Propositions de Sujets de Travaux de Master - UNIGE › muse › files › 3415 › 3010 › 6026 › ...MUSE Volée 2017/2018 Propositions de Sujets de Travaux de Master (liste remise

MUSE Volée 2017/2018

Propositions de Sujets de Travaux de Master

(liste remise à jour régulièrement)

Les étudiants qui sont intéressés par un des sujets de cette liste sont invités à contacter directement le responsable du projet.

Notes importantes pour les étudiants du MUSE :

Vous avez également la possibilité de proposer et de formuler des

sujets (en suivant le format de présentation habituel – voir propositions ci jointes) après avoir trouvé un Enseignant MUSE qui

accepte de vous encadrer.

Il est important de noter que toute recherche de Master doit être dirigée ou co-encadrée par un enseignant (Professeur, Maître d’Enseignement et de Recherche, Chargé de cours, Chargé

d’enseignement) appartenant au MUSE.

A vos choix !

Serge STOLL (27-06-2018)

Veuillez noter que la date limite pour le choix de vos sujets est fixée au 1er octobre 2018

N° : 1-2018

Master Universitaire en Sciences de l’Environnement (MUSE)

PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER - 2018 TITRE : L’auto-organisation spatiale des tourbières face au changement climatique 1- Problématique : Comme de nombreux systèmes naturels, les tourbières s’auto-organisent à partir d’interactions à courte distance (Rietkerk et al. 2005, Eppinga et al., 2007). La végétation y forme des motifs gouvernés par un équilibre entre, d’une part, la concentration des nutriments par les plantes vasculaires, et d’autre part la compétition entre plantes vasculaires et mousses. Nous avons mis au point une méthode de caractérisation des motifs ainsi constitués (Béguin et al. 2018), et montré leur stabilité sur une large plage de paramètres environnementaux. Néanmoins, des résultats préliminaires suggèrent que le système pourrait présenter des situations de bi-stabilité, où plusieurs situations stables existent dans des conditions données. De plus, la réaction à un changement graduel pourrait démontrer des effets retards importants (hystérèse). 2- Objectifs du travail de Master : Le travail de master visera à développer le modèle d’auto-organisation des tourbières, et à étudier numériquement son évolution lorsque le forçage climatique évolue, avec une attention particulière aux situations de basculement (disparition des plantes vasculaires par exemple). Une étude statistique visera à identifier les observables propres à prédire les basculements du système sous stress. 3- Déroulement :

- revue de la littérature - adaptation du modèle de simulation - étude numérique des motifs d’auto-organisation - étude statistique sur un grand nombre de conditions initiales et recherche des

domaines de stabilité et d’indicateurs avancés de basculement

4- Interdisciplinarité : Ce travail applique des méthodes, de statistique et de physique à la biologie des populations, avec des excursions vers la simulation numérique et la climatologie. 5- Formation requise (optionnel) : Une aisance en programmation sous Matlab, ou une motivation pour apprendre, est indispensable pour mener à bien ce travail. 6- Références Initiales (optionnel) : Rietkerk et al., Self-Organized Patchiness and Catastrophic Shifts in Ecosystems Science 305, 1926 (2004) Eppinga et al. Linking habitat modification to catastrophic shifts and vegetation patterns in bogs, Plant ecology 200, 53 (2009) C. Béguin, M. Brunetti, J. Kasparian, Self-patterning in peatlands, en préparation. 7- Lieu de travail et encadrement :Lieu de travail : ISE. Encadrement : Prof. Jérôme Kasparian, Dr. Maura Brunetti

N° : 2-2018


PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER - 2018

TITRE : Quelle est la contribution quantitative des espèces introduites à la richesse spécifique?

1- Problématique : La biodiversité forme le socle du bien-être humain. C’est pour cela que sa sauvegarde est intégrée dans les objectifs du développement durable et les Aichi Targets. Jusqu’à maintenant les indicateurs de la biodiversité se sont focalisés uniquement sur des espèces natives (indigènes) malgré le fait que les espèces introduites contribuent également à la biodiversité et aux services écosystémiques. Le problème qui en résulte est que les indicateurs actuels omettent les contributions (positives et négatives) de tout un group d’espèces présentes dans les communautés « modernes ». Mais est-ce grave ? Quelle est l’importance empirique de la part « introduite » de la richesse spécifique à l’échelle d’un pays, d’un canton, ou d’une ville ?

2- Objectifs du travail de Master : L’étudiant.e devra développer un cadre conceptuel pour répondre à la question de l’importance des espèces introduites (en se focalisant sur la richesse spécifique) et ensuite apporter une réponse quantitative, interprétée par des grilles de lectures normatives.

3- Déroulement :Revue de la littérature et développement d’un cadre conceptuel (2 mois). Récoltes de données et analyses (3 mois). Rédaction de mémoire (5 mois). La supposition est faite que l’étudiant pourra consacrer au minimum 33% de son temps sur 10 mois (ou environ 14 semaines à plein temps).

4- Interdisciplinarité :Ce travail intègre des aspects quantitatifs (analyses de données) mais également normatifs (quelles dimensions de la biodiversité voulons nous protéger ?).

5- Formation requise (optionnel) :Pour accomplir ce travail la personne choisie pour ce travail devra pouvoir gérer des bases de données (avec des logiciels comme Access, ou R) ; savoir faire de la cartographie et SIG de base ; avoir une sensibilité aux sciences sociales ; et avoir une bonne rédaction en anglais afin de viser la publication d’un manuscrit dans une

revue scientifique. Des efforts autodidactes peuvent permettre de combler des lacunes initiales.

6- Références Initiales (optionnel) :(1) Schlaepfer, M.A. 2018. Do non-native species contribute to biodiversity? In press. PLOS Biology. (2) Schlaepfer, M. A. 2018. Introduced species are not always the enemy of conservation. In: Effective Conservation Science: Data Not Dogma. By Kareiva, P., Marvier M., and B. Silliman (Eds.) Oxford University Press. DOI: 10.1093/oso/9780198808978.003.0006 . (3) Schlaepfer, M.A., J.D. Olden, and D. Sax. 2011. The potential conservation value of non-native species. Conservation Biology 25: 428-437

7- Lieu de travail et encadrement : Le travail se fera au bureau (ordinateur). L’encadrement sera assuré par Martin Schlaepfer.

N° : 3-2018



TITRE: PV or solar thermal? What is more effective on residential single family houses?

1- Problématique: The PV panel industry experienced a strong growth since 2008. The optimisation of production costs induces since 1990 a stable decreasing price learning curve, giving excellent perspectives to this market (Fraunhofer Institute for Solar Energy 2018). In Switzerland the different financial incentives to promote these technologies are compared in the report Confédération Suisse (2015). Based on a simulation, these two technologies are compared from an energy efficiency and economic perspective in the report Sattler et al. (2014). Under all these considerations, what would be today the recommendation to the owners of a single family house who would like to invest in solar energy to produce a part of their domestic hot water: Solar PV or thermal?

2- Objectifs du travail de Master: The final goal is to compare the effectiveness between installing solar PV or thermal panel on a typical single family house in Geneva. The usage of PV panels can be compared in combination with a heat pump or not. The goal is to gain knowledge on the effectiveness of both technologies and to find appropriate indicators allowing to compare them. This master thesis will also be the opportunity to set-up a measurement campaign on an existing solar thermal installation. A simulation framework will be developed allowing to calculate the indicators chosen for comparison.

3- Déroulement: The work will start with a literature review on studies in the same field. Based on measured domestic hot water consumptions, typical hourly consumption profiles are characterized. As a next step, the productivity of a thermal solar panel installation will be measured on an existing single family house. The productivity of a solar PV installation will be simulated using the PVSyst software (http://www.pvsyst.com/fr/) on the same building. Different scenario can be simulated as: replacement of thermal panels by a PV installation of same peak power; or alternatively using the all available roof top space to sell the excess electric production to the grid. Using an energy balance simulation, the thermal and PV panel solutions are compared by using indicators as: % coverage of domestic hot water production; cost of avoided fossil kWh; cost of avoided CO2 emissions.

4- Interdisciplinarité: This master thesis will embrace topics as: energy system modelling; analysis of energy demand data; cost effectiveness calculation and computer sciences.

5- Formation requise (optionnel): Spécialisation de l’énergie. Good knowledge in Excel or R.

6- Références Initiales (optionnel) : Confédération Suisse. 2015. « Comparaison de technologie: chaleur solaire et photovoltaïque ». Bern:

Conseil Fédéral. https://www.newsd.admin.ch/newsd/message/attachments/38425.pdf. Fraunhofer Institute for Solar Energy. 2018. « PHOTOVOLTAICS REPORT ». Freiburg, février 26.

https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Photovoltaics-Report.pdf.

Sattler, Michael, Stefan Bertsch, Markus Markstaler, Stefan Kessler, Donald Sigrist, et Michel Haller. 2014. « Technologievergleich solare Brauchwarmwassererwärmung für Einfamilienhäuser Photovoltaik und Wärmepumpe im Vergleich mit Solarthermie (SolVar-BWW) ». SI/500895-01. BFE.

7- Lieu de travail et encadrement: ISE, UNI Carl Vogt, Dr. Stefan Schneider. [email protected], Tel: +41 79 450 59 80; Dario Santandrea, [email protected]. Participation of Ursula Lehmann (Baticolux).

mailto:[email protected]

N° : 4-2018



GREEN PUBLIC SPACES AND SUSTAINABLE CITIES IN SOUTHEAST ASIA: Integrating needs and societal wellbeing

1- Problématique : The significance of green public spaces towards sustainability is well-documented in relation to both social inclusiveness and environmental promotion (Akenji and Chen 2016, Wolch et al. 2014, Boone et al. 2009, Seeland et al. 2009, Barbosa et al. 2007), yet the relation between green public spaces, societal wellbeing, and sustainable city development is less understood. The proposed Master project is based on the assumption that green public spaces can act as synergic satisfiers towards human wellbeing, in that they provide satisfaction for a diversity of needs, but that how this plays out in practice may differ according to the cultural context and across social groups. Distinguishing satisfiers from needs is a critical area of study, relevant to sustainability studies, but still insufficiently covered in the literature (Max-Neef 1991, Doyal and Gough 1991). We draw from Habermas (1989) and Urry (1995), respectively, in seeing the “public” as a sphere where private people come together, and “space” as an extension and reflection of society. The Master project will be inspired by a research project underway in four coastal mega-cities of South and Southeast Asia, including Chennai (Republic of India), Metro Manila (Republic of the Philippines), Shanghai (People’s Republic of China) and Singapore (Republic of Singapore), as part of a SNIS research grant and in partnership with UNEP. We wish to further explore, in Switzerland and across different disciplines, the links between sustainable urban development and societal flourishing, through green public spaces.

2- Objectifs du travail de Master: We invite a Master student to work with an interdisciplinary team, in order to understand human needs in relation to green public spaces as a satisfier towards societal wellbeing. The main research question can be further developed, jointly, but might include the following elements: 1) how have green public spaces been treated in the literature by different disciplines? 2) how do urban planners in Switzerland understand the value of green public spaces, and if of interest to the study? 3) what participatory methods have been used in the past around green public spaces?, and 4)

how might a study in 1-2 parks in select Swiss cities inform us about the links between green public spaces and wellbeing? The exact questions will depend on the interests of the student.

3- Déroulement : We expect the Master student to 1) Engage in a literature review (to be adapted based on the main research question the student wishes to explore), 2) Develop a research plan, including the main research question and design elements, and 3) Deliver a final report based on the research findings.

4- Interdisciplinarité :The Masters student will join an inter-disciplinary team (sociology, environmental studies, and philosophy), and might also become familiar with trans-disciplinary methods including participative workshops.

5- Formation requise (optionnel) : Experience with qualitative methods is a plus. English language skills may be required for a literature review; French or German is required for any fieldwork.

6- Références Initiales (optionnel) :Akenji, L. and H. Chen (2016). A framework for shaping sustainable lifestyles. Paris, France, United Nations Environment Programme. Barbosa, O., J. A. Tratalos, P. R. Armsworth, R. G. Davies, R. A. Fuller, P. Johnson and K. J. Gaston (2007). "Who benefits from access to green space? A case study from Sheffield, UK." Landscape and Urban Planning 83: 187-195. Boone, C. G., G. L. Buckley, J. M. Grove and C. Sister (2009). "Parks and people: An environmental justice inquiry in Baltimore, Maryland." Annals of the Association of American Geographers 99(4): 767-787. Doyal, L. and I. Gough (1991). A Theory of Human Need. Basingstoke, Macmillan. Habermas, J. (1989). The Structural Transformation of the Public Sphere: An Inquiry into a Category of Bourgeois Society. Cambridge Massachusetts, The MIT Press. Max-Neef, A. M. (1991). Human scale development: Conception, application and further reflections. London, Zed Books. Seeland, K., S. Dübendorfer and R. Hansmann (2009). "Making friends in Zurich's urban forests and parks: The role of public green space for social inclusion of youths from different cultures." Forest Policy and Economics 11: 10-17. Urry, J. (1995). Consuming Places. London and New York, Taylor & Francis. Wolch, J. R., J. Byrne and J. P. Newell (2014). "Urban green space, public health, and environmental justice: The challenge of making cities ‘just green enough’." Landscape and Urban Planning 125: 234-244.

7- Lieu de travail et encadrement : University of Geneva, under the direction of Prof. Marlyne Sahakian, Institute for Sociological Research, and Institut de Gouvernance de l'Environnement et de Développement Territorial (IGEDT). In collaboration with Dr. Antonietta Di Giulio, University of Basel, Program Man-Society-Environment (MGU).

