Les infrastructures de recherche environnementale fournissent des connaissances et les 

méthodologies pour la compréhension des grands processus environnementaux : physiques et chimiques des compartiments du système terre, cycles biogéochimiques, fonctionnement des écosystèmes, adressant de grands enjeux environnementaux: changements climatiques (réduction,  adaptation, mitigation),  risques  naturels  et  anthropiques,  usage  durable  des ressources naturelles y  compris  les matières premières et  la biodiversité de  la planète et besoins de production alimentaire pour nourrir  la population mondiale. Elles partagent  les caractéristiques suivantes :   pluri  disciplinarité  s’agissant  pour  chaque  compartiment  de  systèmes  complexes  : 

atmosphère, océan, surfaces continentales, terre solide, biodiversité et écosystèmes;   Infrastructures  pour  la  plupart  distribuées  compte  tenu  de  la  diversité  des  zones 

géographiques et des gradients des grands systèmes observés.  Inter‐relations et  interdépendances entre  les compartiments nécessitant de construire 

un dispositif global cohérent   vocation  internationale  compte  tenu  de  l’échelle  globale  des  processus 

environnementaux  

2. La Feuille de route ESFRI actuelle  Il faut tout d’abord souligner que l’ambition de la feuille de route européenne proposée  

par le SWG (Strategic Working Group) Environmental Sciences est de construire un dispositif global  cohérent  à  l’instar  d’un  système  pan‐Européen  intégré  pour  les  géosciences  IGOS (Integrated Global Observing System) couvrant  les domaines atmosphérique, océanique et terrestre  incluant  biodiversité  et  écosystèmes  et  que  donc  la  feuille  de  route  ESFRI  est complétée par des projets transversaux INFRA‐DEV  et des dispositifs I3 La  feuille  de  route  ESFRI  actuelle  comprend  9  infrastructures  relevant  du  domaine 

environnement dans  lesquelles  la France est  impliquée. La France propose 3 nouveaux projets pour entrer dans  la feuille de route en 2018. Elles sont   présentées ci‐après   : 2) terrestre 3) océanique et 4) écosystèmes et biodiversité : 

 Domaineatmosphère IAGOS1 “In‐Service Aircraft for a Global Observing System” flotte d’avions commerciaux   ICOS1  « Integrated  Carbon  Observation  System »  (observatoires  gaz  à  effet  de  serre 

terrestre et océanique)  ACTRIS « Aérosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure  Network » qui vient 

harmonieusement compléter les ESFRI « atmosphère » existantes. DomaineOcean EMSO1  European  Multidisciplinary  Seafloor  and  water  column  Observatory, 

(observatoires plancher océanique) 

3  

EURO‐ARGO1  European  part  of  the  Argo  Ocean  Infrastructure  (réseau  de  dispositifs flottants  

 Domaineterrestre EPOS  :  « European  Plate  Observing  System  (Solid  Earth  Sciences  research 

infrastructure » réseau sismique),   SIOS “Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System”   E‐LTER : Long term ecological research projet proposé pour 2018   Domaineécosystèmes/biodiversité

ANAEE   EMBRC European marine biological ressource centers  DISSCO projet proposé en 2018 “European Network of Natural Sciences Collections.” 

 Chacune  de  ces  infrastructures  dans  laquelle  la  France  est  impliquée  s’appuie  sur  une infrastructure  miroir  française  (TGIR  ou  IR).  A  noter  aussi  que  la  France  coordonne l’infrastructure Euro‐Argo.  Pour  compléter  le  dispositif  dans  certains  compartiment  du  système  terre  et 

environnement, il est prévu de proposer d’ici 2020 deux infrastructures dans le domaine atmosphérique :  

Clim‐ERI  « Earth  System  Modelling »  propose  un  nouveau  type  d’infrastructure concernant les modèles climatiques (Porteur Français). 

EUFAR  « European  facility  for  airborne  research »  déjà  existant    dans  le  paysage européen  en tant qu’I3. 

