Parcours Hydroressources et Qualité des Milieux 1re et 2e années

Chaque année, l'humanité déverse dans l'environnement des quantités de composés chimiques, en particulier organiques, dont certains peuvent avoir un impact environnemental loin de leurs lieu d'émission (dans l'espace ou dans le temps).

L'objectif de ce cours est d'apprendre à analyser des problèmes environnementaux, à estimer les phénomènes les plus importants et à fournir des réponses approchées de premier ordre à ces problèmes. Ceci passe par :

- définir un modèle simple pour évaluer le devenir de composés chimiques dans l’environnement: modèles de boites
- résoudre ce type de modèle, si besoin numériquement (python)
- Comprendre comment / où trouver des données permettant de paramétrer ces modèles
- Connaître quelques méthodes d’évaluation des incertitudes de vos modèles numériques
- Développer un peu de bon sens environnemental

## Prérequis

- une bonne compréhension des concepts physiques de base: conservation de la masse, analyse dimensionnelle...
- maths de base: équation différentielel d'ordre 1, équations couplées.
- bases de chimie: notion de molécule, équilibre de phase, adsorption

## Langue d'enseignement

- tous les documents de cours sont disponibles en anglais et en français
- la plupart des activités se déroulent en groupe, et les groupes travaillent soit en anglais, soit en français, selon les personnes présentes - il y a toujours au moins un groupe français et au moins un groupe anglais.

Every year, mankind emits into the environment large quantities of chemical compounds, notably organic ones, some of which may have an environmental impact far from where or when they were emitted.

The primary objective of this course is to learn how to analyse environmental problems, to estimate the most important phenomena and to provide first-order approximate answers to these problems. By the end of the course, you should:

- Be able to define a simple model to evaluate the fate of chemical compounds in the environment: box models
- Be able to solve this type of model, if necessary numerically with a common tool (python)
- Understand how / where to find data to configure these models
- Know some methods for evaluating the uncertainties of your numerical model
- Develop some environmental common sense

## Prerequisites

- a good understanding of basic physical concepts: conservation of mass, dimensional analysis...
- basic math: first order differential equation, coupled equations.
- basic chemistry: notion of molecule, phase equilibrium, adsorption

## Teaching language

- all courses documents are available in both english and french
- most activities are group-based, and groups work either in english or french depending on people present - there is always at leas a french group and at least an english group

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Quelles sont les problématiques scientifiques associées à la variabilité climatique et environnementale ?
Comment se décline cette variabilité aux échelles globale, régionale et locale ?
Avec quels outils statistiques peut-on la décrire ?

Ce cours vise, par le biais de travaux pratiques sur machine, à aborder ces questions.

L'objectif est ici de pouvoir acquérir :
une culture des sciences du climat et de l'environnement
une connaissance des outils de la statistique pour décrire la variabilité climatiques et environnementale
des compétences sur plusieurs langages de traitement de données (R et Python) dans une environnement numérique ergonomique (Jupyter Notebook)

Pré-requis: Notions de programmation et de statistiques

Langage: Français et anglais

What are the scientific issues associated with climate and environmental variability?
How does this variability play out on global, regional and local scales?
With which statistical tools can we describe it?

This course aims, through practical work on a machine, to address these questions.

The objective is to acquire :
a culture of climate and environmental sciences
a knowledge of statistical tools to describe climate and environmental variability
skills in several numerical data treatment languages (R and Python) in an ergonomic programming environment (Jupyter

Prerequisites: Basic skills in programming and statistics

Language: French and English

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Cette UE traite des processus fondamentaux qui contrôlent le comportement des polluants métalliques (e.g. Zn, Pb, As, Ag, Cr, U, Fe, Mn...) et des nutriments (nitrate, phosphate…) dans les sols, les nappes phréatiques, les eaux des mines, les lacs, et les eaux usées. Dans la première partie les processus fondamentaux conditionnant la mobilité / réactivité de ces polluants, et leur solubilité et toxicité sont abordés, c’est-à-dire la respiration bactérienne et la chaîne redox, les paramètres conditionnant leur rétention (surface spécifique, densité/nature/structure/force des sites reactifs, pH) et leurs modes d’interaction avec les solides (complexation/échange ionique/hydrophobie) sont traités, et exemplifiés.
La deuxième partie du module est dédiée à l’illustration de la matière enseignée, c’est-à-à-dire dédiée à la visite de deux sites miniers à embase respectivement sulfurée et carbonatée et les problématiques de gestion environnementale techniques et sociétales. Cette visite est suivie de trois jours de travaux pratiques en laboratoire avec l’étude en petits groupes des teneurs métalliques des sols échantillonnés, la composition et la DBO d’eaux usées et la réactivité complexante de la matière organique réactive des sols. Une lecture avec rendu oral de publications scientifiques afférente est intégrée.

Langage: Cours en anglais, transparents en français, la sortie 'mines' par contre est en français. Un résumé du cours sur 50 pages écrites en anglais et français est distribué en début du cours.

This course deals with the fundamental processes that control the behavior of metallic pollutants (e.g. Zn, Pb, As, Ag, Cr, U, Fe, Mn...) and nutrients (Nitrate, phosphate...) in soils, groundwater, mine waters, lakes, and wastewaters. In the first part, the fundamental processes conditioning the mobility/reactivity of these pollutants, and their solubility and toxicity are discussed, i.e. bacterial respiration and the redox chain, the parameters conditioning their retention (specific surface, density/nature/structure/strength of the reactive sites, pH) and their modes of interaction with solids (complexation/ionic exchange/hydrophobicity) are treated, and exemplified.

The second part of the module is dedicated to the illustration of the taught subject, i.e. dedicated to the visit of two respectively sulphide and carbanate-based mining sites and the associated societal, environmental and technical management problems and outcomes. This visit is followed by three days of practical work in the laboratory with the study in small groups of the metal content of the sampled soils, the composition and the BOD of wastewater and the complexing reactivity of reactive soil organic matter. A reading and oral presentation of related scientific publications is included.