N° : 5-2018



TITRE : The trade offs between earning and losing species based on different impact rates of an ecosystem (Biodiversity, Ecosystems and Society)

1- Problématique :

Extreme events can be a major driver of evolutionary changes in different timescales. Contemporary environments occasionally experience strong perturbations such as heat waves, floods, hurricanes, droughts and pest outbreaks, which set up strong selection pressures on organisms. Consequently, these pressures caused by a changing world have the capability of modifying the dynamics and processes responsible for keeping biodiversity.

Perturbation experiments provide a reliable framework for qualitative and quantitative assessing modifications on those processes. It has been shown in simple perturbation (pulse) experiments that the difference in return time after a perturbation varies greatly between a situation where a system is far from - vs. close to - a transition. This process called Critical Slowing Down, is directly related with the loss of resilience in a designated system. However, much of the information existent today towards resilience of ecosystems is based on phenotypical diversity, functional diversity or species diversity. Very few experiments take into account the effects of gradual loss in genetic diversity and their role in face of extreme events.

2- Objectifs du travail de Master : This project has the objective to evaluate two key aspects of the modern “Ecology & Evolution” perspective: environmental homogenization and eutrophication. Those two key aspects will be evaluated from the perspective of stochastic extreme events. From this experimental model, we expect to extract important information regarding loss and creation of biodiversity through “natural selection” in a changing world. We expect as well to gain qualitative insights on the genetic behavior of biodiversity processes towards extreme climatic events. This module is part of a bigger project (MANTEL – Management of Climatic Extreme Events in Lakes and Reservoirs for the Protection of Ecosystem Services; Sub project Determination of Critical Thresholds for Ecosystem Resilience from Perturbation Experiments).

3- Déroulement :This is a practical project and demands 6-12 months depending on the assiduity and time available by the student. The experiments will be composed by modifying limiting factors in bacteriological microcosms over multi-stressor experimental design. This

project includes a poster presentation in a conference (TBD) and co-authorship in a possible manuscript including the data.

4- Interdisciplinarité :Ecology and Evolution, microbiology, statistical assessment of perturbation experiments.

5- Formation requise (optionnel) :Interest in evolution biology and experience working in sterile environment is an asset. Intermediate English level is an required. The writing of the thesis in English is strongly recommended.

6- Références Initiales (optionnel) :

Buckling, A., Kassen, R., Bell, G., & Rainey, P. B. (2000). Disturbance and diversity in experimental microcosms. Nature, 408(6815), 961-964. doi:10.1038/35050080

Rainey, P. B., & Travisano, M. (1998). Adaptive radiation in a heterogeneous environment. Nature, 394(6688), 69-72. doi:10.1038/27900

Venail, P. A., Kaltz, O., Olivieri, I., Pommier, T., & Mouquet, N. (2011). Diversification in temporally heterogeneous environments: effect of the grain in experimental bacterial populations. J Evol Biol, 24(11), 2485-2495. doi:10.1111/j.1420-9101.2011.02376.x

Hewitt, J., Thrush, S., Lohrer, A., & Townsend, M. (2010). A latent threat to biodiversity: consequences of small-scale heterogeneity loss. Biodiversity and Conservation, 19(5), 1315-1323. doi:10.1007/s10531-009-9763-7

Grant, P. R., Grant, B. R., Huey, R. B., Johnson, M. T. J., Knoll, A. H., & Schmitt, J. (2017). Evolution caused by extreme events. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences, 372(1723). doi:10.1098/rstb.2016.0146

7- Lieu de travail et encadrement :

The project will be performed at the Institut des Sciences de l’environnement and Department F.-A Forel for environmental and aquatic sciences.

Guidance will be performed by Julio Stelzer ([email protected]) Dr. Patrick Venail ([email protected]) and Dr. Bastiaan Ibelings ([email protected]).




N° : 6-2018



TITRE : Can we predict ecosystem collapse by searching early warning signals of ecosystem shifts based on functional traits of aquatic organisms? - (Sustainable Development and Urbanization)

1- Problématique :

Perturbation experiments are the most straightforward way to measure critical slowing down (www.early-warning-signals.org) and the most reliable empirical indication that the system approaches a critical transition. It has been shown in simple perturbation (pulse) experiments that the difference in return time varies greatly between a situation where a system is far from - vs. close to - a transition.

However, majority of those experiments done so far are “proof of concept” based on single species setup forced to extinction. We lack information on more complex systems (assemblages) and in more realistic endpoints (i.e. cyanobacteria dominance instead of extinction), that could bridge models and experimental data to the actual application in the real world.

This project proposes a small scale perturbation experiment capable to provide insights on how to predict ecosystem changes with a priori data, in a mixture of environmental impact and risk assessment. The success of the experiment provides advances in how to identify ongoing environmental impact creating the opportunity window to take preventive measures in opposite of mitigation or restoration.

The identification of early warning signals of regime shifts have never been observed in trait-based community level, being this one the first experiment so far.

2- Objectifs du travail de Master : The objective of this project is to experimentally determine a predictive conceptual model and identify traits in the system that could anticipate ecosystem collapse based in a posteriori data. For that, the student will make use of microcosms assemblages of algae and zooplankton to perform perturbation experiments. Early warning signals of regime shifts will be quantified and statistically analyzed as a complementary tool to the evaluation of ecosystem resilience based on its return rate after perturbation. Equipment as flow cytometers, microscopes, and nutrient evaluation are part of the needed tools for assessing the project.

http://www.early-warning-signals.org/

3- Déroulement :This is a practical project and demands 6 months full time. The activities are broad and will be defined based on the student needs: organism maintenance, assemblage of artificial communities, quantification of population parameters, manipulation of nutrients and/or contaminants, operation of state-of-the-art machinery, biomanipulation of the system (stochastic vs. predictable perturbations), statistical evaluation of results, creation of conceptual and numerical models, a poster presentation in a conference (TBD) and co-authorship in a possible manuscript including the data. Field works can be placed as a plus depending on the development of the project. This module is part of a bigger project (MANTEL – Management of Climatic Extreme Events in Lakes and Reservoirs for the Protection of Ecosystem Services; Sub project Determination of Critical Thresholds for Ecosystem Resilience from Perturbation Experiments).

4- Interdisciplinarité :Principles in water management, ecology, qualitative policy making, water chemistry and management of ecosystem services.

5- Formation requise (optionnel) :The student shall feel comfortable in a laboratorial environment. Previous experience in lab and intermediate English is an asset. No previous experience in operation lab equipment is required. The student must be willing to use statistical software and be pro-active in learning. The writing of the thesis in English is strongly recommended.


Veraart et al. (2011). Recovery rates reflect distance to a tipping point in a living system. Nature, 481(7381), 357-359. doi:10.1038/nature10723.

Scheffer et al. (2012). Anticipating critical transitions. Science, 338(6105), 344-348. doi:10.1126/science.1225244

Dai et al. (2012). Generic indicators for loss of resilience before a tipping point leading to population collapse. Science, 336(6085), 1175-1177. doi:10.1126/science.1219805

Hipsey et al. (2015). Predicting the resilience and recovery of aquatic systems: A framework for model evolution within environmental observatories. Water Resources Research, 51(9), 7023-7043. doi:10.1002/2015wr017175

7- Lieu de travail et encadrement : The project will be performed at the Institut des Sciences de l’environnement and Department F.-A Forel for environmental and aquatic sciences.

The commission does not discard adaptation to an external internship (performing the thesis abroad).

Guidance will be performed by Julio Stelzer ([email protected]), Jorrit Mesman ([email protected]) and Dr. Bastiaan Ibelings ([email protected]).




N° : 7-2018



TITRE : Do water quality parameters described in national and international environmental guidelines/directives agree with ecotoxicological data for persistent pollutants (“heavy-metals”)? (Water Sciences)

1- Problématique : The problematic of increased pressure caused by population growth and agricultural/industrial demands in aquatic systems has been on the spotlight of sustainable development. Despite some bottom-up approaches in minor scales, water as a commodity has been widely managed by central governments in a top-down perspective through national/federal laws. Those laws are responsible for determining the quality status of a water body and to regulate which and in how much residual waters can be disposed into the environment. In a broader scenario those quality status are determined by different combinations of physical, chemical and biological parameters, with the intention to guarantee freshwater provision within an expected quality. Nevertheless, the interplay between the numerical definitions of those parameters is mostly a blind spot on literature.

Differently from physical and basic chemical parameters, which are in general quantitative, biological parameters tends to have a qualitative description. Legislations tend to state “lack of observed acute and/or chronic ecotoxicological effect” as one of its embedded criteria. Notwithstanding, ecotoxicology has the advantage to provide a biological response in a similar way of physic-chemical parameters that could be used for better defining water quality criteria (WQC). In EU water frame directive ecological and chemical status are combined to provide overall surface water status of priority substances. What is more, ecotoxicology was added to the line of evidence set because it allowed to link the chemical contamination to the ecological observations. Switzerland recently introduced ecotoxicological values for the main substances resulting in surface water (OEaux).

The question is: Are physico-chemical parameters used for defining worldwide water quality standards/criteria taking into account (or being close to) the available ecotoxicological information?

2- Objectifs du travail de Master : The objective of this work is to determine from an explanatory perspective how close/far ecotoxicology and pollution ecology obtained lines of evidence are from the physico-chemical parameters defined for metals in existent water legislation. For that, the student will compile ecotoxicological information from research databases and clash results with different national and international water quality criteria with the attempt to identify gaps and link between applied research & policy-making. The ultimate perspective of this work is to identify if there is a rational and “research-based logic” when

determining environmental quality standards aiming sustainable development and maintenance of ecosystems services from the top-down perspective.

3- Déroulement :The time needed for the development of the project is dependent of the time dedicated by the student. Minimal of one full time semester is required (30 credits). Research may be divided in 7 parts: Understanding the role of ecotoxicological line of evidence, grasping bioavailability and ecotoxicological models/metal speciation models, perform big data compilation from international research data-bases, meta-analysis of the toxicity endpoints (DL50, EC50) from different trophic levels (algae, crustaceans and fish), review and comparison of national and international water quality criteria described on legislations (i.e. WFD, USEPA, CONAMA, UBA …), develop a rational between ecotoxicological data and WQC described in legislations, presentation in a conference (TBD), and co-authorship in a possible manuscript including the data. The expected product of the research is an international comparative board of WQC described in national legislations against the meta-analysis of scientific ecotoxicological data granted on last decades. This module is part of a bigger project (MANTEL – Management of Climatic Extreme Events in Lakes and Reservoirs for the Protection of Ecosystem Services).

4- Interdisciplinarité :The work involves ecology, water chemistry and ecotoxicology, environmental policy, big data management, science & society aspects.

5- Formation requise (optionnel) :The student must have interest in how science can drive society to a better policy management. Basic knowledge of Office package (specially excel) and pro-activity is required. Intermediate level of English is an asset. The writing of the thesis in English is strongly recommended.

6- Références Initiales (optionnel):

Arenzon, A. Brazilian Effluent Legislation: A Major Concern to Aquatic Systems Monitoring. Access to full text. European Union. Introduction to the new EU Water Framework Directive. Access to full text. Allen, H.E. & Hansen, D.J. The importance of trace metal speciation to water quality criteria. https://doi.org/10.2175/106143096X127307. European Environmental Agency. European Waters, Assessment of Status and Pressures.Access to full text.

European Union. Priority Substances under the Water Framework Directive. Access to full text. OFEV-CH. Qualité de l’eau : révision de l’ordonnance sur la protection des eaux. Access to full text.

7- Lieu de travail et encadrement : The project will be performed at the Institut des Sciences de l’environnement and Department F.-A Forel for environmental and aquatic sciences.

Guidance will be performed by Julio Stelzer ([email protected]), Dr. Bastiaan Ibelings ([email protected]) and Dr. Vera Slaveykova ([email protected]).

http://globe.setac.org/2017/march/brazilian-effluent.html

https://doi.org/10.2175/106143096X127307




N° : 8-2018



TITRE : Analyse de sensibilité d’un modèle climatique colonne atmosphère-surface couplé suite à une modification du type de surface en méditerranée

1- Problématique : L’utilisation de modèles numériques simulant le système climatique est devenue indispensable pour un grand nombre d’applications. Qu’il s’agisse de modèles climatiques tridimensionnels (3D) globaux (GCM) ou régionaux (RCM), ils sont avérés être très utiles pour comprendre ou prévoir le comportement du climat à court terme, ou encore pour évaluer l’impact des activités humaines à plus long terme. En dépit du fait que les RCM résolvent les écoulements atmosphériques avec une maille plus fine que leurs congénères GCM, il n’en demeure pas moins que la taille finie de la maille empêche une représentation explicite, pour la plupart modèles du moins, des processus dont les dimensions sont inférieures à la taille de la maille. Ceux qui en tiennent compte, par l’entremise de schémas de surface assez complexes, le font cependant au détriment d’un temps de calcul plus long. Par exemple, le Léman ne peut pas en principe être résolu avec un RCM de 60 km de maille. Or, nous pouvons, comme moyen alternatif, utiliser un modèle atmosphère-surface couplé dit « colonne » afin d’analyser le rôle joué par les processus sous-maille (e.g. Goyette, 2017). Un tel modèle (SCM pour Single-Column Model) est essentiellement une colonne verticale unique (1D) d’un RCM, positionnable dans la grille computationnelle 3D de ce dernier. Un SCM s’est récemment montré utile pour l’étude de l’influence d’un lac sous-maille et de l’impact de ce dernier sur le comportement de la couche limite atmosphérique (CLA). Néanmoins, il reste beaucoup à analyser et à comprendre sur les processus sous-maille et de leur influence dans la CLA. Par exemple, qu’arrive-t-il si nous négligeons le Léman sur la grille d’un RCM qui a résolu une surface de type «forestière/agricole », ou encore si nous négligeons une petite île dans la méditerranée, comme c’est le cas de Malte, qui n’a pas été résolue explicitement par ce même RCM qui a par ailleurs résolu une surface océanique à cette position ? Les impacts des processus sous-maille dans la CLA, qui sont hautement non-linéaires, pourraient être importants et les valeurs des flux de chaleur, d’humidité et de quantité de mouvement, et par conséquent de la température, de l’humidité et du vent biaisées. Cette non considération de cette île sous-maille dans un RCM pourrait avoir des répercussions certaines sur les conditions climatiques simulées sur une grille computationnelle 3D. Ce sujet mérite alors une attention particulière et il est justifiable d’y accorder un projet scientifique sérieux, comme dans le cas d’un mémoire de Master MUSE.