On notera enfin qu’AllEnvi est concerné également par des infrastructures ESFRI  

EMPHASIS  European  Plant  Phenomic  network  qui  relève  du  domaine  « Food  and Health ») 

Projet ESFRI IBISBA (Biologie de synthèse et biotechnologie) porté par la France

4  

 

Figure 1 Infrastructures du domaine environnement dans la feuille de route ESFRI : Bleu foncé SWG Environnement, Vert SWG Biologie & Médical Science. Bleu clair : manques identifiés dès 2010 dans la feuille de route actuelle. 

 

Figure 2 Positionnement des infrastructures et dispositifs européens dans le domaine atmosphérique  

5  

FeuilledeRoutedesInfrastructuresNationalesderechercheenEnvironnement

PréambuleLes  infrastructures  de  recherche  en  environnement  visent  à  comprendre  le  fonctionnement  du Système  Terre  et  de  l’Environnement,  de  la  terre  solide  et  des  surfaces  continentales  aux enveloppes fluides océan et atmosphère, ainsi que de la biosphère et des interactions avec les socio‐anthroposystèmes... Ces recherches sont fondamentalement liées aux grands enjeux du changement global,  de  la  raréfaction  des  ressources  et  donc  du  développement  de  nos  sociétés.  Elles  sont menées à  l’échelle  internationale et a minima, s’inscrivent dans  l’espace européen de  la recherche notamment  la feuille de route ESFRI. Les données des  infrastructures de recherche, mêmes si elles ne sont pas initialement dédiées à la production de services opérationnels, permettent toutefois de mieux  comprendre  notre  environnement  et  ses  crises  et  donc  de  développer  les  stratégies d’adaptation ou de mitigation.  

Les Infrastructures de Recherche en Environnement ont pour vocation la mise en partage des grands outils  logistiques  communautaires  nécessaires  à  la  recherche,  notamment  les  flottes  (bateaux, avions, …), ainsi que la mise à disposition des outils d’observation, d’expérimentation, de collection, de  démonstration  et  de modélisation  et  la  production  de  données  analytiques,  d’observation  ou d’expérimentation.  Les  questions  en  Environnement  sont  intrinsèquement  à  la  confluence  du  « milieu physique » et du « vivant » et  concernent donc également des communautés proches des sciences biologiques (Aviesan) avec qui elles partagent certaines IR.  

Une  des  caractéristiques  majeures  des  IR  en  Environnement  est  la  mise  en  commun  d’outils d’observation et d’expérimentation constituant des réseaux fondamentalement distribués, depuis la récolte des données jusqu’à leur partage. Les IR en Environnement permettent de passer de réseaux à  un  outil  communautaire.  Les  IR  en  environnement  s’accompagnent  d’e‐infrastructures spécifiquement dédiées à  la mise à disposition de données d’origines diverses depuis  l’observation de terrain jusqu’aux satellites. La plupart des IR portant tant sur les outils de production de données que  sur  les  données  elles‐mêmes  et  leurs  usages  ont    la  capacité  à  intégrer  ou  fonder  des Infrastructures à l’échelle européenne et/ou à constituer des miroirs français des OI. Enfin, toutes les IR déjà présentes dans  la  feuille de  route ou en projet  sont  toutes construites  sur des briques de base labellisées et soutenues financièrement par les organismes de recherche et des moyens dédiés des programmes d’investissement d’avenir ou du MENESR comme c’est le cas pour les SOERE.1 

L’Alliance AllEnvi a choisi une présentation des IR actuelles de la feuille de route ou des projets par grands  compartiments  de  l’environnement   (Terre  Solide,  Océan,  Atmosphère,    Surfaces continentales, Ecosystèmes et anthroposystèmes) qui permet d’évaluer  la plus‐value apportée aux 

                                                            1 L’instruction par l’Alliance de la mise à jour de la feuille de route des infrastructures s’est construite dans un calendrier contraire à la logique qui aurait conduit à organiser la démarche nationale d’abord par la reconnaissance des briques constitutives des IR par les organismes et par AllEnvi (SNO, SOERE…), puis par la proposition d’agrégation de ces briques au niveau national et enfin envisager des propositions européennes 

 

6  

communautés spécifiques de chacun de ces champs et donc d’évaluer la pertinence des IR, leur rôle structurant,  et éventuellement  les déficits ou  redondances et  les  liens  avec  leur miroir  européen lorsqu’il  existe.  Les  infrastructures  de  type  Pôles  de  données  thématiques  en  Environnement  et celles destinées à mutualiser  les grands outils  logistiques majeurs ou constituer  le miroir national des OI sont traitées séparément. 