Language: Course in English, overheads in French, the 'mines' sites visit ans sampling is in French. A 50-page course summary written in English and French is distributed at the beginning of the course.

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Ce cours en 4 parties aborde un domaine et des connaissances utiles à la fois pour les parcours Professionnel et Recherche.
1. Hydrologie physique, processus (Cédric Legoût)
L'objectif de cette partie est de comprendre la genèse et les temps caractéristiques des écoulements de l'eau et des matières associées dans les bassins versants. Sont décrits :
•les différents processus (interception, évapotranspiration, ruissellement, infiltration, percolation dans la zone non saturée des sols, écoulements souterrains saturés) contribuant aux écoulements aux exutoires des bassins versants en étiage et en crue;
•pour chacun de ces processus, les formulations empiriques et à base physique utilisées dans les approches de modélisation;
•l'intérêt de l'hydrochimie pour mieux comprendre la dynamique des processus hydrologiques.
2. Hydrologie de l'ingénieur (Théo Vischel)
L'objectif est de donner les notions hydrologiques permettant d'aborder les problématiques de prédétermination des crues dans un cadre opérationnel :
•analyse de la relation pluie-débit;
•application des méthodes de prédétermination des crues.
3. Hydraulique à surface libre et hydraulique fluviale (Matthieu De Linares)
L’objectif est de donner les éléments de mécanique des fluides utiles pour l'étude et la pratique des problèmes de l'hydraulique fluviale :
•perte de charge et courbe de remous;
•écoulements graduellement variés;
•chocs et transitions de régime hydraulique;
•gravité, inertie et frottement : écoulements non permanents à surface libre;
•transport solide et morphologie fluviale; étude de quelques impacts.
4. Hydraulique en charge (Jean-Pierre Vandervaere)
L’objectif est de présenter les conditions et lois d’écoulement dans les conduites, les circuits d’écoulement gravitaires ou de refoulement avec pompes, utiles pour l’étude de tout système hydrologique anthropisé :
•puissance hydraulique;
•pertes de charge linéaires et singulières;
•choix de turbines et de pompes;
Pré requis recommandés
Cours d’hydrologie de L3 STE-UGA ou bases en mécanique des fluides
Langue
Le cours est dispensé en français. Des compléments en anglais sont apportés si nécessaire aux étudiants non francophones.

This 4-part course covers an area and knowledge useful for both the Professional and Research tracks.
1. Process-based hydrology (Cédric Legoût)
The objective is to understand the genesis and characteristic time scales of water flows and associated matter in catchments. The following are described:
•various processes (interception, evapotranspiration, overland flow, infiltration, percolation in the vadose zone, groundwater flows);
•empirical and physically based laws used in numerical models to describe hydrological processes;
•the interest of hydrochemistry to better understand the dynamics of hydrological processes.
2. Engineering Hydrology (Théo Vischel)
The objective is to provide the hydrological concepts allowing to approach the problems of flood predetermination in an operational framework:
•rainfall runoff analysis;
•application of flood predetermination methods.
3. Open-channel flows (Matthieu De Linares)
The objective is to provide the elements of fluid mechanics useful for the study and practice of river hydraulics problems:
•head loss, swirl and eddies;
•gradually varied flows;
•hydraulic jumps and regimes;
•gravity, inertia and friction;
•solid transport and fluvial morphology.
4. Hydraulics (Jean-Pierre Vandervaere)
The objective is to present the laws used to describe flows in gravity or pumped circuits, useful for the study of any anthropised hydrological system:
•hydraulic power;
•major and minor head losses;
•choice of turbines and pumps in circuits;
Recommended prerequisites
L3 STE-UGA hydrological courses or basic fluid mechanicss
Language
The course is taught in French. Supplements in English are provided if necessary for non-French speaking students.

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Ce cours est une introduction à l'utilisation de méthodes de prospection géophysique basiques (sismique réfraction, soundage électrique, cartographie EM). Un effort est fait vers le traitement et l'acquisition des données sur le terrain et surtour leur interprétation en termes géologiques et hydrologiques dans des milieux simples.

This course is an introduction to the use of basic geophysical prospecting methods (seismic refraction, electrical sounding, EM mapping). An effort is made towards the processing and acquisition of data in the field and especially their interpretation in geological and hydrological terms in simple environments.

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Géochimie des contaminants II) modélisation PHREEQC.

Ce module facultatif s’adresse aux étudiants souhaitant approfondir leurs connaissances dans le comportement des métaux dans les sols et eaux naturels et dans les environnements miniers. Il est basé sur le logiciel PHREEQC qui fait référence dans le monde scientifique et qui est librement accessible. Les premières séances sont dédiées à l’apprentissage pas à pas du logiciel en salle et en séances tutorées, les séances suivantes sont dédiées à la modélisation de processus de spéciation à l’équilibre dans les sols et les nappes (hydrolyse, diagrammes Eh-pH, complexation et toxicité, transfert réactif 1D de pollutions dans les sols, processus redox) et de processus miniers (drainage minier acide, génèse d’un réservoir minier, solubilité f(T, p)). Les deux dernières séances sont dédiés à des projets élaborés par les étudiants en binôme.
Language : anglais, notices bilingues

This optional module is intended for students wishing to deepen their knowledge of the behavior of metals in natural soils and waters and in mining environments. It is based on the PHREEQC geochemical modeling software which is a reference in the scientific world and is freely available. The first sessions are dedicated to the step-by-step learning of the software in the classroom and in tutored sessions, the following sessions are dedicated to the modeling of equilibrium speciation processes in soils and groundwater (hydrolysis, Eh-pH diagrams, complexation and toxicity, 1D reactive transfer of pollutions in soils, redox processes) and mining processes (acid mine drainage, genesis of a mining reservoir, solubility f(T, p)). The last two sessions are dedicated to projects elaborated by the students in pairs.
Language: English, bilingual notices.