2- Objectifs du travail de Master : L’objectif principal de ce projet vise à analyser l’impact découlant d’une modification du type de surface d’un point de grille résolu par un RCM en méditerranée, avec un SCM qui émule l’île de Malte en ce même lieu afin de quantifier « l’erreur » commise par la non considération de cette surface solide sous-maille. En d’autres termes, l’étude vise à comprendre les impacts d’une telle simplification, sur la couche limite atmosphérique lorsque l’on impose une surface solide dans un modèle numérique qui a résolu initialement une surface océanique. Aussi, pour réaliser une analyse fine, un changement progressif de la surface océanique vers une surface solide, avec toutes les caractéristiques thermiques, hydriques, et radiatives qui lui sont associées, sera effectué avec un SCM en incrémentant à partir de 0% la fraction de la surface solide à raison de 10% par simulation, pour un total de 11 simulations à traiter. De plus, les changements dans la couche limite sont non linéaires, alors non déductibles à partir d’une simple relation proportionnelle entre les valeurs pondérées par l’étendue de la surface relative du sol solide et celles par rapport à l’océan sur la maille. Donc, une interpolation linéaire de la température, de l’humidité et de la vitesse du vent au-dessus de Malte sur la base des deux simulations extrêmes (0% sol ;100% océan pour l’une et 100% sol ; 0% océan pour l’autre) est sans doute très risquée. Ces changements sont souvent abrupts, inattendus et surtout difficiles à prévoir, et c’est pourquoi il est important de les quantifier progressivement afin de pouvoir déterminer les valeurs des conditions atmosphériques réalistes pour Malte (8.6% de la taille de la maille du RCM à 60 km), et qui de ce fait convient mieux aux ultimes preneurs de décisions et autres politiques.

3- Déroulement : Le travail comprend une phase préliminaire de familiarisation avec la littérature récente à propos des modèles climatiques (3D et 1D) afin d’en reconnaitre les forces et faiblesses, notamment à propos de la résolution possible des processus sous-maille, des modules et schémas numériques principaux ainsi que la représentation paramétrique des processus de surface en fonction de la résolution horizontale. Une seconde étape visera à apprivoiser un SCM nommé FIZC, développé et disponible ici à Genève, et tournant sur une de nos plates-formes UNIX, en plus des outils diagnostiques nécessaires aux analyses ultérieures. Ensuite, des simulations numériques seront menées, archivées et analysées. Ces simulations prendront en considération les différentes valeurs des paramètres utilisés dans les processus susceptibles d’avoir un impact sur l’évolution des profils thermiques de Malte. Ce sujet nécessite un engagement et un intérêt incontestable pour la simulation et l’analyse de données numériques. À l’issue de ce travail de Master, une publication dans une revue avec comité de lecture (peer-review) est envisagée.

4- Interdisciplinarité : Ce travail comporte une interdisciplinarité moyenne nécessitant une mise en commun des connaissances en physique de l’atmosphère, en physique des sols et autres types de surfaces, en océanographie, en statistiques, ainsi qu’en informatique (UNIX, Fortran, Windows, Matlab, etc).

5- Formation requise (optionnel) :Ce sujet sera attribué de préférence à un(e) étudiant(e) ayant suivi la filière Climat, Impacts et Gouvernance, manifestant un fort intérêt pour la climatologie, la modélisation, l’analyse numérique et statistiques et ayant suivi de préférence les cours d’introduction à la modélisation environnementale et climatique (14E161), la

modélisation climatique avancée (14E082), le cours de Sciences de l’Atmosphère (14E139) et/ou le cours de Physique et chimie de l’atmosphère (14E162), ou leurs équivalents durant la formation B.Sc.

6- Références Initiales (optionnel) 1) Goyette, S., 2017: Numerical investigation with a coupled single-column lake-atmosphere model: using the Alpert–Stein factor separation methodology to assess the sensitivity of surface interactions. Climate Dynamics, 48, 2359. doi.org/10.1007/s00382-016-3209-1

2) Giorgi F., Avissar R., 1997: Representation of heterogeneity effects in earth system modeling: experience from land surface modeling. Rev Geophys 35(4):413–437.

7- Lieu de travail et encadrement : Ce travail sera encadré par Dr. Stéphane Goyette (ISE, Groupe non-linéarités et climat ; [email protected]. Une collaboration avec un climatologue maltais est aussi envisagée (James Ciarlo ; [email protected]). Une place de travail dans l’open-space du groupe au 3e à Carl Vogt et l’accès à un serveur de calcul pour un éventuel candidat sont prévus. Le modèle numérique FIZC, et quelques scripts pour effectuer des diagnostics seront aussi disponibles.

N° : 9-2018 Titre :

Impacts du changement climatique sur le déplacement géographique des zones climatiques en Europe

1- Contexte :

Le continent Européen, comme toutes les autres régions du globe, présente de fortes disparités climatiques sur son territoire, allant de zones sèches et chaudes au Sud-ouest, jusqu’à des zones froides et humides au Nord-est, en passant par une multitude de différents types de climat entre ces deux extrêmes. Or, dans un contexte de changements climatiques, des zones climatiques distinctes sont amenées à évoluer et à se déplacer géographiquement. En effet, les changements climatiques vont irrémédiablement entrainer des modifications sans précédent au sein des différentes variables climatiques, comme par exemple une hausse des températures et une modification des régimes de précipitation, à l’échelle mondiale tout comme à l’échelle Européenne. Ainsi, le climat de certaines régions alpines en Suisse pourrait potentiellement ressembler à celui de la Haute Provence actuelle. Ces modifications rapides vont donc considérablement transformer la répartition géographique des différentes zones climatiques Européenne au cours du 21ème siècle, mais de quelle façon ?

2- Objectif :

L’objectif principal de ce sujet de mémoire est tout d’abord d’identifier et de classifier les différentes zones climatiques Européennes, puis ensuite d’analyser les caractéristiques du déplacement géographique en termes de vitesse et de direction de ces zones climatiques en Europe, en fonction de plusieurs scénarios de changements climatiques prévus au cours du 21ème siècle. Chaque classification climatique pourra répondre à des attentes différentes selon les objectifs visés. Par exemple, une classification basée sur les températures et l’ensoleillement pourrait permettre un choix efficace pour une installation de chauffage ; une autre basée sur les températures et les précipitations pourrait permettre un choix de culture céréalière approprié. La description des différents types de climat permet également de simplifier l’information disponible, et de la diffuser dans une forme compréhensible. Selon le profil de l’étudiant(e), il/elle sera amené(e) par la suite à explorer les applications possibles de ces résultats dans divers secteurs et disciplines de recherche (agro-écologie, biologie, sciences sociales, etc).

3- Déroulement :

Dans un premier temps, l’étudiant(e) sera amené(e) à se familiariser avec la littérature existante dans le domaine des classifications des zones climatiques mondiales réalisées à partir des observations. Une attention particulière sera portée sur les principales variables retenues pour fonder ces classifications. Ensuite, il/elle identifiera et comparera les régions climatiques Européennes basées sur des jeux de variables simulées par un ou plusieurs modèles climatiques

régionaux (MRC) avec les classifications traditionnelles basées sur les observations. Les MRC retenus ont participé au projet PRUDENCE (http://prudence.dmi.dk/). Les classifications seront réalisées en utilisant des méthodes statistiques basées sur l’identification de clusters et de barycentres. En particulier, cette étape vise à utiliser plusieurs méthodes de classification afin de ne pas restreindre les différentes applications qui en découleront. Une fois cette classification du climat contemporain effectuée, l’étudiant(e) sera amené(e) à transposer ces classifications à des projections climatiques réalisées avec ces même MRC mais pour différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre. L’analyse comparative des distributions actuelles (1961-1990) et futures (2071-2100) des zones climatiques Européennes permettra ensuite de déterminer les principales caractéristiques de déplacement des barycentres de ces zones climatiques. Enfin, l’étudiant(e) devra évaluer les incertitudes liées à une telle approche statistique. Pour finir, selon son profil, l’étudiant(e) pourra explorer les possibles utilisations de ces résultats dans divers domaines liés au climat. Idéalement, ce travail fera par la suite l’objet de la rédaction et publication d’un article dans une revue scientifique internationale.

4- Interdisciplinarité :

La première partie de ce travail de Master est moyennement interdisciplinaire puisqu’il demande des compétences en climatologie, informatique environnementales, modélisation et statistique. En revanche, les applications pourraient être hautement interdisciplinaires si l’étudiant(e) explore les utilisations potentielles de ces résultats dans divers secteurs connexes, comme l’agro-écologie, la biologie, etc.

5- Formation requise :

Ce sujet sera attribué de préférence à un(e) étudiant(e) ayant suivi la filière Climat, Impacts et Gouvernance. Ce sujet conviendra cependant aussi aux étudiant(e)s provenant d’autres spécialisations, mais ayant un fort intérêt pour la climatologie, les statistiques et la modélisation ainsi que par les applications potentielles qui en découleront.

6- Références :

Jylhä, K. et al., 2010: Observed and projected future shifts of climatic zones in Europe and their use to visualize climate change information. Weather, Climate and Society, DOI: http://dx.doi.org/10.1175/2010WCAS1010.1

Kottek, M. et al., 2006: World Map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorol. Z., 15, 259-263.

Rohat, G., Goyette, S. and Flacke, J., 2016: Twin climate cities – an exploratory study of their potential use for awareness-raising and urban adaptation. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, DOI: 10.1007/s11027-016-9708-x


http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2010WCAS1010.1

http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2010WCAS1010.1

http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/pdf/Paper_2006.pdf

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11027-016-9708-x

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11027-016-9708-x

Ce travail sera encadré par Dr. Stéphane Goyette (ISE, Groupe climat, [email protected]) ainsi que par Guillaume Rohat (doctorant, ISE, [email protected]), qui a réalisé auparavant son travail de Master sur une thématique similaire.



N° : 10-2018



TITRE: Echangeurs air-sol pour le chauffage et le rafraîchissement de bâtiments : atlas pour divers climats types

1- Problématique: Avec l’introduction il y a quelques décennies des bâtiments à faibles consommation d’énergie, l’intérêt pour l’utilisation d’échangeurs air-sol a fortement augmenté, en Suisse et dans les pays voisins. Cette technique, qui consiste à faire passer l’air de ventilation dans le sous-sol, est utilisé tant pour le préchauffage (hiver) que pour le rafraîchissement (été). Une série d’études à ce sujet a permis de développer des outils de simulation numérique, ainsi que des règles du pouce pour le pré-dimensionnement de tels systèmes. On assiste ces derniers temps à un regain d’attention pour cette technique dans diverses autres parties du globe, en particulier dans des climats chauds. La question de la pertinence de ce type de systèmes pour ces climats reste cependant ouverte, de même que sa complémentarité ou compétition avec d’autres techniques de rafraîchissement passif (notamment l’evaporative cooling).

2- Objectifs du travail de Master: L’objectif de ce travail consiste à identifier un certain nombre de climats types (au niveau mondial) et de caractériser le potentiel des échangeurs air-sol pour le rafraîchissement (et potentiellement le chauffage). La comparaison avec d’autres techniques de ventilation passives sera également abordée. Le résultat principal du travail sera un atlas graphique permettant une évaluation rapide du potentiel de ces techniques, selon les climats types.

3- Déroulement: La première partie du travail consistera à identifier et analyser un certain nombre de climats types qui serviront de base à l’étude. Ce travail se fera sur la base de données météo en pas de temps horaire. Pour l’ensemble de ces climats, le potentiel des échangeurs air-sol sera caractérisé via un outil de simulation numérique existant, pour différentes configurations types (fonction de la géométrie de l’échangeur, du débit d’air, des conditions de surface, etc.). En fonction de l’avancement du travail, le potentiel complémentaire de l’evaporative cooling sera également analysé. Un soin particulier sera mis sur la valorisation des résultats sous forme graphique (atlas) et éventuellement sous la forme d’une base de données interactive.

4- Interdisciplinarité: Energie, Climat.

5- Formation requise (optionnel): MUSE, spécialisation énergie/climat. Goût prononcé pour l’analyse et l’organisation de données (aspect modélisation et base de données).

6- Références Initiales (optionnel) : HOLLMULLER, Pierre, LACHAL, Bernard Marie. Air–soil heat exchangers for heating and cooling of buildings: Design guidelines, potentials and constraints, system integration and global energy balance. In: Applied Energy, 2014, vol. 119, p. 476-487.

HOLLMULLER, Pierre et al. Extensive sensitivity analysis of diverse ventilation cooling techniques for a typical administrative building in Mid-European climate. In: 1st International Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings. Lisbon (Portugal). [s.l.] : [s.n.], 2008.

KHABBAZ, Mohamed et al. Experimental and numerical study of an earth-to-air heat exchanger for air cooling in a residential building in hot semi-arid climate. In: Energy and Buildings, 2016, vol. 125, p. 109-121.

CAMPANIÇO, Hugo et al. Climatic cooling potential and building cooling demand savings: high resolution spatiotemporal analysis of direct ventilation and evaporative cooling for the Iberian Peninsula. In: Renewable Energy, 2016, vol. 85, p. 766-776.

7- Lieu de travail et encadrement: Université de Genève, Pierre Hollmuller ([email protected]) en collaboration avec un spécialiste du climat (à UNIGE ou ailleurs).