Cette  approche  a  permis  de  renforcer  la  cohérence  de  l’ensemble  du  dispositif  conduisant  à  la proposition de renouvellement de 14 IR déjà inscrites dans la feuille de route, de suppression de 3 IR par fusion ou passage au niveau SOERE, de création de 8 nouvelles IR dont 2 étaient en projet sur la feuille de route actuelle, et d’une nouvelle  IR en projet pour  intégrer éventuellement  la prochaine feuille de route nationale. 

InfrastructureslogistiquesetOILes  infrastructures  logistiques  rendent  des  services  incontournables  à  toute  la  communauté nationale, et parfois internationale, notamment les flottes (SAFIRE avion et FOF bateau), les stations (Concordia en Antarctique et AWIPEV en Arctique) ou les navires foreurs (IODP/ECORD). La majorité des  infrastructures de  ce  type  sont déjà  inscrites dans  la  feuille de  route,  comme  IR,  TGIR ou OI (aujourd’hui seule la base arctique AWIPEV n’est pas sur la feuille de route nationale, elle constitue pourtant la contribution française au projet ESFRI SIOS et pourrait à terme y figurer). Une OI  feuille de  route  infrastructure  de  recherches  (CEPMMT  contribution  européenne  au  dispositive international de  suivi du  climat  )  est présente dans  la  feuille de  route  car  elle  rend des  services, structurent  les  communautés,  partagent  et mettent  à  disposition  des  données  et  des  outils,  et proposent parfois de la formation, autant de propriétés communes avec les IR plus classiques. 

InfrastructuresenTerreSolideUne  seule  IR,  RESIF/EPOS‐FR,  réunit,  actuellement,  l’ensemble  des  moyens  géophysiques notamment dédiés au suivi des aléas de  la Terre solide avec, parfois, des missions opérationnelles comme c’est le cas pour les observatoires volcanologiques. Un pôle de donnée Form@ter complète le dispositif et constitue, avec RESIF  le miroir d’EPOS ESFRI. Une  IR REFEG, qui sera proposée pour 2018, vise à structurer au niveau national les moyens analytiques lourds (notamment géochimiques). 

InfrastructuresenAtmosphèreetclimatLes  IR  en  atmosphère  sont  actuellement  organisées  en  miroir  d’IR  européennes,  avec  des communautés bien  structurées historiquement autour de  ICOS,  IAGOS et ACTRIS à partir de  leur objet d’étude et de  leurs observables  (GES,  composition  atmosphère,  aérosols,  gaz  réactifs). Une nouvelle  IR  ACTRIS‐FR  est  rentrée  dans  le  dispositif  national  en  se  positionnant  comme l’infrastructure miroir d’ACTRIS. Ces trois  infrastructures du domaine atmosphérique participent au projet transversal européen ENVRI‐PLUS «Environmental  Research Infrastructures providing  shared solutions  for science and society »    (accepté dans  INFRADEV4). A  terme,  les  IR en atmosphère ont vocation  à  permettre  plus  d’approches  transversales  couvrant  l’ensemble  des  grands mécanismes/marqueurs  atmosphériques.  Le  pôle  de  données  en  atmosphère  AERIS  est  depuis longtemps structuré par des centres de données et services et sera  intégré dans une  IR collective, actuellement en projet, rassemblant tous les pôles de données. 

7  

Infrastructuressurl’OcéanetleLittoralUne nouvelle IR dédiée au milieu côtier et littoral ILICO est entrée dans la feuille de route national, cette  IR  integrant des  réseaux existants. A  terme,  le domaine  sera entièrement couvert par  les  IR existantes  (EMSO, EURO‐ARGO),  ILICO sur  le côtier et  littoral, et une  IR OHIS en projet dédiée au milieu océanique hauturier et qui  sera propose pour entrer dans  la  feuille de  route nationale en 2018. Cette IR s’organise autour de CORIOLIS et du SOERE CT2O2 et défini les synergies avec les TGIR ARGO  et  ICOS‐OCEAN  qui  assurent  les mesures  d’échanges  gazeux  et  de  production  de GES  par l’Océan. 