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Ce cours est une introduction à la mécanique des fluides. Elle aborde classiquement des notions d'hydrostatique, de cinématique du fluide, établit l'équation d'Euler du fluide parfait, et démontre les formules de Bernoulli. Le fluide visqueux est ensuite traité, et les équations de Navier-Stokes sont établies et résolues dans des cas classiques simples (écoulement de Couette, etc.). La turbulence est abordée lors d'une séance de travaux pratiques de 3 heures, dans la soufflerie turbulente du LEGI.

Cet enseignement est enseigné sous forme d'un cours/TD de 21h accompagne d'un TP de 3h.

L'examen terminal est un devoir écrit en temps limité. Le contrôle continu est un devoir écrit à faire à la maison.

This course provides basics in fluid mechanics. This includes hydrostatic, fluid kinematics and Euler equation for ideal fluid. Bernoulli formula are then derived and examples of application are presented. The case of non-ideal fluid and Navier-Stokes formula are afterwards established. The NS equations are solved for classical simple cases (e.g. Couette flow). Turbulence is shortly introduced during a 3h practical course held in the turbulent wind tunnel of LEGI laboratory.

This course comprises 21h of CM/TD, and a 3h practical course.

The final exam is a 2h examination. The "controle continu" is a written homework.

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L’atelier de rentrée vise à mettre en perspective votre projet professionnel et la variété des sciences de la terre, en s’appuyant sur des conférences, les soutenance des stages courts de la promotion précédente, et 3 jours de terrain introductif.

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Ce module traite de l’écoulement en milieu poreux saturé. On enseigne dans un premier temps l’écoulement naturel de l’eau (élaboration de cartes piézométriques, détermination de lignes de courant, discrimination des systèmes d’écoulement, variation des réserves, calcul des bilans de masse, Darcy, etc.). La deuxième partie traite de la perturbation anthropique de l’écoulement naturel (hydrodynamique des puits et conséquence sur l’aquifère et son fonctionnement, e.g. essais de pompage ; élaboration de solutions analytiques avec un logiciel dédié sous Python). La troisième partie traite du transfert de masse en solution (devenir des contaminants et traceurs anthropiques dans l’aquifère). Des enseignements pratiques sur des cas réels sont fournis (mise en place de systèmes de dépollution, production d’eau, prédiction du devenir des polluants (sorption, dégradation).

This module deals with flow in saturated porous media. The first part teaches the natural flow of water (development of piezometric maps, determination of streamlines, discrimination of flow systems, variation of reserves, calculation of mass balances, Darcy, etc.). The second part deals with the anthropic disturbance of the natural flow (hydrodynamics of wells and consequences on the aquifer and its functioning, e.g. pumping tests; development of analytical solutions with a dedicated Python-based software). The third part deals with mass transfer in solution (fate of contaminants and anthropogenic tracers in the aquifer). Practical lessons on real cases are provided (implementation of pollution control systems, water production, prediction of the fate of pollutants (sorption, degradation).

Language : français // Language : french

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Préparer l’étudiant aux métiers visés par la formation, autant les métiers de chercheur que ceux de chargés d’étude dans le privé. Formulation d’un CV, entraînement aux entretiens d’embauche, la structuration d’une publication scientifique et d'un rapport d'études, la connaissance des outils de recherche et de mise en forme d’une publication, un enseignement sur le fonctionnement des bureaux d’étude et de la législation en vigueur font partie de cette préparation. Nous insistons sur le fait que les futurs thésards ou ceux qui entrent directement dans le monde du travail doivent connaître les deux mondes.

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Le manteau neigeux est une composante essentielle et singulière du système climatique terrestre. Il forme un interface entre l’atmosphère et le sol, lieu d’intenses échanges de masse (eau/glace), d’énergie (radiative, turbulente), et d’espèces chimiques (azote, ...). Il joue ainsi un rôle important en hydrologie de montagne (ressource en eau, …), en écologie, pour le régime thermique des sols (pergélisol), etc.

Le stage “neige et atmosphère au Lautaret” vise à observer le manteau neigeux alpin et l’atmosphère sous plusieurs angles: bilan de masse et d’énergie de la surface, nivologie, thermique, chimie. L’objectif est d’acquérir de connaissances nouvelles sur la neige et les problématiques associées ainsi que des compétences techniques et expérimentales.

Ce stage insiste sur l’autonomie et la mise au pratique avec l’utilisation d’instruments utilisés en recherche et le traitement de données afin d’aboutir à des résultats scientifiques élaborés. Vous serez en groupe de 3, et conduirez un grand nombre d’observations pendant le stage, puis les traiterez pour enfin présenter l’ensemble sous forme de posters, ce qui constitue l’examen final.

Le stage se déroule chaque année fin février ou début mars au Col du Lautaret (2100 m.a.s.l) sur 6 jours, pendant lesquels vous aborderez:

- cartographie de l’épaisseur du manteau neigeux (GPS, GPR, 2 x 0.5 jour)
- étude manteau neigeux: puit de neige, stratigraphie, métamorphisme (2 x 0.5 jour)
- régime thermique (0.5 jour).
- albédo de l anieg et bilan d’énergie (0.5 jour).
- ozone atmospherique (0.5 jour).
- optique de la neige (0.5 jour).
- traitement de données et interpretation (0.5 jour)

Ce stage est aussi ouvert à des étudiants/professionals internationaux (Master, PhD), selon les places libres, et est une bonne occasion d’ouverture dans un cadre magnifique et sympathique.

Pré-requis : Connaissances de base en physique de l'environnement

Langue(s) : Français

The snowpack is an essential and unique component of the Earth's climate system. It forms an interface between the atmosphere and the ground, a place of intense exchanges of mass (water/ice), energy (radiative, turbulent), and chemical species (nitrogen, ...). It thus plays an important role in mountain hydrology (water resources, etc.), in ecology, in the thermal regime of the soil (permafrost), etc.