N° : 11-2018



TITRE : Filières de traitement de l’eau, pollution aux micro-plastiques, législation.

1- Problématique : Les quantités de déchets plastiques actuellement observées dans la totalité des systèmes aquatiques (mers, océans, lacs, rivières) de notre planète ne cessent d’augmenter. Cette problématique est d’autant plus préoccupante que de nombreux pays ne sont pas en mesure de gérer les flux de déchets plastiques en matière de production, utilisation, et élimination toujours plus importants. Cette pollution, aux conséquences graves, est désormais omniprésente, y compris dans les effluents urbains, et est considérée pour le moment largement irréversible au regard de la quantité et persistance des matériaux plastiques. De plus ses impacts sur les écosystèmes et la santé humaine encore mal connus et la communauté scientifique et politique se sont saisies du dossier très tardivement.

2- Objectifs du travail de Master : L’objectif de ce travail consiste à faire le point sur la pollution aux microplastiques (essentiellement sous forme particulaires) dans les filières de traitement de l’eau en tenant compte d’aspects physiques et chimiques mais également législatifs et en se focalisant sur les filières de traitement des eaux usées. Il s’agira dans un premier temps de faire le point sur les différents types de plastiques potentiellement présents dans les filières de traitement (plastiques flottants, plastiques coulants, primaires, secondaires, etc), évaluer leur nature, leur composition, les méthodes utilisées pour leur élimination puis dans un deuxième temps de se focaliser sur les aspects législatifs afin de savoir dans quelle mesure les différentes réglementations internationales, européennes et suisses intègrent la pollution aux microplastiques dans leurs législations ou dans quelle mesure de nouvelles directives sont en préparation.

3- Déroulement : Le travail dans un premier temps se concentrera sur une bibliographie assez large qui abordera la problématique générale, les types de plastiques présents dans l’environnement, les sources, les mécanismes de transport, l’impacts de ces derniers sur l’environnement ainsi que leur caractérisation. Dans un deuxième temps la bibliographie se concentrera sur les études scientifiques liées aux processus de transformation et élimination des microplastiques ainsi que les méthodes scientifiques d’observation, de comptage et de caractérisation des particules plastiques. Dans un troisième temps l’étude bibliographique se concentrera sur l’étude des différentes réglementations nationales et internationales en

matière de pollution aux microplastiques et recommandations d’associations indépendantes. Dans le cadre du travail pratique de mémoire, les côtés juridiques et législatifs seront développés sur la base d’interviews avec les principaux acteurs dans le domaine (OFEV, OFSP, CIPEL, association romande des consommateurs, gestionnaires de station d’épuration…). L’objectif sera de faire un état des lieux sur la prise en compte par les autorités politiques, services de l’eau, consommateurs, etc de la pollution aux microplastiques et perspectives de traitement dans les nouvelles STEPs. Afin de compléter ce travail par une partie analytique scientifique, dans le cadre de ce mémoire une partie terrain et laboratoire est prévue afin d’évaluer l’importance de la pollution aux microplastiques dans les stations de traitement des eaux usées. Un échantillonnage sur plusieurs sites sera effectué afin d’évaluer l’impact des stations de traitement sur la pollution aux micro-plastiques dans les milieux naturels. On se focalisera ensuite sur une étude des différents procédés utilisés en STEP afin d’évaluer leur efficacité dans l’élimination des microplastiques. Une réflexion sera ensuite menée afin d’optimiser et d’améliorer les différents procédés pour une meilleure élimination des microplastiques.

4- Interdisciplinarité :l’interdisciplinarité est vaste au regard des secteurs touchés par cette problématique ; préservation des ressources, problèmes de santé, cadre législatif et politique, impact sur la faune et la flore, biodégradabilité, habitudes de consommation, impact économique et social, etc.

5- Formation requise (optionnel) : de préférence avoir suivi le cours colloïdes et polymères dans l’environnement et la filière eau.

6- Références Initiales (optionnel) :(1) Peter Kershaw, Saido Katsuhiko, Sangjin Lee, Jon Samseth, Doug Woodring, John Smith, déchets de plastique dans l’océan, PNUE annuaire, questions émergentes dans notre environnement mondial 2011, pages 20 à 33. (2) Skye Morét-Ferguson, Kara Lavender Law, Giora Proskurowski, Ellen K. Murphy, Emily E. Peacock, Christopher M. Reddy, The size, mass, composition of plastic debris in the western North Atlantic Ocean, Marine pollution bulletin 60 (2010) 1873-1878. (3) Kara Lavender Law, Skye Morét-Ferguson Nikolai A. Maximenko, Giora Proskurowski, Emily E. Peacock, Jan Hafner, Christopher M. Reddy, Plastic Accumulation in the North Atlantic Subtropical Gyre, Science, 329, 1185-1188.

N° : 12-2018


PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER – 2018

TITRE: Caractérisation de la demande thermique de l’éco-quartier des Vergers

1- Contexte

Au niveau européen, l’énergie finale utilisée pour le chauffage des bâtiments et la préparation d’ECS représente en moyenne 45% de la consommation totale. En Suisse cette part est de 40%. En 2015, la production de chaleur était basée à 66% sur la combustion de carburants fossiles selon le rapport Heat Roadmap Europe (Fleiter et al. 2017). Réduire les émissions de CO2 liées à la production thermique représente donc un enjeu important.

Le nouveau éco-quartier des Vergers, situé à Meyrin (Service de l’Urbanisme, travaux publics et énergie 2018), accueillera en 2019 plus de 3'000 habitants (1'350 logements), soit une surface de référence énergétique d’environ 165’000 m2. Le haut standard de construction énergétique (Minergie A, P) des 30 bâtiments, principalement affectés à du logement, ainsi que la proximité d’une ressource d’eau abondante comme source de chaleur sont des conditions propices à l’usage d’une pompe à chaleur.

L’ambitieux concept énergétique réalisé est une expérience pionnière à Genève. Un réseau de chaleur à basse température, permet de valoriser différentes ressources disponibles localement. La principale source d’énergie est l’eau de la nappe des puits de Peney qui transite via un réseau de FAD, connecté à plusieurs sources de rejet de chaleur situées en amont dans zone industrielle-hospitalière de Zimeysa. Le réseau CAD-BT du quartier alimenté par la PAC dessert l’ensemble des immeubles avec deux niveaux de températures distincts selon les heures de la journée (mode Chauffage ou ECS).

2- Objectifs du travail de Master

Divers systèmes de récupération de chaleur ont été installés afin de réduire la demande des bâtiments, donc leurs consommations. Au niveau de la sous-station de chaque bâtiment la puissance et les niveaux de températures sont mesurés. L’objectif principal de ce travail de master est de caractériser la demande des bâtiments du quartier et de quantifier l’influence des différents systèmes de récupération de chaleur sur la demande. En complément à cette analyse globale, une étude plus détaillée se fera éventuellement sur un ou deux bâtiments. En particulier il s’agira de répondre aux questions suivantes :

• Caractériser les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire (ECS) des bâtiments. • Quantifier l’écart de performance entre consommation prévue et réelle. • Identifier et quantifier les facteurs techniques et comportementaux influençant la

consommation. • Faire une analyse économique comparant le prix de la chaleur facturée avec d’autres

solutions.

3- Déroulement

Une première partie consistera à analyser les données de consommations des bâtiments du quartier pour en extraire les indicateurs principaux qui caractérisent la demande thermique comme : la signature énergétique, les demande spécifiques pour le chauffage (qh) et pour l’ECS (qww). La quantification de l’écart de performance se fera en comparant ces valeurs avec les valeurs normées. Ces indicateurs seront également comparés entre les bâtiments dédiés à différent usages (activité, logement), entre différents mode de propriété (PPE, coopérative) et pour finir entre différents systèmes de récupération de chaleur (ventilation double-flux, préchauffage ECS sur air vicié, etc..).

4- Interdisciplinarité

Le travail de master englobera : énergie et bâtiments, statistique, analyse économique.

5- Formation requise

Aucune formation spécifique; le cours approche interdisciplinaire des systèmes énergétiques est un plus.

6- Références Initiales

Fleiter, Tobias, Rainer Elsland, Matthias Rehfeldt, Jan Steinbach, Ulrich Reiter, Giacomo Catenazzi, Martin Jakob, et al. 2017. « Profile of heating and cooling demand in 2015 ». D 3.1: Report. Heat Roadmap Europe. http://heatroadmap.eu/resources/3.1%20Profile%20of%20the%20heating%20and%20cooling%20demand%20in%20the%20base%20year%20in%20the%2014%20MSs%20in%20the%20EU28.pdf.

Service de l’Urbanisme, travaux publics et énergie. 2018. « Ecoquartier de Les Vergers ». Information communale. Les Vergers, ECOQUARTIER. 2018. http://www.lesvergers-meyrin.ch/ecoquartier/.

7- Lieu de travail et encadrement

Supervision par Dr. Stefan Schneider ([email protected]) et Dario Santandrea ([email protected]).

Institut des Sciences de l’environnement and Département F.-A. Forel for environmental and aquatic sciences (DEFSE), Faculté of Science


N° : 13-2018



TITRE : Commissioning énergétique: de l’avant-projet à l’utilisation en condition réelle. Retour d’expérience sur le bâtiment UNI Carl-Vogt

1- Problématique: Plusieurs études montrent qu’il existe un écart non-négligeable entre les besoins thermiques prévus en phase d’avant-projet et ceux mesurés en situation d’usage réel. Cette différence (energy performance gap) a pu être vu dans les bâtiments neufs (J.-M. Zgraggen) et les bâtiments rénovés (J. Khoury). Cet écart provient non seulement des différences entre les conditions d’utilisation normée et réelle, mais également des ruptures dans la chaîne de responsabilités tout au long du projet et de sa réalisation. Pour éviter ces ruptures, il est régulièrement proposé de recourir au commissioning, processus qui consiste à accompagner les acteurs impliqués dans le contrôle les travaux effectués et dans l’optimisation les équipements installés pendant les premiers mois d’exploitation pour ainsi assurer leur bon fonctionnement. La coordination des actions des exploitants et la communication des résultats aux différents acteurs fait également partie de ce processus d’optimisation. À noter que ce nouveau type de processus donne actuellement lieu à la mise en place de nouveaux métiers de l’énergie, comme celui d’Assistant à Maîtrise d’Usage. Par ailleurs, selon les nouvelles prescriptions MINERGIE®, le monitoring énergétique est obligatoire pour les bâtiments avec une SRE supérieure à 2'000 m2.

2- Objectifs du travail de Master: L’objectif de ce travail consiste à étudier les enjeux et contraintes du commissioning énergétique et de l’appliquer au cas concret d’un bâtiment administratif neuf, à savoir le bâtiment UNI Carl Vogt

3- Déroulement: La première partie du travail consiste à faire le point sur la notion de commissioning en termes de définition, cahier des charges et expériences existantes. Sur cette base, il s’agira d’appliquer un processus de commissioning sur le bâtiment UNI-Carl Vogt. Cela consistera à récolter les différents documents de la phase avant-projet pour le bâtiment UNI Carl-Vogt pour ensuite identifier les différences existantes entre les systèmes/fonctionnements projetés et ceux installés/réels. Dans un deuxième temps, l’étudiant sera appelé à analyser les données énergétiques du bâtiment (thermiques et électriques) pour mettre en évidence un possible écart de consommation entre les phases d’avant-projet et d’utilisation. Dans un dernier temps, il devra élargir ses réflexions pour prendre en compte le contexte Genevois et/ou Suisse de la construction et de l’énergie.

4- Interdisciplinarité: Ingénierie, architecture, jeu d’acteurs et énergie.

5- Formation requise (optionnel): MUSE, spécialisation énergie/climat. Des connaissances en architecture sont un plus.

6- Références Initiales (optionnel) : À faire

7- Lieu de travail et encadrement: Université de Genève, Fleury de Oliveira ([email protected]).


N° : 14-2018



TITRE : Modèle d’organisation et de gestion de risques des énergéticiens dans le cadre de la transition énergétique.

1- Problématique : Par le passé, les énergéticiens ont bien souvent adopté une stratégie d’intégration verticale. Cette stratégie se justifiait par un souci de limiter les risques face à la volatilité des marchés de l’énergie, et la nécessité de disposer de leur propre parc de production. Aujourd’hui, dans le contexte de la transition énergétique, de profonds bouleversements s’observent dans le secteur, et ce modèle traditionnel est progressivement abandonné au profit d’autres types d’organisation des actifs. Ainsi, en Allemagne, les deux acteurs du secteur EON et RWE, ont récemment décidé de restructurer leurs actifs. Le premier groupe se concentrera sur la production d'énergie, conventionnelle mais aussi et surtout renouvelable, tandis que le second donnera la priorité à la distribution d'énergie et à sa commercialisation aux particuliers et entreprises. Cette décision met fin au traditionnel modèle producteur-fournisseur. Dans le cadre de ce mémoire, il conviendra d’identifier les raisons de cette évolution stratégique, les impacts de la transition sur les métiers des énergéticiens, et les risques auxquels ceux-ci doivent faire face. Ce mémoire sera accompagné d’une analyse de données financières, d’aspects réglementaires, et d’une recherche sur les développements technologiques liés à la transition énergétique.

2- Objectifs du travail de Master : Plusieurs travaux ont justifié le choix d’une stratégie d’intégration verticale dans le secteur énergétique (Joskow, 1985). Après examen de ces justification, ce travail consistera à décrire les limites du modèle d’intégration verticale dans le contexte de la transition énergétique. Dans une première étape, ce mémoire déterminera si l’intégration verticale répond au risque d’un acteur dans un modèle décentralisé. Il sera prolongé par un examen analytique des raisons économiques qui ont poussé les acteurs de marché à modifier leur stratégie organisationnelle.