InfrastructuressurlesSurfacescontinentalesLa zone critique est la zone d’interface comprenant les sols, les nappes aquifères, l’eau s’écoulant à la  surface  et  en  profondeur,  les  zones  humides,  la  biomasse,  les  étendues  de  glace  et  de  neige continentales, et  la basse atmosphère. Elle concentre une grande partie des flux et des ressources (Eau, C, nutriments, énergie…).  La France est riche de systemes, réseaux et  et outils d’observation  focalisés  sur  la  ZC  constitués depuis des décennies. Une  nouvelle  IR OZCAR  structure  le  paysage autour de  cet objet  et de  ses  enjeux.  Par  ailleurs,  la  «  Zone Critique»  fait  l’objet d’une  initiative européenne et internationale E‐LTER sur laquelle la France se positionne.  

Infrastructures sur la biodiversité, les écosystèmes etanthroposystèmesCe compartiment rassemble le plus grand nombre de nouvelles IR, sans doute parce que les moyens d’observation et d’expérimentation des données sont plus complexes dans ce domaine et que  les communautés étudiant les écosystèmes (s.l. incluant milieux et biosphère) ont structuré leurs outils plus  récemment.  Ces  communautés  ont  donc  besoin  d’organisation  et  de  structuration  de  leurs grands instruments de recherche. La cartographie des infrastructures du domaine montre un pavage progressif  des  divers  compartiments  par  des  IR  existantes,  déjà  bien  structurées,  ces  IR  ayant  à maintenir des ouvertures de  leurs éléments constitutifs et à créer des synergies pour structurer au mieux  les  outils  de  recherche  à  l’échelle  des  questions  posées  sur  les  écosystèmes  dans  leur ensemble.    On  notera  toutefois  que  ce  retard  n’est  pas  spécifiquement  français,  le  paysage européen  étant  également  en  cours  de  structuration  dans  laquelle  la  France  peut  jouer  un  rôle majeur. 

Le paysage s’organise actuellement pour les écosystèmes autour de : 

‐ ANAEE‐FR Analyses et Expérimentations sur les Ecosystèmes et ECOTRON : deux IR dédiées à l’expérimentation  contribuant toutes deux à l’infrastructure ESFRI ANAEE 

‐ Le  projet  d’IR  RZA‐LTSER  dédiés  aux  dispositifs  d’observation  des  socios  écosystèmes  de type  Zone Atelier,  qui  contribute  au  projet  d’infrastructure  européenne  ESFRI  E‐LTER  qui sera propose en 2018 

‐ PHENOME Réseau  français de phénotypage des plantes  contribuant  l’infrastructure  ESFRI EMPHASIS  

RECOLNAT  sur  les  collections,  correspondant  à  la  contribution  française  au  projet d’infrastructure  ESFRI DISSCO qui sera proposé en 2018 

RARE Centre de ressources biologiques agronomiques  EMBRC‐FR  Centre  National  de  Ressources  Biologiques  Marines  (relevant  du  domaine 

biologie santé) contribuant à l’infrastructure ESFRI EMBRC 

8  

A  terme  la mise  en  réseau  les  observatoires  de  la  Biodiversité  présents  au  sein  de  plusieurs organismes devrait être envisage. 