The course "Snow and atmosphere at Le Lautaret" aims at observing the alpine snow cover and the atmosphere from several angles: mass and energy balance of the surface, nivology, thermics, chemistry. The objective is to acquire new knowledge on snow and associated problems as well as technical and experimental skills.

This internship emphasizes autonomy and practical application with the use of instruments used in research and data processing in order to achieve elaborate scientific results. You will be in groups of 3, and will conduct a large number of observations during the internship, then process them to finally present the whole in the form of posters, which constitutes the final exam.

The course takes place every year at the end of February or the beginning of March at the Col du Lautaret (2100 m.a.s.l) over 6 days, during which you will address

- snowpack thickness mapping (GPS, GPR, 2 x 0.5 days)
- snowpack study: snow wells, stratigraphy, metamorphism (2 x 0.5 days)
- thermal regime (0.5 day).
- albedo of the anieg and energy balance (0.5 day).
- atmospheric ozone (0.5 day).
- snow optics (0.5 day).
- data processing and interpretation (0.5 day)

This course is also open to international students/professionals (Master, PhD), depending on available places, and is a good opportunity to open up in a beautiful and friendly environment.

Recommended prerequisites :
Basic knowledge of environmental physics

Language(s) : French

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Le stage hydrologie-hydrométéorologie se déroule en Ardèche et s’appuie sur les bassins versants expérimentaux du Gazel et de la Claduègne, suivis en continu depuis 2011 dans le cadre de l’Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (http://www.earth-syst-sci-data-discuss.net/essd-2016-32/) pour la compréhension des processus conduisant à la formation des crues éclairs. À travers une dizaine d’ateliers organisés par groupe de 5 à 6, les étudiants ont l’occasion de mettre en pratique certains cours théoriques, de tester des applications de l’hydrologie opérationnelle et de se familiariser avec une étude intégrée du bassin versant qui associe l’hydrologie, la météorologie, la pédologie, la géophysique, la géochimie, l’écologie et la géomorphologie. Les ateliers sont animés par des enseignants-chercheurs et des chercheurs de l’Observatoire des Science de l’Univers de Grenoble (http://www.osug.fr/), en particulier de l’Institut des Géosciences de l’Environnement (http://www.ige-grenoble.fr/).

Les objectifs sont de : i) se confronter à des mesures in situ dans un environnement changeant et des conditions météorologiques variables pour répondre à des questionnements de type « travaux pratiques » dans un contexte où les mesures effectuées servent à enrichir la base de données du site d’observation et des projets de recherche en cours sur le site ; ii) se constituer une vision globale du fonctionnement d’un bassin versant incluant le cycle de l’eau, les flux de matière et d’énergie associés à l’eau et les liens avec le monde du vivant (biodiversité).

Le rendu du stage se fait sous la forme d’un rapport de stage collectif d’une trentaine de pages (un rapport rendu par chaque groupe) constitué de compte-rendu des ateliers suivis pendant le stage et d’une note de synthèse individuelle reflétant le fonctionnement hydrologique du bassin de la Claduègne tel qu’il a été perçu par chaque étudiant(e) à l’issu du stage de terrain.

This hydrology trainee course occurs on the ‘Gazel’ and ‘Claduègne’ watershed sites in the French Ardèche department. To note that the landscapes are appreciated not only from hydrologists but also from tourists of the entire planet. The investigated watersheds are monitored since 2011 by the ‘Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais’ (http://www.earth-syst-sci-data-discuss.net/essd-2016-32/) for a better understanding of the processes leading to the flash floods, and associated improvement of their prediction. Teaching occurs on site in small group (5-6 students) workshops and combines both theoretical and practical training and on-site hypothesis testing. Teaching focuses on an integrated understanding approach, that means the transmission of watershed-relevant hydrological, meteorological, pedological, geophysical, geochemical, ecological and geomorphological knowledge. Courses are performed by the staff of observatory researchers and professors (http://www.osug.fr/) in their respective domain of their specialized knowledge, the Environmental Geosciences Institute (http://www.ige-grenoble.fr/) is specifically involved.

Langue d’enseignement / Teaching language: french, with english support, see the ‘Hydroressource’ main page.

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En géosciences, il est extrêmement important de quantifier la précision des mesures des variables environnementales utilisées pour une analyse plus approfondie. La question importante qui se pose à chaque personne qui réalise des mesures est la suivante: "Comment comparer différentes mesures et comment gérer les incertitudes de différents systèmes d'observation?" Cette question a un lien direct avec les outils statistiques (estimation des erreurs, quantification de la signification statistique à l'aide de tests paramétriques et non paramétriques, analyse de corrélation, etc.) largement utilisés en géosciences. Dans ce module, nous fusionnerons la théorie et la pratique pour fournir une vision de bout en bout de l'estimation de la précision des mesures.

Une application pratique de cette vision sera proposée autour de l’instrumentation hydro-climatologique, et particulièrement de la mesure du débit des rivières. Nous verrons les équipements et les méthodes permettant la construction de chroniques temporelles de débit (mesure de hauteur, jaugeages, courbe de tarage), en détaillant les incertitudes associées à chaque étape.

In geosciences it is critically important to quantify the accuracy of measurements of environmental variables used for further analysis. Important question, coming to every people performing measurement is, ‘How you can compare different measurements and how to handle with the uncertainties of different observational systems’? This question has a direct link to statistical tools (errors estimation, quantification of statistical significance using parametric and non-parametric tests, correlation analysis, etc.) widely used in geosciences. In this module we will merge the theory and practice for providing end-to-end vision of the estimation of accuracy of measurements.

A practical application of this vision will be proposed around hydro-climatological instrumentation, and particularly the measurement of river flow. We will see the equipment and the methods allowing the construction of time-series of discharge (measurement of height, gauging, rating curve), by detailing the uncertainties associated with each stage.

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L’objectif de cet enseignement est de faire comprendre le réacteur chimique qu’est l’atmosphère pour décrire les principales pollutions qui l’affectent.