• Caractériser les risques liés aux énergéticiens • Analyser l’impact de la transition énergétique sur les risques auxquels les acteurs doivent

faire face. • Quantifier les risques de marché et technologique auxquels les acteurs doivent faire face • Identifier dans quelle mesure certains risques peuvent être contrôler. • Proposer des solutions d’organisation en vue de minimiser les risques des acteurs.

3- Déroulement : Le travail débutera par une recherche bibliographique sur les risques auxquels font face les énergéticiens. Il se poursuivra par une analyse économique d’au minimum un risque, au moyen de données financières collectées sur les marchés. Il se poursuivra par des propositions de réponses face aux risques.

4- Interdisciplinarité :Le travail de master englobera les thèmes suivants : énergie et économie.

5- Formation requise (optionnel) :Diplôme Universitaire avec formation d’économiste

6- Références Initiales (optionnel) :Cliquez ici pour taper du texte.

7- Lieu de travail et encadrement : ISE / Groupe Systèmes énergétiques (Professeur : P. Hollmuller). Encadrement : Dr. E. Romano [email protected] 076 741 84 54


N° : 15-2018



TITRE : Devenir de nanoparticules d’argent dans des eaux du lac Léman et leur toxicité sur les organismes aquatiques

1- Problématique : En raison de leurs propriétés uniques, les nanomatériaux manufacturés sont de plus en plus utilisés dans des produits commerciaux. Parmi eux, les nanoparticules d’Argent (AgNPs) ont attiré une attention particulière en raison de leur large champs d'applications (tels que les textiles, les peintures et les agents antibactériens) qui augmente la probabilité de leur relargage dans les écosystèmes. L’eau étant le principal vecteur de dissémination et le réservoir terminal de ces contaminants atypiques, l’évaluation des risques associés à ces contaminants sur les organismes aquatiques et la détermination du comment ils agissent à long terme sur l’écosystème, font de la recherche de leurs toxicités potentielles, une priorité.

Pourtant, les études écotoxicologiques portant sur les nanoparticules en milieu aquatique sont très peu nombreuses en comparaison de la quantité de données nécessaires, et l’évaluation de l’écotoxicité de ces matériaux est encore peu développée. En outre, les premiers résultats ont mis en évidence que le comportement et la toxicité d’un même type de nanoparticules peuvent varier d’un milieu à l’autre et sont fortement dépendants des paramètres physico-chimiques du système.

2- Objectifs du travail de Master :

L’objectif de ce travail sera de comprendre les effets potentiels des parametres environnementales (p. ex. rayonnement UV, salinité, matières organiques dissoutes) sur le devenir et le potentiel écotoxicologique des nanoparticules chez les invertébrée eau douce Dreissena polymorpha en utilisant des expériences in situ, in vivo et in vitro dans des condition expérimentation bien contrôlées, tout en visant à imiter le plus fidèlement possible des conditions environnementales réalistes. Pour cela, des aspects physico-chimiques et écotoxicologiques seront développées pour la caractérisation des nanoparticules.

3- Déroulement :Cliquez ici pour taper du texte.

Le travail se déroulera comme suit :

• Recherche et synthèse bibliographique

• Définition du plan de recherche en utilisant les éléments disponibles dans la bibliographie.

• Optimisation de la méthodologie d’analyse. • Mise en utilisation des différentes techniques analytiques. • Réalisation des expérimentations. • Analyse des résultats • Rédaction du mémoire • Encouragement d’une publication scientifique

4- Interdisciplinarité:Cliquez ici pour taper du texte.

Le travail proposé constitue une approche interdisciplinaire dans le sens que ce sujet de master fait appel aux disciplines suivantes: Caractérisation physico-chimique des nanoparticules, biologie cellulaire, biologie moléculaire, ecotoxicologie.

Intégration possible de ce travail dans un « Croatian-Swiss Research Programme ». Ce projet viserait à une compréhension de la formation des protéines corona par une étude comparative chez les invertébrés dans de l’eau douce et de l’eau de mer. L’étudiant(e) concernée sera amené(e) à effectuer des déplacements sur les sites d’étude en Suisse et en Croatie (encore à définir) afin de réaliser le prélèvement des échantillons.

5- Formation requise (optionnel) :Cliquez ici pour taper du texte.

• Avoir suivi le cours à choix du MUSE « Qualité des eaux et écotoxicologie » 14E224CR souhaités.

• Capacités de travailler de manière autonome souhaitées. 6- Références Initiales (optionnel) :Cliquez ici pour taper du texte.

Canesi, L., et al., Bivalve molluscs as a unique target group for nanoparticle toxicity. Mar Environ Res, 2012. 76: p. 16-21.

Louie, S.M., R.D. Tilton, and G.V. Lowry, Critical review: impacts of macromolecular coatings on critical physicochemical processes controlling environmental fate of nanomaterials. Environ. Sci.: Nano, 2016. 3(2): p. 283-310.

Liu, W., et al., Interaction of silver nanoparticles with metallothionein and ceruloplasmin: impact on metal substitution by Ag (I), corona formation and enzymatic activity. Nanoscale, 2017. 9(19): p. 6581-6594.

Schultz, C., et al., Analytical approaches to support current understanding of exposure, uptake and distributions of engineered nanoparticles by aquatic and terrestrial organisms. Ecotoxicology, 2015. 24(2): p. 239-61.

Sigg, L., et al., Chemical aspects of nanoparticle ecotoxicology. CHIMIA International Journal for Chemistry, 2014. 68(11): p. 806-811.

Zhang, C., Z. Hu, and B. Deng, Silver nanoparticles in aquatic environments: Physiochemical behavior and antimicrobial mechanisms. Water Res, 2016. 88: p. 403-427.

Keller, A.A., et al., Stability and aggregation of metal oxide nanoparticles in natural aqueous matrices. Environ. Sci. Technol, 2010. 44(6): p. 1962-1967.

7- Lieu de travail et encadrement : Ce travail de master sera encadré par le Dr. Wei LIU ([email protected]) et Prof. Vera Slaveykova ([email protected]). Le lieu de travail sera le département F.-A Forel de l'Environnement et de l'Eau. Uni-Vogt.



N° : 16-2018


PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER

Evaluation des programmes d’efficience énergétique auprès des ménages

1. Contexte Depuis 2009, le canton de Genève bénéficie d’un programme intitulé « Eco21 » destiné à réduire la consommation d’énergie (en particulier électrique) dans le canton. Ce programme est divisé en différents sous-programmes. Ceux-ci prennent plusieurs formes et sont destinés à une palette variée d’usagers en matière de ressources énergétiques : ménages, entreprises et régies. Les économies à court terme de certains de ces programmes ont déjà été mesurées et ont fait l’objet de plusieurs analyses et publications respectives. Issu d’un partenariat entre diverses communes du canton et les Services Industriels genevois (SIG), un des sous-programmes d’Eco21 consiste en une série d’opérations menées dans un périmètre d’immeubles. Celles-ci durent généralement trois semaines et voient des « ambassadeurs » - le plus souvent des jeunes du quartier rapidement formés à la sensibilisation environnementale et à certaines problématiques énergétiques – visiter les logements en question pour analyser la consommation énergétique des ménages qui y résident. Sur la base de cette visite, les ambassadeurs proposent de remplacer certains éléments du matériel électroménager (ampoule, lampe, frigo, multiprises) par un équipement énergétiquement plus efficient (par exemple, le remplacement d’ampoules halogènes par des ampoules LED). De plus, ces derniers proposent une série de mesures, nommées « écogestes », permettant d’optimiser la consommation énergétique des ménages visés (par exemple, le dégivrage fréquent du réfrigérateur). Si ces opérations étaient initialement exclusivement destinées à des logements subventionnés (HBM, HLM), cette condition n’est actuellement plus en vigueur. Toutefois, les cibles de ces opérations restent souvent des ménages à faible ou moyen revenu ; l’objectif étant de proposer des incitations financières – la baisse de la facture d’électricité – pour encourager des comportements menant à une meilleure efficience énergétique.

2. Objectifs du travail de Master Ce master s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche centré sur une analyse quantitative et qualitative de la consommation énergétique de ménages dans le canton de Genève ayant participés à des opérations éco-sociales de 2009 à 2016. L’étudiant pourra s’appuyer sur des résultats récoltés à travers l’analyse de la consommation électrique des ménages, ainsi qu’une analyse de leurs pratiques, de leurs connaissances et de leurs représentations, réalisée sur la base d’un questionnaire diffusé en 2018. L’objectif de ce travail est de revenir sur une série de données récoltées ces dernières années auprès de ménages ayant été visités, afin d'évaluer la pérennité de ces actions. Il s’agit d’observer l’impact de ces opérations sur le plan des économies, mais également sur l'acceptabilité à moyen terme des diverses mesures qui ont été proposées aux ménages, principalement en termes de pérennisation des écogestes (par exemple, est-ce que les réfrigérateurs sont toujours fréquemment dégivrés ?), mais également en termes de matériel (le matériel électroménager promu est-il toujours utilisé ?). On pourra aussi évaluer si l’on peut mettre à jour des effets rebonds (par exemple, une économie dans une secteur énergétique entraînant une hausse de consommation dans un autre) ou encore de effets dérivés (spin-off effect), tels que l’adhésion à d’autres comportements favorisant l’efficience énergétique, ou plus généralement la durabilité (par exemple, une visite éco-sociale centrée sur la consommation électrique peut-elle également amener des ménages à limiter l’usage de leur véhicule motorisé ?)

3. Déroulement Le candidat développera les points ci-dessous, de façon plus ou moins approfondies, selon ses affinités et en accord avec les directeurs du travail : Au niveau du volet technique :

• Analyser la consommation électrique de ménages en fonction de leur participation à différents programmes Eco21.

• Une comparaison entre des ménages ayant participé au programme de manière générale et des ménages non-participants pourra également être enrichissante.

Au niveau du volet socioculturel :

• Evaluer l’impact des opérations éco-sociales sur les ménages analysés en termes de pratiques, de représentations et de connaissances énergétiques et environnementales.

• Evaluer la promotion de bonnes pratiques environnementales dans le contexte de ces ménages.

• Eventuellement, proposer des pistes pour optimiser ces bonnes pratiques. Déterminer les conditions nécessaires pour optimiser l’adhésion à des pratiques favorisant l’efficience énergétique.

4. Interdisciplinarité

Ce travail, qui comporte un volet technique et un volet socio-culturel, sera mené en interaction entre les thématiques « Energie » et « Gouvernance et développement territorial » de l’ISE.

5. Formation requise NA

6. Références Initiales Cabrera D., Seal T., Bertholet J.L., Lachal B., Jeanneret C., 2012. Evaluation of energy efficiency program in Geneva Energy Efficiency. February 2012, Energy Efficiency Springer Volume 5, Issue 1, pp 87-96 Bertholet, Jean-Luc, Cabrera, Daniel, Lachal, Bernard and Patel, Martin K., 2014, Evaluation of an energy efficiency program for small customers in Geneva, paper presented at the IEPEC Conference in Berlin. Cabrera D., Bertholet J.L., Lachal B., 2014. Evaluation of an energy efficiency program for low-income households. IEPEC, Berlin. Reynaud B., Garazi G., Jeanneret C., 2014. Energy and Non-Energy Impacts of a Demand-Side Management Pro-gram: Case Study of the Program éco21, Geneva, Switzerland. IEPEC, Berlin 2014. Seal T., Madic F., 2014. Towards a Behavioural Indicator for the Evaluation of Energy Conservation at Work. IEPEC, Berlin 2014. Cabrera D., Bertholet J.L., Lachal B., 2015. Impact and delay of the phase out of inefficient light bulbs policy. ECEEE Summer Study. Cabrera D., Bertholet J.L., Lachal B., 2015. Survey of usage behavior of refrigerators, light bulbs and stand-by power in households. Yushchenko A., Patel M., 2016. Contributing to a green energy economy? A macroeconomic analysis of an energy efficiency program operated by a Swiss utility. Applied Energy. Bertholet, J.L., Cabrera, D., Lachal, B., 2016. Energy Savings in Common Areas of Buildings. IEPEC, Amsterdam 2016 (to be published) Cabrera D., Bertholet J.L., Lachal B., 2016. When can we trust ex-ante energy savings estimates? . IEPEC, Amster-dam 2016 (to be published). 7- Lieu de travail et encadrement : Patrick Naef, Daniel Cabrera et Jean-Luc Bertholet.

N° : 17-2018



TITRE : Economies d’eau et énergie dans le secteur résidentiel

1- Problématique : On estime que l’énergie finale utilisée en Suisse pour le chauffage des bâtiments et la préparation de l’eau chaude sanitaire est proche du 40% de la consommation totale. Dans les bâtiments construits pendant les années 60 et 70, la part de la consommation de chaleur pour l’ECS est proche de 30%. Dans les nouveaux bâtiments et ceux qui ont été récemment rénovés, la part de l’ECS devient plus importante du fait de l’amélioration de l’enveloppe thermique. Un moyen de réduire la consommation d’eau et de l’énergie nécessaire au chauffage de l’eau est à travers le remplacement des pommeaux de douche par des pommeaux plus efficaces et d’installer des réducteurs de débit dans les robinets. Ce genre d’action a été mené à Genève depuis 2014 par le programme éco21 des Services Industriels de Genève. A ce jour, plusieurs centaines de ménages ont participé à ce programme.

2- Objectifs du travail de Master : Il s’agit, dans un premier temps, d’évaluer l’impact sur la consommation d’eau, chaleur et les émissions de dioxyde de carbone grâce au remplacement des pommeaux de douche et de l’installation de réducteurs de débit dans les ménages ayant participé au programme éco21. Dans un deuxième temps, une extrapolation à l’ensemble des ménages du canton dans le but d’estimer le potentiel des économies d’énergie et la réduction des émissions à effet de serre.