InfrastructurespôlesdedonnéesenenvironnementLe  domaine  de  l’environnement  bénéficie  d’une  certaine  antériorité  et  d'une  grande  expérience pour ce type d’infrastructures. Les communautés scientifiques, dans certains domaines comme celui de l’atmosphère et du climat, sont en effet organisées de longue date pour gérer le cycle complet de la donnée depuis sa production par des capteurs divers (sol, mer, atmosphère, satellite)  jusqu’à sa mise  à  disposition  des  communautés  et  l’alimentation  des  bases  de  données  nationales, européennes et internationales. La constitution des pôles thématiques de données vise à consolider ce qui existe notamment dans le domaine de l’atmosphère et de l’océan en créant un portail unique pour mettre à disposition  les différents types de données existantes dans chacun de ces domaines (données provenant des IR, des campagnes de terrain (ballons, navires) et des missions spatiales), et d’étendre  cette  notion  aux  autres  compartiments  du  système  Terre :  terre  interne,  surfaces continentales. Ces pôles de données bénéficient chacun d’une gouvernance spécifique basée sur  la structuration  des  communautés  et  sur  des  conventions  entre  les  organismes  détenteurs  ou producteurs de données pour assurer en amont une bonne articulation avec  les  IR productrices de données.    Au  niveau  européen,  cette  réflexion  est menée  de manière  transversale  à  certaines infrastructures  ESFRI  (ENVRI  et  ENVRI+  pour  le  domaine  de  l’atmosphère)  ou  intégrée  dans  les projets ESFRI eux‐mêmes (ex EPOS). 

Le  domaine  de  l’environnement  souhaite  continuer  à  structurer  le  paysage  national  en  tenant compte de  l’avancement différencié selon  les pôles et des  initiatives  transversales à ces différents pôles.    L’ensemble  des  quatre  pôles  thématiques  (atmosphère,  océan,  terre  interne  et  surface continentale) constitue ainsi une  IR virtuelle « Pôle de données   Système Terre » en projet.  Il est également  proposé  d’élargir  à  la  biosphère  ce  type  de  structuration  en  constituant  un  pôle  de donnée dans le cadre de l’IR existante ECOSCOPE en lien avec les observations in‐situ. Cette nouvelle infrastructure virtuelle ECOSCOPE vise à  mettre à disposition différents types de données provenant  i) des données d’expérimentations citées plus haut,  ii)des collections,  iii) des centres de ressources biologiques,    iv)  des  observatoires  de  la  biodiversité.  Elle  pourrait  se  positionner  en  miroir  de l’infrastructure européenne LIFEWATCH à laquelle la France ne participle pas actuellement. 

 

9  

Synopsis:Infrastructures  et  organisations  internationales  de  la  feuille  de  route  2016  proposées  pour renouvellement par AllEnvi : 

Concordia Station polaire internationale Antarctique  FOF Flotte Océanographique Française  SAFIRE Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement   CEPMMT (ECMWF) ‐ Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme 

  IODP/ECORD European Consortium for Ocean Research Drilling  RESIF/EPOS Réseau sismologique & géodésique français/ European plate observatory system 

  EMSO European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatory  EURO‐ARGO Réseau in‐situ global d’observation des océans  ILICO Infrastructure Littorale et Côtière (miroir d’une IR européenne I3 JERICO) 

  ICOS Integrated Carbon Observation System  IAGOS In‐service Aircraft for Global Observing System  ACTRIS France ‐ IR ATMO   CLIM‐ERI  France ‐  CLIM‐ERI  Earth’s  Climate  system  Modelling  ‐  European  Research 

Infrastructure  

OSCAR Zone Critique (contribution au projet ESFRI 2018 : E‐LTER)  

ANAEE Analyses et Expérimentations sur les Ecosystèmes   ECOTRONS Dispositif expérimental et instrumenté en écologie  PHENOME EMPHASIS France Réseau français de phénotypage des plantes ‐ Co‐porté par  le 

domaine Biologie Santé   RECOLNAT Collections d'histoire naturelle   RARE Ressources Agronomiques pour la Recherche   EMBRC Centre National de Ressources Biologiques Marines  (Porté par  le domaine Biologie 

Santé)  

IR Système Terre en projet : Pôle de données en observation du Système Terre  ECOSCOPE Pole de données des Observatoires de Recherche sur la Biodiversité 

   

10  

 Analyse  des  infrastructures  et  dispositifs  du  domaine Atmosphère CS Ocean Atmosphère CNRS‐INSU  

   

11  

Analyse des  infrastructures et dispositifs du domaine Ocean CS Ocean Atmosphère CNRS‐INSU