La première partie du cours est constituée par des rappels concernant la structure de l’atmosphère et sa composition en insistant sur la diversité de cette composition. Les notions de puits, de source et de temps de vie sont également rappelées et illustrées par des exemples atmosphériques où les temps de vie sont mis en regard des temps de transport qui peuvent être observés dans les différentes couches atmosphériques. L’importance des situations d’inversion de température dans l’instauration des épisodes de pollution est illustrée avec des exemples de pollution concernant, notamment, le bassin grenoblois.

Dans une deuxième partie, les moyens de quantifier les processus (dépôts, réactions chimiques ou photochimiques) responsables de l’élimination ou de la formation des principaux polluants atmosphériques sont décrits: unités, cinétique chimique et photochimique appliquée à l’atmosphère, calcul de concentrations, etc.

Les différents types de pollution que peut subir l’atmosphère sont enfin abordés :

-        Les différents types d’épisode de pollution de l’air

-        Notion réglementaires : ASQAA, seuils d’information et d’alerte, mesures publiques de régulation …

-        Pollution particulaire et aspects de santé publique

-        Pluies acides et SMOG de Londres

-        Pollution urbaine à l’ozone (SMOG photochimique)

-        Couche d’ozone et trou d’ozone : un exemple de pollution globale

La dernière séance de cours est destinée à préparer le mini-stage de 4 jours qui a lieu dans le courant du mois de mars. L’objectif de ces 4 jours est de permettre aux étudiants, regroupés en binômes ou trinômes, de réaliser la mesure de certains parmi les polluants les plus représentatifs des zones urbaines : ozone, oxydes d’azote et composés organiques volatils. Au-delà des mesures qui pourront être réalisées, notre objectif, au travers de ce mini-stage, est de faire prendre conscience des particularités et difficultés que peuvent représenter les mesures environnementales en général et celles atmosphériques en particulier. Le mode opératoire permettant de réaliser les prélèvements atmosphériques et les analyses est fourni aux étudiants qui auront par ailleurs tout loisir de définir eux-mêmes les questions auxquelles ils souhaitent répondre avec les mesures qu’ils réaliseront (nombreuses possibilités pour la mesure d’un polluant donné).

Pré-requis : Il est conseillé -mais pas obligatoire- d’avoir suivi l’UE Géochimie Organique du semestre 7. Les connaissances requises en chimie n’excèdent pas celles enseignées au lycée ou en première année de Licence.

Langue(s) : Français

The objective of this teaching is to make understand the chemical reactor that is the atmosphere to describe the main pollutions which affects it.

The first part of the course is made up of reminders concerning the structure of the atmosphere and its composition by insisting on the diversity of this composition. The notions of sink, source and lifetime are also recalled and illustrated by atmospheric examples where the lifetimes are compared to the transport times that can be observed in the different atmospheric layers. The importance of temperature inversion situations in the establishment of pollution episodes is illustrated with examples of pollution concerning, in particular, the Grenoble basin.

In a second part, the means to quantify the processes (deposition, chemical or photochemical reactions) responsible for the elimination or formation of the main atmospheric pollutants are described: units, chemical and photochemical kinetics applied to the atmosphere, calculation of concentrations, etc.

Finally, the different types of pollution that can affect the atmosphere are discussed:

- The different types of air pollution episodes

- Regulatory concepts: ASQAA, information and alert thresholds, public regulation measures...

- Particulate pollution and public health aspects

- Acid rain and SMOG in London

- Urban ozone pollution (photochemical SMOG)

- Ozone layer and ozone hole: an example of global pollution

The last class is intended to prepare the 4-day mini-internship that will take place in March. The objective of these 4 days is to allow the students, grouped in pairs or triples, to carry out the measurement of some of the most representative pollutants of urban areas: ozone, nitrogen oxides and volatile organic compounds. Beyond the measurements that can be carried out, our objective, through this mini-course, is to make people aware of the particularities and difficulties that environmental measurements in general and atmospheric measurements in particular can represent. The operating mode allowing to carry out the atmospheric samples and the analyses is provided to the students who will have moreover any leisure to define themselves the questions which they wish to answer with the measurements which they will carry out (many possibilities for the measurement of a given pollutant).

Prerequisites: It is recommended -but not mandatory- to have followed the Organic Geochemistry course in semester 7. The required knowledge in chemistry does not exceed that taught in high school or in the first year of the Licence.

Language(s) : French

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Introduction théorique et pratique à l’observation de la Terre depuis l’espace et aux Systèmes d’Information Géographique (SIG). Analyse, traitement avec le logiciel libre QGIS. Les cours sont associés à des TP en salle informatique sur le logiciel QGIS. A cela s'ajoute la réalisation d'un projet (parmi une liste de sujets proposés par les enseignants) en petit groupe d'étudiants, pour lequel les étudiants peuvent être aidés par un enseignant durant trois séances de 3h en salle informatique.

La structure du cours est la suivante :

la première partie est commune à tous les étudiants (de janvier à février, jusqu'au vacances d'hiver)

+ Introduction aux SIG
+ introduction aux bases de la télédetection
+ Méthodes de classification

La deuxième partie du cours dépend du parcours suivi par les étudiants :

Pour les parcours de type Terre Solide :

+ Télédétection et SIG appliqués à la géologie.
+ Télédétection et SIG appliqués à la géophysique
+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales
+ Télédétection et SIG appliqués à la planétologie

Pour les parcours de type Enveloppe Fluide :

+ Télédétection et SIG appliqués aux surfaces continentales/
+ Télédétection et SIG appliqués aux Modèle Numérique de Terrain :
+ Télédétection et SIG appliqués à l'atmosphère.
+ Télédétection et SIG appliqués à l'océan.

Dans cette deuxième partie, en parallèle de ces enseignements, les étudiants font un projet personnel en petit groupe pour avec un encadrement sur 3 séances de 3h (soit 9h).

L'évaluation se fera sur la base d'un rendu écrit sur le projet et d'un examen écrit final couvrant l'ensemble des cours et des TP.