3- Déroulement :Suite à une recherche bibliographique, l’étudiant réalisera une analyse sur les historiques de consommation d’eau et chaleur sur l’ensemble des bâtiments ayant participé au programme, croisant cette information avec le nombre et type d’appareils remplacés et installés. Il réalisera quelques tests sur les équipements et participera à au moins à une opération sur le terrain. Il réalisera des calculs pour estimer les économies d’eau et d’énergie, ainsi que la réduction des émissions de CO2, découlant des opérations éco21. Il devra chercher des indicateurs pertinents que lui permettront ensuite d’estimer le potentiel d’économies pour d’autres bâtiments. Pour finaliser, il réalisera une extrapolation des résultats obtenus à l’ensemble du canton, dans le but d’estimer le potentiel des économies d’énergie et réduction des gaz à effet de serre à Genève.

4- Interdisciplinarité : Energie, eau, climat, statistiques.

5- Formation requise (optionnel) : MUSE, option énergie et climat.


7- Lieu de travail et encadrement : ISE plus quelques visites sur les sites où les opérations du programme éco21 se déroulent. Le travail est encadré par l’équipe de suivi du programme éco21 (Daniel Cabrera et Jean-Luc Bertholet).

N° : 18-2018



TITRE : Consommation et potentiel d’économies d’énergie dans un secteur de l’économie Genevoise.

1- Problématique : Il y a une année, mai 2017, le peuple suisse a accepté la stratégie énergétique 2050. Celle-ci vise à réduire de façon conséquente la consommation d’énergie, à améliorer l’efficacité énergétique et à promouvoir les énergies renouvelables. A Genève, le programme éco21 a permis d’obtenir une longueur d’avance en ce qui concerne les économies d’électricité. Quelques clients des Services Industriels de Genève ont mis en place, depuis déjà quelques années, des actions d’économies d’énergie, ce qui a permis au canton de réduire la consommation électrique de façon notable. Cependant, pour pouvoir arriver aux objectifs fixés par la stratégie 2050, il faut encore convaincre un nombre important d’acteurs d’entreprendre des mesures de cette nature. Le secteur économique représente une grande partie de la consommation électrique et présente également un potentiel d’économies important.

2- Objectifs du travail de Master : Il s’agit, pour un secteur de l’économie Genevoise en particulier, d’analyser la consommation d’énergie, d’estimer le potentiel d’économies d’énergie et d’identifier les barrières qui empêchent de dégager ce potentiel.

3- Déroulement : L’étudiant devra tout d’abord faire le choix du secteur de l’économie en justifiant son choix (pertinence du secteur, familiarité, etc.). Il réalisera une revue de littérature du secteur en lien avec l’énergie. Il collectera des données générales du secteur (consommation d’énergie, employés, économie, etc.) et en coordination avec l’équipe d’encadrement, des données plus détaillés pour un échantillon représentatif de ce secteur. Il analysera en parallèle quelques audits énergétiques du secteur dans le but de dégager le type d’actions d’économies les plus générales et le volume d’économies que ces actions génèrent. Il devra ensuite, réaliser quelques entretiens auprès de quelques acteurs pour mieux comprendre les facteurs qui empêchent de mettre en place les actions d’économie d’énergie. Pour finaliser, il devra, sur la base de quelques indicateurs pertinents, réaliser une extrapolation à l’ensemble des entreprises du canton pour estimer les économies d’énergie du secteur tout entier.

4- Interdisciplinarité : Energie, statistiques, économie.

5- Formation requise (optionnel) : MUSE, option énergie et climat.

6- Références Initiales (optionnel) : Cela dépendra du choix du secteur économique.

7- Lieu de travail et encadrement : ISE plus quelques visites sur les sites où les opérations du programme éco21 se déroulent. Le travail est encadré par l’équipe de suivi du programme éco21 (Daniel Cabrera et Jean-Luc Bertholet).

N° : 19-2018



TITRE : Development and modeling of a renewable energy strategy for a French-speaking municipality in Switzerland

1- Problématique : Mitigating climate change requires a rapid transition to renewable energy systems for heat and electricity provision throughout Switzerland. Although many technically feasible, environmentally sound and economically viable renewable solutions exist, their actual uptake is still too slow. Conventional tools that inform renewable energy planning are primarily limited to energy-economic-environmental models that point to the least-cost solutions under environmental constraints. Although these tools provide essential quantitative assessments, they tend to ignore the complex socio-technical phenomena that can foster or hinder renewable energy innovation (Geels et al., 2016). In recent years, new methodologies are therefore being developed for integration of socio-technical phenomena into energy-economic-environmental modeling in order to develop more robust and effective renewable energy strategies (Oudes and Stremke, 2018; Trutnevyte, 2013). The involvement of different stakeholders in the co-design of models, on the one hand, or towards imagining the feasibility of projected scenarios, on the other, is a promising way forward that merits further exploration (Leray et al., 2016).

2- Objectifs du travail de Master: As part of the ongoing collaborative project between UNIGE Renewable Energy Systems group and UNIGE Department of Sociology, this mixed-methods Master thesis aims at developing a renewable energy strategy for a French-speaking Swiss municipality using quantitative energy systems analysis and modelling as well as qualitative data based on stakeholder and public interviews. The municipality will be chosen together with the project’s staff.

3- Déroulement : The thesis includes the following steps :

- Literature review on existing methodological approaches; - Retrospective investigation and context analysis of the municipality’s energy system

and its transition in the past (quantitative data collection, interviews, literature search); - Quantitative assessment of renewable energy options and modelling of future

renewable energy strategies for the municipality;

- Assessment of these renewable energy strategies in stakeholder and public interviews and/or focus groups;

- Development of recommendations and conclusions; - Sharing of recommendations with stakeholder groups, if possible; - Scientific report (i.e. Master thesis) and a short summary of findings for the wider

audience.

4- Interdisciplinarité : This is an interdisciplinary Master thesis that combines quantitative energy analysis and modelling with qualitative research methods (stakeholder and public interviews and/or focus groups). The thesis will be jointly supervised by UNIGE Renewable Energy Systems group and UNIGE Department of Sociology.

5- Formation requise (optionnel) : completed MUSE « Physics and Technology of Energy» course or equivalent; good knowledge of Excel or willingness to learn Matlab; French language skills; willingness to conduct stakeholder and public interviews and/or focus groups.


Geels F., Berkhout, F., van Vuuren D. P., Bridging analytical approaches for low-carbon transitions, Nature Climate Change 6 (2016) 576-583.

Leray L., Sahakian M., Erkman S. Understanding household food metabolism: relating micro-level material flow analysis to consumption practices, Journal of Cleaner Production 125 (2016) 44-55.

Oudes D., Stremke S., Spatial transition analysis: Spatially explicit and evidence-based targets for sustainable energy transition at the local and regional scale, Landscape and Urban Planning 169 (2018) 1-11.

Trutnevyte E., The allure of energy visions: Are some visions better than others?, Energy Strategy Reviews 2 (2014) 211-219.


- Renewable Energy Systems group at Uni Carl Vogt: PhD student Léon Hirt and Prof. Evelina Trutnevyte, +41 (0) 22 379 06 62, [email protected]

- Department of Sociology at Uni Mail: Prof. Marlyne Sahakian, +41 (0) 22 379 83 29, [email protected]

Additional note : two students with two independent theses on the same overall topic may be accepted

N° : 20-2018



TITRE : Spatial investigation of new renewable electricity projects in Europe (one or two theses)

1- Problématique : Rapid diffusion of renewable energy is key to achieving Europe’s targets of climate change mitigation. Most databases with new renewable energy statistics that inform forward-looking analyses and energy policy design provide information at an aggregated level only, e.g. for a country or the whole continent. This prevents the in-depth understanding of spatial diffusion patterns and elements that foster or hinder renewable energy. The spatial understanding is important because heterogeneity in local contexts and socio-demographic situations is known to lead to vast diversity in renewable energy uptake (Balta-Ozkan et al. 2015).

A recent investigation of the new renewable electricity projects that have received feed-in tariffs in 2016 revealed such spatial heterogeneity in Switzerland (Thormeyer et al. 2018). Figure 1 shows the areas with average, above-average and below-average density of new renewable energy projects, including solar PV, biomass, wind, and hydropower. Portions of this spatial heterogeneity can be statistically explained through the variance in locally available renewable energy potentials and socio-demographic characteristics. Although several similar studies exist for other countries too (e.g. Allan and McIntyre, 2017), a more comprehensive cross-country analysis that allows to compare renewable energy diffusion across countries is not available.

Figure 1. Swiss hotspots and coldspot of new renewable electricity projects in 2016. Legend: white – the areas with the average density of new projects, red – the areas with above-average density of new projects (90% confidence interval), blue – the areas with below-average density of new projects (90% confidence interval).

2- Objectifs du travail de Master : Using the methodology developed in an earlier study for Switzerland (Thormeyer et al. 2018), the thesis aims at creating a spatially-explicit database

with renewable energy projects in one or several other European countries for investigating the spatial patterns in renewable energy diffusion.

3- Déroulement :

- Review of existing studies, methodological approaches, and available datasets; - Development of the spatially-explicit database with new renewable energy projects in

one or several European countries (except for Switzerland); - Extension of the database with socio-demographic data; - Spatial analysis of the database, including mapping of spatial hotspots and coldspots,

spatial regression, and ANOVA. - Conclusions and recommendations; - Scientific report (i.e. Master thesis) and a short summary of findings for the wider

audience. 4- Interdisciplinarité : The thesis primarily focuses on the energy system analysis, but at the same time uses a mixed-methods approach: spatial analysis, socio-demographic analysis, and multivariate statistics.

5- Formation requise (optionnel) : completed MUSE « Physics and Technology of Energy» course or equivalent; good knowledge or strong willingness to learn ArcGIS or QGIS and data management systems, e.g. Microsoft Access; good knowledge or strong willingness to learn multivariate statistics methods.


G.J. Allan, S.G. McIntyre, Green in the heart or greens in the wallet? The spatial uptake of small-scale renewable technologies, Energy Policy 102 (2017) 108-115.

N. Balta-Ozkan, T. Watson, E. Mocca, Spatially uneven development and low carbon transitions: Insights from urban and regional planning, Energy Policy 85 (2015) 500-510.

C. Thormeyer, J.-P. Sasse, E. Trutnevyte, Spatial dimension of renewable energy diffusion: empirical evidence on solar PV, biomass, wind, and small hydropower in Switzerland, under preparation (available upon request).

7- Lieu de travail et encadrement : Renewable Energy Systems group at Uni Carl Vogt: PhD student Jan-Philipp Sasse and Prof. Evelina Trutnevyte, +41 (0) 22 379 06 62, [email protected]


N° : 21-2018



TITRE : Indicators for monitoring renewable energy deployment in the State of Geneva

1- Problématique : Renewable energy transition is gathering pace (Mitchell, 2016) and it is very much wanted in order to meet the global targets of climate change mitigation and to implement the Swiss Energy Strategy 2050. In order to monitor and steer the progress of renewable energy deployment, recent scientific and practical discussions have revolved around the choice of suitable monitoring indicators, from global and national to local scales.

However, finding comprehensive and yet operationalizable sets of indicators is a conceptually and quantitatively challenging task, for examples, as demonstrated by the experiences of developing quantitative indicators for measuring the progress towards Sustainable Development Goals (von Stechow et al. 2016). Even more, latest discussions argue that monitoring should not only follow the energy transition retrospectively, but also set forward-looking reference scenarios against which the actual progress is compared (Spencer et al., 2017).

2- Objectifs du travail de Master : Using the case of the State of Geneva, this Master thesis aims to develop and implement a framework for monitoring renewable energy deployment.

3- Déroulement :

- Systematic review of methodological frameworks and existing indicators for monitoring renewable energy deployment;

- Development of an own framework for the State of Geneva; - Quantitative implementation of the new framework, including data collection and

analysis as well as retrospective and forward-looking energy systems modelling; - Conclusions and recommendations; - Scientific report (i.e. Master thesis) and a short summary of findings for the wider

audience.

4- Interdisciplinarité : The thesis primarily focuses on the energy system analysis, but at the same time requires drawing on interdisciplinary literature on indicators (energy, economics, environment etc.).

5- Formation requise (optionnel) : completed MUSE « Physics and Technology of Energy» course or equivalent; excellent knowledge of Excel or willingness to learn Matlab; willingness to work with large datasets; French and English language skills.


Mitchell, C., Momentum is increasing towards a flexible electricity system based on renewables. Nature Energy 2016, 1 (2).

Spencer, T., Pierfederici, R., Sartor, O., Berghmans, N., Samadi, S., Fischedick, M., Knoop, K., Pye, S. et al. Tracking sectoral progress in the deep decarbonisation of energy systems in Europe. Energy Policy 2017, 110, 509-517.

von Stechow, C., Minx, J. C., 1 Riahi, K., Jewell, J. McCollum, D. L., Callaghan, M.W., Bertram, C., Luderer, G., Baiocchi, G. 2 °C and SDGs: united they stand, divided they fall? Environmental Research Letters 2016, 11 034022.


- Renewable Energy Systems group at Uni Carl Vogt: Prof. Evelina Trutnevyte, +41 (0) 22 379 06 62, [email protected]

- Joint discussions with Services Industriels de Genève (SIG)



N° : 22-2018



TITRE : Understanding public preferences for electricity generation portfolios in the French-speaking Switzerland through an interactive web-tool

1- Problématique : Many countries aim to expand and diversify their portfolios of low-carbon electricity generation. This development gradually demands that new power plants, such as wind, deep geothermal or hydropower, are sited in areas where no power plants existed before. Laypeople are rarely familiar, but at times highly concerned, about comparatively new technologies and their impacts to the local community, such as health impacts, induced earthquakes or accident risks (Scheer et al., 2017). By focusing on debated technologies, laypeople might neglect that electricity needs to be generated by a portfolio of several technologies and that each technology comes with its diverse impacts (Mayer et al. 2014).

