MultiFloodImpact : Jumeaux numériques probabilistes intégrés des inondations fondés sur l'observation de la Terre, pour l'évaluation des risques et des impacts socio-économiques dans un contexte de changement climatique

Les inondations figurent parmi les risques naturels aux conséquences humaines et socio-économiques les plus importantes, appelées à s'accentuer dans un contexte de changement climatique. Parallèlement, l'essor de l'observation de la Terre (EO) et des nouvelles missions satellitaires offre des capacités inédites pour observer les surfaces inondées, les niveaux d'eau et la topographie. Le projet de thèse MultiFloodImpact vise à exploiter conjointement ces observations et la modélisation hydrodynamique pour développer une nouvelle génération de jumeaux numériques probabilistes des inondations, capables de quantifier les aléas, leurs incertitudes et leurs conséquences socio-économiques. La recherche reposera sur quatre axes scientifiques étroitement intégrés. Les observations multi-missions — notamment Sentinel-1/2/6, SWOT, Pléiades et CO3D — seront d'abord exploitées pour reconstruire la topographie et la géométrie des plaines inondables, caractériser les états hydrauliques et construire puis évaluer les modèles hydrodynamiques. Une hiérarchie de modèles multi-fidélité, allant de simulations 2D haute résolution à des représentations hydrauliques simplifiées, sera ensuite développée afin de concilier réalisme physique et coût de calcul. Des méthodes avancées de quantification des incertitudes et de réduction de variance, en particulier les Approximate Control Variates et l'Importance Sampling (ACV-IS), exploiteront les corrélations entre ces différents modèles afin d'optimiser le budget de calcul et d'estimer efficacement les probabilités d'événements rares. L'originalité de MultiFloodImpact réside également dans l'intégration, au sein d'un même cadre probabiliste, des processus physiques et de leurs conséquences pour les sociétés. Les situations critiques ne seront donc pas uniquement définies à partir de variables hydrauliques telles que la hauteur ou la vitesse de l'eau, l'étendue et la durée de l'inondation ou le dépassement de digues. Elles intégreront également la vulnérabilité et l'exposition des populations, des infrastructures critiques, de l'agriculture et des activités économiques. Le jumeau numérique permettra ainsi de passer de la probabilité d'un aléa à la probabilité de ses impacts, afin de produire une information directement pertinente pour l'évaluation des risques et l'adaptation au changement climatique. La méthodologie sera développée et évaluée sur quatre sites aux caractéristiques hydrologiques, environnementales et socio-économiques contrastées : la Garonne près de Marmande, l'Alzette au Luxembourg, l'Ohio aux États-Unis et la plaine inondable du Mékong autour de Phnom Penh au Cambodge. Ces démonstrateurs permettront d'étudier la robustesse et la transférabilité du cadre proposé, depuis des bassins européens fortement instrumentés jusqu'à des régions où l'observation satellitaire constitue une source d'information essentielle. La thèse sera menée en codirection internationale entre le CECI/CERFACS à Toulouse et le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST). Le doctorant ou la doctorante bénéficiera d'un environnement fortement interdisciplinaire associant hydrodynamique numérique, télédétection satellitaire, intelligence artificielle, calcul haute performance, quantification des incertitudes et analyse des impacts socio-économiques. Les séjours de recherche entre les deux institutions favoriseront l'acquisition de ce profil multidisciplinaire. À terme, MultiFloodImpact vise à transformer les observations satellitaires en informations probabilistes directement mobilisables pour la gestion des risques, la résilience des infrastructures, l'adaptation au changement climatique et le développement de futurs services climatiques. École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Direction : Sophie RICCI Financement : MSCA COFUND BEST