Prérequis recommandés : Licence en sciences.

Langues d’enseignement: Anglais.

This course offers a broad and practical introduction to Earth Observation from space and to Geographic Information System (GIS). The course works on a basis of 3h lecture associated to 3h of practical class using the free software QGIS. In addition, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

The structure of the courses is the following:

The first part is common to all the students

+ Introduction to GIS
+ Basics of Remote Sensing
+ Classification methods

The second part of the course depends of the program followed by the students:

for Geophysics, Geodynamics, Georesources and Geohazards programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to geology
+ Remote-Sensing and GIS applied to geophysics
+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to planetology

for Hydro-resources and Atmosphere-Climate-Continental Landmass programs:

+ Remote-Sensing and GIS applied to continental surfaces
+ Remote-Sensing and GIS applied to Digital Elevation Surface
+ Remote-Sensing and GIS applied to atmosphere
+ Remote-Sensing and GIS applied to Ocean.

During the second part of the course, student have to do a project in small group (2-3 students) using QGIS, for which they can have support from an instructor during 3 sessions of 3h each in computer room.

Evaluation will be based on a written report about the project, and a final written exam covering all the lectures and practicals.

Language(s) : English

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L'objectif de "Environmental Records" est de comprendre les principes et la mise en œuvre de méthodes classiques de sédimentologie, chimie isotopique, minéralogie et biologie (DNA, pollen, chironomes, diatomées) appliquées à l'étude de divers enregistrements paléoenvironnementaux (sediment, peat, loess,..) pour reconstituer le paysage de l'Holocène, les migrations végétales et humaines, le changement climatique.
Le but est de reconstruire sur tout l'Holocène la qualité des eaux, la biologie du bassin versant, les paysages, les pollutions de l'eau et de l'air, la direction des courants marins et des vents et de reconstituer ainsi l'avènement depuis l'age du bronze de l'Anthropocène

Le module s'appuie sur une série de cours/exemples appliqués et inclut la réalisation d'un travail personnel sur un sujet choisi dans une liste large de thématique, ou sur un sujet autre défini avec l'étudiant(e) et les encadrants, avec rapport écrit et d'un exposé oral.

Pré-requis recommandés: Base de géochimie, et notions de géologie et sédimentologie

Langue d'enseignement:En français, avec slides en anglais

The objective of "Environmental Records" is to understand the principles and implementation of classical methods of sedimentology, isotope chemistry, mineralogy and biology (DNA, pollen, chironomids, diatoms) applied to the study of various paleoenvironnemental records (sediment, peat, loess,..) to reconstruct Holocene landscape, plant and human migration, climate change.
The aim is to reconstruct the quality of water, the biology of the catchment area, landscapes, water and air pollution, the direction of marine currents and winds throughout the Holocene and thus to reconstruct the advent of the Anthropocene since the Bronze Age

The module is based on a series of applied lectures/examples and includes a personal project on a topic chosen from a wide range of themes, or on another topic defined with the student and the supervisors, with a written report and an oral presentation.

Recommended prerequisites: Basic geochemistry, and notions of geology and sedimentology

Language of teaching: In French, with slides in English

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Ce module combine des cours de diagnostics et d’analyse du risque de sites et sols pollués, de comportement des polluants organiques, principalement les hydrocarbures, et les techniques de remédiation avec une visite d’un site pollué aux organochlorés et hydrocarbures sur lequel sont effectués des mesures in situ. Les enseignements sont délivrés par des enseignants universitaires et des professionnels du secteur de dépollution.
Deux séances sont dédiées aux rappels des pollutions métalliques délivrées l’année précédente dans le module “Géochimie des contaminants ". Un écrit de 50 pages résumant ce cours est mis à disposition. Langue : français, documents en français et anglais.

This course combines diagnosis and risk analysis of polluted sites, behavior of organic pollutants, mainly hydrocarbons, remediation and legislation with a visit to a site polluted with organochlorines and hydrocarbons. The lessons are delivered by university teachers and professionals of the depollution sector.
Two sessions are dedicated to the reminders of the metallic pollutions delivered the previous year in the module "Geochemistry of contaminants: I) interactions...". A 50 pages Fr/An written document summarizing this course is available. Language : French, documents in French and English.

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Ce module aborde sous forme de projets tutorés et plusieurs visites de sites la qualité et les propriétés des eaux potables et des eaux usées, et enseigne des techniques de traitements, de caractérisations et de mise en œuvre spécifiques (isotopes stables, essais de pompage, essais d’infiltration, suivi géochimique et hydrogéologique de la nappe du campus, assainissement non collectif).

Langue : français

This module deals with the quality and properties of drinking water and wastewater in the form of tutored projects and several site visits, and teaches specific treatment, characterization and implementation techniques (stable isotopes, pumping tests, infiltration tests, geochemical and hydrogeological monitoring of the campus water table, non collective sanitation).

Language : French

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Ce cours traite de la reconstitution (a) des écoulements souterrains, (b) des panaches de contamination et (c) des flux de chaleurs, dans les milieux poreux saturés et non saturés, aux moyens d’outils de simulation numérique (Feflow et Hydrus). Les mots-clefs associés sont modélisation directe et inverse, eaux souterraines, contamination, géothermie. Les implications pratiques et de recherche sont la modélisation de l’infiltration, de la recharge des nappes, des champs d’écoulement et du devenir des contaminants, le dimensionnement des systèmes de remédiation, des pompes à chaleur (basse et haute énergie, i.e. subsurface et profond) et des systèmes de production d’eau.Langue
Le cours est dispensé en français. Des compléments en anglais sont apportés si nécessaire aux étudiants non francophones.

Pré-requis:

* Cours d’hydrologie ou d’hydrogéologie de M1 STE-UGA ou équivalent.
* M1 STE-UGA (or equivalent) hydrological or hydrogeological courses.