Public preferences of these electricity portfolios in Switzerland have been recently studied in the German-speaking part of Switzerland (Volken et al., 2018). The participants provided their preferences through an interactive web-tool Riskmeter (Figure 1), which allowed them to build electricity portfolios that covered the electricity demand for Switzerland in 2035. However, there are no similar studies focusing on the French-speaking part of Switzerland yet. As the vote for the Energy Strategy 2050 highlighted, there seem to be significant differences between the preferences of the French- (67.5% yes) and the German-speaking part (53.4% yes). More work on public preferences for electricity generation portfolios in the French-speaking part is needed.

Figure 1. Snapshot of the basic version of Riskmeter

https://riskmeter.ch/

https://riskmeter.ch/

2- Objectifs du travail de Master : Replicate and extend the study on the elicitation of public preferences for the electricity generation portfolios (Volken et al., 2018) in the French-speaking part of Switzerland.

3- Déroulement :

- Literature review on public preferences for electricity generation in Switzerland and methodologies used to elicit these preferences;

- Development of an own approach by adapting and extending existing survey or workshop materials (Volken et al., 2018). Examples of possible extension include: adding uncertainty into the Riskmeter, testing new scales of eliciting technology preferences, experimentally testing different formats of Riskmeter, investigating the spatial preferences, and so on.

- Execution of the survey or workshops, including recruitment of the participants; - Data analysis using multivariate statistics methods; - Conclusions and recommendations; - Scientific report (i.e. Master thesis) and a short summary of findings for the wider

audience. 4- Interdisciplinarité : The thesis combines knowledge and methods from the fields of energy system assessment and social research methods.

5- Formation requise (optionnel) : Knowledge or willingness to learn multivariate statics methods and software (SPSS or R), French language skills, preferably completed MUSE « Physics and Technology of Energy» course or equivalent; interest in the social dimension of energy transition


Volken, S., Xexakis, G., Trutnevyte, E., 2018. Perspectives of informed citizen panel on low-carbon electricity portfolios in Switzerland and the empirical evaluation of informational materials. Under review (available upon request).

Mayer, L.A., Bruine De Bruin, W., Morgan, M.G., 2014. Informed public choices for low-carbon electricity portfolios using a computer decision tool. Environnemental Science and Technology 48, 3640–3648. https://doi.org/10.1021/es403473x

Scheer, D., Konrad, W., Wassermann, S., 2017. The good, the bad, and the ambivalent: A qualitative study of public perceptions towards energy technologies and portfolios in Germany. Energy Policy 100, 89–100. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2016.09.061s

7- Lieu de travail et encadrement : Renewable Energy Systems group at Uni Carl Vogt: PhD student George Xexakis and Prof. Evelina Trutnevyte, +41 (0) 22 379 06 62, [email protected]


N° : …

N° : 23-2018

Master Universitaire en Sciences de l’Environnement (MUSE) PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER - 2018

Réinventer la gestion des charges de chauffage en Suisse : comment mettre en œuvre un modèle basé sur la performance et le niveau de confort? 1- Problématique : Le nouvelle loi sur l'énergie et les ambitions de la Stratégie énergétique 2050 demande la mise en œuvre d'innovations techniques, mais également financières et sociétales. Réduire la consommation d’énergie des bâtiments, améliorer l’efficacité énergétique et promouvoir les énergies renouvelables demande l'implication des propriétaires, des exploitants, mais également des habitants des bâtiments, en particulier les locataires. Pour les ménages suisses, le chauffage représente un poste énergétique important et beaucoup d’attention est actuellement portée à l’efficacité énergétique des bâtiments. Or, plusieurs études récentes mettent en évidence une différence entre l'efficacité énergétique planifiée pour une construction neuve ou une rénovation et la consommation réelle d'énergie dans la phase d'utilisation (appelé en anglais le « performance gap » ; voir Gram-Hanssen et Georg 2017). Il existe plusieurs facteurs pour expliquer cette différence. Le rôle des habitants fait l'objet d'un consensus, qu'il s'agissent des représentations du confort intérieur par les usagers, leurs routines et habitudes liées aux systèmes de chauffage, l’usage vestimentaire et des fenêtres, ainsi que les multiples besoins énergétiques liés à la diversité des personnes et des pratiques (Shove 2013 ; Sahakian et Steinberger 2011). En parallèle, les administrations publics, les investisseurs et les entreprises générales promeuvent et développement des nouveaux modèles financiers pour favoriser la construction de bâtiments dits « efficaces », à l'image des contrats de performance énergétique. Comment dès lors éviter un « performance gap » après la mise en service d'un bâtiment? Comment impliquer les habitants dans l'atteinte des objectifs de performance, tout en garantissant une liberté de confort ? Est-il possible en Suisse de mettre en place un modèle de loyer chauffé par pallié, ou lié à des engagements individuels ? 2- Objectifs du travail de Master: Ce projet de Master vise à définir les modalités d'un contrat de loyer chauffé intégrant des paliers lié au niveau de confort, ainsi que d'étudier les opportunités et freins en lien avec sa mise en œuvre dans des baux de droit suisse. Nous prenons comme base de départ les niveaux de confort recommandés par les labels de bâtiment appliqués en Suisse et les écarts avec les

habitudes des habitants. L'objectif est de créer un modèle favorisant la participation et l'engagement actif des ménages concernés, tout en étant conforme aux évolutions attendues de la loi. Ce projet vise à tester et piloter différentes approches, afin de comprendre le ou lesquels sont applicables à grande échelle. 3- Déroulement : Nous proposons plusieurs étapes à la recherche : a) revue de la littérature sur les études sur le chauffage, et le « performance gap » entre planification et usage du bâtiment (si possible, un focus sur le cas Suisse); b) entretiens avec des acteurs dans la construction du bâtiment efficace en Suisse, et des spécialistes des lois sur le logement, afin de mieux comprendre les opportunités contractuels et techniques autour d’un modèle de charge comme le loyer chauffé intégrant des paliers de confort ; c) entretiens et/ou focus groups avec des ménages et des propriétaires, pour mieux comprendre leurs besoin en termes de chauffage et de modèles de charge. Le déroulement peut s’adapter selon les envies et compétences du / de la candidat.e. 4- Interdisciplinarité : Nous proposons une collaboration entre l’Université de Genève et le secteur du bâtiment et de l’ingénierie, pour mettre en place un projet de recherche-action – vers une approche inter- et trans-disciplinaire. Les fondements conceptuels de ce projet s’inspirent de la théorie des pratiques sociales (sociologie), mais apporté à l’étude d’un cas dans les sciences et ingénierie de l’environnement (le chauffage des ménages) et à l'analyse des politiques publiques (loi sur le logement). 5- Formation requise (optionnel) :Français, avec de bonnes compétences en anglais pour la revue de la littérature. Une expérience préalable dans la performance énergétique ou la gestion des bâtiments, ainsi que dans les approches qualitatives (entretiens, focus groups, etc.) serait un plus. 6- Références Initiales (optionnel) : Gram-Hanssen, K. and S. Georg (2017). "Energy performance gaps: promises, people, practices." Building Research & Information 46(1): 1-9 ; Sahakian, M. and J. K. Steinberger (2011). "Energy Reduction Through a Deeper Understanding of Household Consumption: Staying Cool in Metro Manila." Journal of Industrial Ecology 15(1): 31-48 ; Shove, E. (2003). Comfort, Cleanliness and Convenience: The Social Organization of Normality. Oxford, New York, Berg. 7- Lieu de travail et encadrement : Sous la co-direction du Professeur Marlyne Sahakian, Institut de Recherches Sociologues et Institut des Sciences de l’Environnement, Université de Genève, en de Dr Guillaume Massard, Chef d’Unité Bâtiment, Énergie, Territoire, BG Ingénieurs Conseils SA

N° : 24-2018



TITRE : L’usage de l’interface pour la promotion de la santé et de la qualité de vie dans les nouveaux quartiers

1- Problématique : Dans le contexte d’une demande importante de création de logements à Genève, des quartiers entiers sortent de terre. Il s’agit de programmes ambitieux de centaines voire de plusieurs milliers de logements. Si la volonté d’en faire des « éco-quartiers jardins » est bien présente en termes d’énergétique des bâtiments ou d’espaces verts, les réaliser dans une optique de développement de la qualité de vie des futurs habitants est complexe. En effet, si la question de la mobilité est la plupart du temps abordée (en théorie du moins), celle de la création du lien social et des services de proximité ne sont souvent qu’ébauchés, quand elles ne sont pas considérées comme non relevant du devoir du planificateur. Et quand ces sujets sont abordés en théorie, les accompagnements manquent pour faire face à des problèmes de cloisonnement géographique majeurs, des décalages temporels dans les réalisations planifiées (retard de la mise en place du tram de plusieurs années, par exemple), des phases de constructions réparties sur plusieurs années qui prétéritent l’installation de commerces et occasionnent des nuisances pour le voisinage. Il est donc nécessaire de pouvoir aider les planificateurs à promouvoir la qualité de vie dans les nouveaux quartiers. Quels sont les déterminants de la création du bien-être et de la qualité de vie dans un nouveau quartier ? Pour y répondre il est nécessaire de mener une réflexion sur la création de vie publique dans l’espace public. Au niveau micro, c’est l’échelle entre les bâtiments d’habitation du nouveau quartier ; au niveau méso, c’est la couture avec les quartiers adjacents, au niveau macro c’est l’intégration dans la ville.

2- Objectifs du travail de Master : 1) cerner les principaux déterminants liés à l’interface urbanistique qui conditionnent le bien-être des habitants des nouveaux quartiers ; 2) vérifier leur pertinence dans un ou plusieurs cas locaux ; 3) proposer des actions d’amélioration de ces interfaces susceptibles d’aider les décideurs à promouvoir le bien-être et la qualité de vie des nouveaux habitants.

3- Déroulement : en premier lieu, il faudra mener une recherche et réflexion théorique sur cette question des interfaces et de leur usage. Ensuite, des études de terrain (p. ex. nouveau quartier à Plan-les-Ouates), serviront à tester les enseignements théoriques et à proposer des pistes opérationnelles et utiles pour les aménageurs et les responsables locaux.

4- Interdisciplinarité : cette recherche va mobiliser des savoirs ayant trait à la promotion de la santé, à l’urbanisme et aux sciences humaines et sociales.

5- Formation requise (optionnel) : avoir suivi le cours fondamental du MUSE « Environnement et santé »


7- Lieu de travail et encadrement : Le travail de Master sera encadré par la Division de la santé environnementale et de la promotion de la santé de l’Institut de santé globale (Dr Jean Simos, Dr Sandrine Motamed et Dr Nicola Cantoreggi), en collaboration avec l’association genevoise pour le développement communautaire (AGDC). Le lieu de travail sera, en principe, le Campus Biotech.

N° : 25-2018



TITRE : L’interface homme-animal-environnement : promouvoir la santé au 21ème siècle dans les collectivités urbaines

1- Problématique : L'approche dite « One Health » est basée sur les liens fondamentaux entre la santé humaine et celle des animaux et des écosystèmes, ainsi que sur la valeur ajoutée des collaborations interdisciplinaires et intersectorielles dans ce domaine. Elle a pris beaucoup d’importance avec l'impact de l'activité humaine sur les écosystèmes, le nombre croissant des maladies infectieuses émergentes et leur mondialisation : plus de 2/3 d'entre elles sont des zoonoses. En outre, elle prend progressivement de l'importance pour l'approche intégrée des maladies non transmissibles, qui représentent la principale cause de décès dans le monde : l'obésité, la santé mentale, les maladies cardiovasculaires, etc., notamment dans un environnement urbain. En effet, One Health ne traite pas seulement des risques pour la santé humaine et animale, mais aussi des opportunités de leur promotion, ainsi que de celle de l’écosystème urbain, notamment à travers les interactions humaines avec les animaux domestiques ou sauvages (des nombreuses espèces sauvages se sont bien adaptées aux écosystèmes urbains, où ils utilisent les jardins, parcs, parcelles de forêts, etc., comme habitat et font des incursions dans les zones résidentielles pour chercher de la nourriture) et les espaces verts. Est-ce que les responsables des collectivités urbaines sont-ils conscients des nouvelles opportunités qu’offre cette approche pour promouvoir la santé et la qualité de vie de leurs habitants et si oui, comment se l’ont-elles appropriée ?

2- Objectifs du travail de Master : 1) apprécier le niveau de connaissances en matière d’interface homme-animal-environnement des responsables des territorialités urbaines investiguées et la volonté politique de les prendre en compte ; 2) identifier les pratiques actuelles compatibles avec l’approche One Health ; 3) proposer des pistes de mise en œuvre de nouvelles mesures adaptées au contexte local et susceptibles à améliorer la santé et le bien-être des habitants et la qualité de leur environnement.

3- Déroulement : après avoir défini les éléments de l’approche One Health qui relèvent des compétences des collectivités urbaines, il faudra mener des entretiens semi-dirigés avec des acteurs et autres parties prenantes de quelques villes de Suisse romande et/ou de France voisine. L’analyse organisationnelle des tâches relevant de ces compétences complétera la connaissance du terrain et permettra d’émettre des recommandations pour favoriser la prise en compte des risques et des potentialités de l’interface homme-animal-environnement dans

les processus de décision locaux. Les questions liées à la biodiversité urbaine et aux méthodes d’investigation digitales ou participatives (p. ex. de la science citoyenne) seront également abordées.

4- Interdisciplinarité : One Health fait appel à des disciplines telles que l'écologie animale, l'écologie des maladies, les sciences de l'environnement et de la conservation, la socio-anthropologie, etc. Cette recherche va aussi mobiliser des savoirs ayant trait aux sciences humaines et sociales (conduite des entretiens et analyse des organisations).

