Post-doctoral position (M/F) to study the benefits and drawbacks of AGRI-PV on the nexus food-water-energy.

Le but de la personne recrutée est d'intégrer un module pour l'agriculture photovoltaïque au sein d'un réseau dans le modèle climatique régional RegIPSL, qui couple le modèle de surface terrestre ORCHIDEE avec le modèle atmosphérique à méso-échelle WRF. L'objectif est de modéliser l'impact des panneaux photovoltaïques sur l'écoulement, le rayonnement et la thermodynamique au-dessus et en dessous des panneaux, c'est-à-dire dans un modèle à deux couches, avec l'objectif ultime d'analyser le nexus eau-énergie-alimentation à l'échelle régionale sous les conditions climatiques actuelles et futures.

Une attention particulière sera accordée à la modélisation des interactions entre les panneaux et les flux de surface, en fonction des conditions atmosphériques et de la hauteur et de l'orientation des panneaux. Une fois le couplage établi, l'objectif sera de produire des simulations climatiques à une résolution kilométrique sur un domaine couvrant une variété de climats (semi-aride à tempéré) afin de mieux estimer les rétroactions entre les systèmes AGRI-PV et le climat régional et ainsi analyser l'impact de l'ajout de panneaux photovoltaïques aux terres agricoles selon divers critères, y compris la production primaire, la production d'énergie et l'utilisation de l'eau.

Le modèle régional couplé IPSL associe le modèle atmosphérique WRF au modèle de surface continental ORCHIDEE, qui simule le cycle de l'eau de surface et souterrain, le cycle du carbone et la dynamique des plantes pour plusieurs types de cultures. RegIPSL peut être exécuté à des résolutions très élevées (~3 km), permettant une représentation précise des hétérogénéités de surface et une meilleure modélisation des processus convectifs en été.

L'impact des changements dans le rayonnement visible et infrarouge, les flux de précipitations atteignant le sol, le ruissellement et les flux turbulents au-dessus des zones couvertes de panneaux photovoltaïques sur la dynamique et la structure de la couche limite sera évalué à des échelles locales et régionales à l'aide de simulations réalisées avec RegIPSL en mode convection explicite couvrant plusieurs années, ainsi que la paramétrisation à l'échelle sub-grille pour l'agriculture photovoltaïque à développer.

La paramétrisation sera développée sur la base des travaux déjà réalisés dans ORCHIDEE à l'IPSL et en utilisant un modèle à deux couches intégré dans ISBA à INRAE/ISPA, ainsi que des observations du site SIRTA, où des mesures de turbulence et de variables météorologiques sont effectuées sur une plateforme de référence et sur une plateforme équipée de panneaux photovoltaïques sous lesquels de l'alfalfa et du blé ont été plantés. Les observations obtenues sur un autre site de mesure près de Bordeaux seront également utilisées.

Le candidat retenu aura les responsabilités suivantes :

• Analyser les observations SIRTA collectées au cours des 15 derniers mois pour estimer l'impact des panneaux photovoltaïques sur les processus turbulents locaux.
• Utiliser les installations du site de Salaunes, près de Bordeaux, pour affiner le modèle à deux couches développé à INRAE/ISPA afin qu'il prenne mieux en compte les interactions entre les panneaux et l'écoulement d'air, ainsi qu'entre les panneaux et le rayonnement, lorsque les conditions atmosphériques et la hauteur/l'orientation des panneaux varient.
• Intégrer le modèle dans WRF-ORCHIDEE.
• Présenter ce développement dans une publication et lors des réunions du groupe AGRIPV, et, si possible, lors d'une conférence internationale.
• Réaliser une simulation utilisant le modèle RegIPSL sur une zone d'étude couvrant la France (à discuter) avec et sans ce nouveau module.
• Participer à l'analyse des deux simulations, en se concentrant sur les changements observés en termes de température, d'humidité, de précipitations, de production primaire et de production d'énergie.

Les indicateurs développés dans les autres WP du projet seront analysés.

Le candidat doit avoir un doctorat en sciences atmosphériques avec un intérêt et une expérience dans les domaines suivants :

• Mécanique des fluides, dynamique des flux, turbulence.
• Interactions entre la surface terrestre et l'atmosphère et dynamique de la couche limite.
• Modèles de prévision météorologique ou modèles climatiques (globaux ou régionaux).

Compétences requises :

• Bonnes compétences en anglais écrit et parlé.
• Maîtrise de l'environnement Linux avec connaissance de la programmation shell, FORTRAN, Python ou R, et expérience de travail avec des fichiers NetCDF.