This course deals with the simulation of (a) groundwater flows, (b) contamination plumes and (c) heat fluxes, in saturated and unsaturated porous media, using numerical models (Feflow and Hydrus). The associated keywords are direct and inverse modelling, groundwater, contamination, geothermal energy. The practical and research implications are the modelling of infiltration, groundwater recharge, flow fields and contaminant fate, the design of remediation systems, heat pumps (low and high energy, i.e. subsurface and deep) and water production systems.

Prerequisite:
* M1 STE-UGA (or equivalent) hydrological or hydrogeological courses.
* M1 STE-UGA (or equivalent) hydrological or hydrogeological courses.

Language
The course is taught in French. Supplements in English are provided if necessary for non-French speaking students.

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L'objectif de cette UE est de présenter l'ensemble des connaissances nécessaires à la compréhension du cycle continental de l'eau. Les variables, leurs liens entre elles et les méthodes de mesure sont présentées. Les équations de transfert et d'infiltration verticale sont présentées ensuite ainsi que quelques cas d'étude particuliers. Une séance TP porte sur un sujet à approfondir au choix parmi deux.

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Ce cours traite du transfert de matières associées à l’eau, dissoutes et particulaires, dans les eaux de surface. Il s’agit de l’érosion hydrique sur les versants, du transport solide d’éléments fins et grossiers en rivière, du transfert réactif de contaminants et de pathogènes dans les horizons de surface des sols. Sont abordés à la fois les processus et les stratégies d’aménagement ou de gestion permettant de limiter les impacts.

Pré requis  : Cours d’hydrologie hydraulique de M1 STE-UGA ou équivalent.

Langue : Le cours est dispensé en français. Des compléments en anglais sont apportés si nécessaire aux étudiants non francophones.

This course deals with the transfer in surface waters of both dissolved and particulate matter. It deals with soil erosion by water on hillslopes, solid transport of fine and coarse elements in rivers, reactive transfer of contaminants and pathogens in surface soil horizons. Both the processes and the management strategies to limit the impacts are addressed.

Recommended prerequisites : M1 STE-UGA hydrological or hydrogeological courses

Language :The course is taught in French. Supplements in English are provided if necessary for non-French speaking students.

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(i) Comprendre et modéliser les principaux processus gérant et impactant la qualité des eaux (de surface essentiellement dans ce module). (ii) Elaborer des stratégies en termes d’aménagement et de dépollution pour limiter ses impacts (traitement des eaux usées/pluviales). (iii) Assurer la production d’eau apte à différents usages (domestiques, industriels,….) . Une approche intégrée des phénomènes est privilégiée, de l’amont du bassin versant vers l’aval et le milieu récepteur. Ce module comporte ainsi 3 parties : (i) Qualité des eaux (ii) Bioprocédés de traitements des eaux (iii) Procédés physico-chimique de Traitement des eaux. En termes de pédagogie, les cours-TD incluent des applications concernant la modélisation biogéochimique de cours d’eau ainsi que le dimensionnement de procédés unitaires de traitement d’eau. En outre un mini projet permet de faire une synthèse et une mise en relation des thématiques dispensées dans ce module de manière plus intégrés. Ces TD et ce projet correspondent au tiers du module (en comptant 20h de travail personnel en plus des séances en présentiel). Le module est en ANGLAIS. Les places sont limitées à 4 étudiants/an, ce module étant partagé avec l'option HOE de ENSE3. Le module est auto-suffisant : pas de prérequis fondamentaux sont nécessaires.

Langues(s): Anglais

(i) Understand and model the main processes managing and impacting water quality (mainly surface water in this module) (ii) Development strategies in terms of development and depollution to limit its impacts (wastewater/rainwater treatment) (iii) Ensure the production of water suitable for different uses (domestic, industrial, etc.). An integrated approach to the phenomena is favoured, from upstream of the catchment area to downstream and the receiving environment. This module thus comprises 3 parts: (i) Water quality (ii) Water treatment bioprocesses (iii) Physico-chemical water treatment processes.
In terms of pedagogy, the tutorials include applications concerning the biogeochemical modeling of watercourses as well as the dimensioning of unitary water treatment processes. In addition, a mini project makes it possible to synthesize and relate the themes provided in this module in a more integrated way. These tutorials and this project correspond to one third of the module (counting 20 hours of personal work in addition to face-to-face sessions. The module is in ENGLISH. Beware, the number of place is limited (4 students/year) this module being shared with the ENS3/HOE option. The module is self-consistant.

Language : English

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Introduction des concepts d’estimation du risque et leur application au développement d’estimation du risque pour l’homme et les environnements aquatiques et terrestres, en ce qui concerne les nouveaux polluants. L’accent sera mis sur les méthodes et modèles récents décrivant les stratégies d’estimation du risqué. Les sujets traités incluent: sources et modes d’exposition, processus de transport et de transformation, méga-ville comme écosystème de demain, exploration énergétique et fracture hydraulique, terrains militaires et de conflits, nanoparticules et microplastiques. Les outils qui seront acquis et utilisés incluent: évaluation de la qualité des données portant sur la contamination de l’eau et des sols, modèles dynamiques et boite (lac, immeuble, ville), estimation et management du risque, estimation du risque pour la santé, analyse du cycle de vie. Des études portant sur l’ensemble des compartiments environnementaux (eau de surface, eau souterraine, sol, air, tissus biologique, etc..) seront traités par groupe d’étudiants qui formuleront une estimation du risque de polluants émergeants spécifiques.

 Introduction to concepts involved in risk assessment and how they are applied to formulating human, aquatic or terrestrial environments emerging contaminants risk assessments. Modern methods and models describing environmental risk assessment strategies will be emphasized. Topics will include: Sources and exposure pathways, Transformation and transport processes, Megacities as tomorrow ecosystems, energy exploration and fracking, Military and conflicts areas, nanomaterials and microplastics as emerging contaminants. Tools to be acquired and used include: soil and water quality data evaluation, dynamic box models (for lake, building, city), risk assessment and risk management, human health risk assessment, Life Cycle Analysis. Case studies across all environmental compartments (e.g. surface water, groundwater, soil, air, biological tissue, etc.) will be drawn on specific emerging contaminants by students, who will formulate a risk assessment as part of a team.

 Langue d’enseignement / Teaching language: french, with english support, see the ‘Hydroressource’ main page.

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Ce module a pour but d’approfondir les connaissances des étudiants acquises dans les domaines de l’hydrogéophysique et de la modélisation hydrodynamique. L’enseignement est focalisé sur une meilleure compréhension des données géophysiques et leur utilisation comme des variables d’entrée pour la modélisation hydrodynamique. Le travail est réalisé avec les logiciels de modélisation numérique. Il sera focalisé sur la démonstration des bénéfices apportés par l’utilisation de ces données comme, par exemple, une baisse des incertitudes dans la modélisation. L’enseignement est basé sur des logiciels avec un libre accès, ce qui facilite l’utilisation de cette approche en débutant son activité professionnelle.

Pré-requis : Avoir suivi les UEs de Transferts en milieux poreux et d’hydrogéophysique. L’utilisation d’un PC portable pour chaque étudiant sera exigé.
Informations complémentaires

Langue(s) : Français ou Anglais, mais pas les deux à la fois

This module aims to expand knowledge of students acquired in the fields of hydrogeophysics and hydrodynamic modeling. Teaching is focalized on a better understanding of geophysical data and their use as input variables for hydrodynamic modeling. Practicing with the numerical modeling software will be focused on the demonstration of the benefits brought by the use of these data as, for example, a decrease of the uncertainties in the modeling. The teaching is based on software packages with a free access that will facilitate to students the use of this approach at the beginning of the professional activities. The follow-up of both courses hydrogeophysics and Transfer in porous media and the use of a laptop for each student will be required.

Prerequisites: Having followed the hydrodynamic modeling and hydrogeophysics courses. The use of a laptop PC for each student will be required..

Language: French or English (but not both)

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Ce cours va s'intéresser aux principales méthodes géophysiques utilisées pour des problématiques environnementales et hydrologiques. En particulier, une présentation détaillée sur la tomographie électrique, les méthodes électromagnétiques, le radar géologique et la résonance Magnétique Protonique seront fournies. Ces méthodes seront utilisées ensuite pour acquérir des données dans un contexte d'intérêt environnemental (une journée de terrain) puis traitées et interprétées conjointement.

This course will focus on the main geophysical methods used for environmental and hydrological problems. In particular, a detailed presentation on electrical tomography, electromagnetic methods, geological radar and proton magnetic resonance will be provided. These methods will then be used to acquire data in an environmental context (one day of fieldwork) and then processed and interpreted together.

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Le cycle de l’eau est intimement couplé au changement climatique (et plus généralement aux changements globaux) et ce à toutes les échelles de temps et d'espace. Après une introduction sur les évolutions du cycle hydrologique continental constatées et attendues au niveau global; et sur les méthodes associées (détection, attribution, projection); le cours se concentrera sur la déclinaison des évolutions (et de leurs impacts et des possibles stratégies d'adaptation) à des échelles plus fines dans différentes régions du monde. Cette seconde partie se fera principalement sous forme de TD/TPs.

Pré-requis recommandés: Des notions en climat/météorologie/hydrologie. Une expérience pratique de programmation et/ou d’analyse numérique/statique des données séries environnementales (par exemple l’UE Climatic and Environmental variability)

Langue d'enseignement: Français

The water cycle is tightly coupled to climate change (and more generally to global changes) at all time and space scales. After a brief introduction on the observed continental hydrological cycle changes at the global level; and on the associated methods (detection, attribution, projection); the course will focus on these changes (and their impacts and possible adaptation strategies) at finer scales in different regions of the world. This second part will be done mainly in the form of TD/TPs.

Recommended prerequisites: Some background in climate/meteorology/hydrology. Practical experience in programming and/or numerical/statistical analysis of environmental data series (e.g. Climatic and Environmental variability EU)

Language: French

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The Environmental Problem Solving training unit helps develop the knowledge, methods and competencies needed to advance sustainability and the ecological transition as unprecedented change is happening at the global, regional and local levels. Students are trained to use qualitative, quantitative and scenario methods in a systems-theory approach. “What can change?” “How can change happen?” “Who can change?” are the pivotal questions of the course. Two of the six key sectors of the ecological transition (Transport and Industry) are explored from a theoretical and practical perspective, including investigation of a set of case studies and a roll-play at the end of each sequence. Specific attention is given to biophysical and subsurface resources. This course works hand in hand with the project-based course “Initiatives” and the various interventions of our colleagues from the geology department. 

Course objectives and competencies developed:

- Understand the complexity and interconnectedness of major environmental issues: systems competence

- Demonstrate understanding of selected environmental problems from a transdisciplinary perspective: transdisciplinary competence

- Learn to use the methods and processes of environmental problem solving: critical, strategic and normative competence

Learn to use qualitative and quantitative data-collection methods: integrative data collection and analysis

- Develop strong oral and written communication skills and abilities: interpersonal and communication competence

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Ce stage doit a minima être réalisé durant 6 semaines. Il a vocation à découvrir le milieu professionnel, entreprise ou laboratoire de recherche, dont les thématiques sont en lien avec les objectifs de chaque parcours.

This internship must be carried out for at least 6 weeks. It aims to discover the professional environment, business or research laboratory, whose themes are linked to the objectives of each course.

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Ce stage a une durée minimale de 4 mois et constitue la finalisation du projet de master de chaque étudiant. Il peut servir comme passerelle d'entrée dans le monde professionnelle ou préparatoire à un doctorat. Il doit être en lien proche du parcours de master choisi. 

This internship has a minimum duration of 4 months and constitutes the finalization of each student's master's project. It can serve as a gateway to the professional world or preparatory to a doctorate. It must be closely linked to the chosen master's course.

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