5- Formation requise (optionnel) : avoir suivi le cours fondamental du MUSE « Environnement et santé » et le MOOC Global Health at the Human-Animal-Ecosystem Interface. https://www.coursera.org/learn/global-health-human-animal-ecosystem


- Zinsstag J et al. (2016). The 4th International One Health Congress and 6th Biennial Congress of the International Association for Ecology and Health 2016. Ecohealth, 13, S145.

- Hodgson K, Darling M (2011) Zooeyia: An essential component of “One Health”. Can Vet J 52(2): 189–191

- RTS (2015) Poulaillers en ville, la nouvelle tendance. Retrieved from: http://www.rts.ch/la-1ere/programmes/intercites/7240225-poulaillers-en-ville-la-nouvelle-tendance.html

- Lohmus M, Balbus J. (2015) Making green infrastructure healthier infrastructure. Infection Ecology and Epidemiology, The One Health Journal 5: 30082

- Jones, K. E., Patel, N. G., Levy, M. A., Storeygard, A., Balk, D., Gittleman, J. L. & Daszak, P. 2008. Global trends in emerging infectious diseases. Nature, 451, 990-3.

7- Lieu de travail et encadrement : Le travail de Master sera encadré par la Division de la santé environnementale et de la promotion de la santé de l’Institut de santé globale (Dr Jean Simos, Dr Isabelle Bolon, Dr Rafael Ruiz de Castaneda et Dr Nicola Cantoreggi). Le lieu de travail sera, en principe, le Campus Biotech.

http://www.rts.ch/la-1ere/programmes/intercites/7240225-poulaillers-en-ville-la-nouvelle-tendance.html

http://www.rts.ch/la-1ere/programmes/intercites/7240225-poulaillers-en-ville-la-nouvelle-tendance.html

N° : 26-2018



TITRE : L’avenir de l’évaluation d’impact sur la santé (EIS) à l’aulne des Objectifs du développement durable (ODD) et de l’Agenda 2030

1- Problématique : La démarche de l’évaluation d’impact sur la santé (EIS) est née il y a un peu plus d’une 20aine d’années et s’est propagée à travers le monde, d’abord dans les pays anglo-saxons et plus récemment dans le monde francophone. Bien qu’elle relève directement de la promotion de la santé et de la Charte d’Ottawa, elle puise sa méthodologie dans celles de l’étude d’impact sur l’environnement (EIE) et, en général, elle est apparentée à l’évaluation environnementale et aux différents mécanismes en lien avec le développement durable. Quelle influence aura (a déjà ?) sur la pratique de l’EIS l’adoption par les Nations Unies en 2015 des 17 Objectifs du développement durable et de l’Agenda 2030 ? Est-ce que, avec cette nouvelle donne, l’EIS, telle que définie par le Consensus de Götteborg, reste toujours le meilleur moyen d’atteindre les objectifs qu’elle poursuit ?

2- Objectifs du travail de Master : 1) identifier les points de convergence et de divergence entre ODD, Agenda 2030 et la démarche EIS ; 2) apprécier ou anticiper les conséquences que l’adoption des ODD et de l’Agenda 2030 a eu et aura sur la pratique des EIS ; 3) proposer des pistes pour mieux assurer la prise en compte de la santé dans les processus décisionnels publics.

3- Déroulement : après avoir repéré dans les documents officiels relatifs les mentions explicites et implicites aux EIS il faudra mener un double travail d’investigation : a) examiner les références aux ODD et à l’Agenda 2030 dans les EIS réalisées à partir de 2016 et identifier d’éventuelles conséquences dans les pratiques ; b) solliciter des praticiens EIS à travers le monde pour avoir leur propre appréciation sur les conséquences effectives ou potentielles et leur sentiment sur l’avenir des EIS et de la meilleure manière à poursuivre leurs objectifs principaux.

4- Interdisciplinarité : cette recherche va mobiliser des savoirs ayant trait à la santé (promotion de la santé, politiques multisectorielles) et aux sciences politiques (processus décisionnels, évaluation des politiques publiques).

5- Formation requise (optionnel) : avoir suivi le cours à option du MUSE « Etude d’impact sur l’environnement et évaluation d’impact sur la santé ».

6- Références Initiales (optionnel) : - Diallo T., Cantoreggi N., Simos J., Christie D. (2017) “The inclusion of health in impact assessments: a case study in Geneva, Switzerland”. Impact Assessment and Project Appraisal, Volume 36, issue 1, pp. 45-56, 2017 - Simos J., Spanswick L., Palmer N., Christie D. (2015) “The role of health impact assessment”. Health Promotion International, Vol. 30, No. S1 i71–i85 - Mattig T., Cantoreggi N., Simos J., Favre Kruit C., Christie D.P. (2015) “HIA in Switzerland: strategies for achieving Health in All Policies”. Health Promotion International 2015 Aug, pp. 1-8 - Simos J., Prisse N., Cantoreggi N: “HIA in Switzerland and France” ; in Health Impact Assessment – Past Achievement, Current Understanding and Future Progress. John Kemm, Editor, Oxford University Press, Oxford, 2013

7- Lieu de travail et encadrement : Le travail de Master sera encadré par la Division de la santé environnementale et de la promotion de la santé de l’Institut de santé globale (Dr Jean Simos et Dr Nicola Cantoreggi). Le lieu de travail sera, en principe, le Campus Biotech.

N° : 27-2018


PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER

TITRE : Les nanoparticules manufacturées dans les filières de potabilisation et de traitement

1- Contexte : Les processus physico-chimiques (coagulation, filtration, ozonation) dans les milieux naturels et les stations d’épuration jouent un rôle prépondérant dans le comportement de la matière en suspension, le transport des contaminants, et le traitement de l’eau. Dans ce travail nous nous intéresserons plus particulièrement aux nanoparticules en tant que polluants émergents et leur comportement dans les filières de potabilisation. Dans tous les cas l'analyse de la littérature scientifique révèle une compréhension insuffisante de ces processus sur le comportement des nanoparticules manufacturées. En effet assez peu d’informations sont disponibles sur l’impact réel des étapes de coagulation, filtration, désinfection, formation de boues, etc dans les filières de traitement de l’eau et le champ à couvrir est énorme.

2- Objectifs du travail de Master : L'objectif de ce travail, consiste à étudier le comportement de nanoparticules manufacturées dans les stations de traitement d’eau afin de mieux comprendre les mécanismes de déstabilisation, transformation, dissolution, des nanoparticules manufacturées et de préciser les fenêtres d’utilisation optimales de ces différents procédés vers l’élimination de ces dernières. Différents facteurs tels que le contrôle du pH, le dosage du coagulant, la présence de chlore, la variation de la charge des nanoparticules devront être pris en compte. Pour se faire, différentes techniques analytiques modernes seront utilisées afin d’avoir des informations sur l’impact des processus de coagulation, l’importance de la filtration, l’impact de l’ozonation etc. En particulier il sera intéressant d’étudier de préciser qu’elles sont les étapes clefs dans l’élimination des nanoparticules manufacturées. Ces résultats seront discutés avec des professionnels du traitement de l’eau afin de donner des directives et conseils d’utilisation et peut être ouvrir de nouvelles perspectives et recommandations dans ce domaine.

3- Déroulement :Dans un premier temps, nous nous focaliserons sur une étude bibliographique du comportement de nanoparticules manufacturées en filière de traitement. Ceci nous permettra de faire un état des lieux des connaissances dans le domaine. Dans un deuxième temps, nous nous focaliserons sur le comportement de nanoparticules

choisies à travers deux ou trois processus clefs de traitement (coagulation, filtration et ozonation par exemple). Par exemple, l’efficacité des coagulants utilisés en traitement de l’eau sera étudiée. Nous pourrons aussi considérer d’utiliser des nanoplastiques. Dans un troisième temps, nous essayerons de préciser les conditions optimales d’élimination des nanoparticules dans les filières de traitement et de valoriser les résultats obtenus à travers des discussions avec les professionnels du traitement de l’eau.

4- Interdisciplinarité :Cette étude requiert une approche interdisciplinaire directement reliée à des aspects physiques et chimiques ainsi qu’une dimension environnementale intégrant des aspects économiques, sociaux, et de santé publique liés à la problématique de la production d’eau potable et présence de polluants émergents.

5- Formation requise (optionnel) :De préférence filière Eau et avoir suivi le cours colloïdes et polymères dans l’environnement .


Ramirez Arenas, L.M., Ramseier, S., Zimmermann, S., et Stoll, S., 2016, Comparative Study of the Effect of Aluminum Chloride, Sodium Alginate and Chitosan on the Coagulation of Polystyrene Micro-Plastic Particles: Journal of Colloid Science and Biotechnology, v. 5

Hüffer T., Praetorius A., Wagner S., von der Kammer F., Hofmann T. 2017. Microplastic Exposure Assessment in Aquatic Environments: Learning from Similarities and Differences to Engineered Nanoparticles. Environmental Science & Technology. 51: 2499-2507.

Oriekhova, O., et Stoll, S., 2016, Stability of uncoated and fulvic acids coated manufactured CeO2 nanoparticles in various conditions: From ultrapure to natural Lake Geneva waters: Science of the Total Environment, v. 562, p. 327-334.

7- Lieu de travail et encadrement : Serge Stoll, Lina Ramirez ([email protected]) groupe de physico-chimie de l’environnement, Département Forel, Uni Vogt.

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:91223





N° : 28-2018



TITRE : Évaluation du risque environnemental lié à l'utilisation de sacs compostables pour la collecte des déchets de cuisine du canton de Genève.

1- Problématique : Afin d'atteindre l'objectif de 50% de taux de recyclage et de diminuer le volume des déchets incinérables en prévision de la construction de la future usine de valorisation et de traitement des déchets des Cheneviers, le canton de Genève, en collaboration avec les communes, a mis en place une campagne de collecte des déchets organiques de cuisine auprès de la population. Le déploiement de cette campagne comprend une incitation à utiliser des sacs compostables compatibles avec les processus de traitement sur le site de méthanisation / compostage de Châtillon, répondant aux normes OK compost / EN 13432, avec en parallèle une suppression des sacs « hérisson » en polyéthylène. Cependant, selon l'état de la technique actuelle, les sacs compostables sont encore composés d'une importante proportion de matière plastique (polyester) issue de ressources fossiles. Le compost produit a pour vocation à être utilisé par les agriculteurs et donc de retourner dans le milieu naturel. Il est important que des particules de plastiques ne soient pas disséminées dans l'environnement, d'autant que la question de la pollution des eaux par des micro/nanoparticules de plastiques est particulièrement importante à l'heure actuelle.

2- Objectifs du travail de Master : L'objectif de ce travail de master consiste à évaluer la présence de résidus (en particulier micro/nano) pendant et après le processus de méthanisation / compostage sur le site de Châtillon à Genève. Il consistera également à développer des techniques d’extraction et de caractérisation de matériaux plastiques dans des matrices complexes. Ce travail devra conclure sur les conséquences (ou l'absence de conséquences) liés à l'utilisation de sacs compostables pour la collecte des déchets de cuisine.

3- Déroulement :

- La première étape portera sur l'état des connaissances actuelles en matière dégradation (compostage / méthanisation) de ces plastiques. Une étude bibliographique, ainsi qu'une analyse critique de la norme EN 13432 seront réalisées.

- La seconde étape portera sur une caractérisation des différents types de sacs compostables disponibles sur le marché genevois et limitrophe, et sur des campagnes de prélèvement d'échantillons sur le site de Châtillon des digestats (solide et liquide) issus de la méthanisation, et du compost à différents stades de maturation. En amont, des protocoles d’extraction seront développés afin de pouvoir caractériser et quantifier les fragments plastiques. La caractérisation se basera sur

l’utilisation d’un microscope FTIR-ATR installé au département Forel. Des prélèvements dans les champs ayant épandu le compost sont également à envisager.

- Enfin, en fonction des résultats obtenus, une évaluation du risque environnemental lié à l'utilisation de sacs compostables pour la collecte des déchets de cuisine devra être faite. Des propositions d'améliorations ou de recherches complémentaires sont attendues. Des contacts réguliers seront nécessaires avec les Services Industriels de Genève, chargés de l'exploitation du site de Châtillon.

4- Interdisciplinarité : Ce travail nécessite l’intégration de connaissances relatives 1) aux processus de méthanisation/compostage, 2) aux processus liés aux sacs plastiques en matière de synthèse, composition et dégradation, 3) à la chimie et la dynamique des contaminants dans l'environnement, 4) aux techniques analytiques liées à la caractérisation des microplastiques dans des matrices complexes, 5) à la problématique générale de la pollution plastique y compris sa dimension sociétale.

5- Formation requise (optionnel) : Le sujet s'adresse plus directement aux étudiant-es des filières eau et biodiversité. Un intérêt pour les travaux de terrain et de laboratoire est un atout.


7- Lieu de travail et encadrement : Service de géologie, sols et déchets de l'Etat de Genève (Zoé Cimatti) et Serge Stoll (Institut des Sciences de l’Environnement, Département Forel)

N° : 29-2018



TITRE : Stabilité du climat d’une « planète-océan »

1- Problématique : La configuration « planète-océan » (ou « aquaplanet »), où la planète est entièrement couverte d’eau, est un modèle très simplifié pour étudier l’interaction entre trois composantes climatiques fondamentales : océan, atmosphère et banquise. Dans cette configuration, plusieurs états d’équilibre peuvent correspondre au même forçage extérieur (Ferreira et al. 2011, Lucarini et Bódai 2017), qui est caractérisé par la quantité d’énergie solaire entrante et le niveau de CO2 dans l’atmosphère. En changeant le forçage, les équilibres peuvent modifier leur stabilité jusqu’à s’approcher à un état où une petite perturbation peut enclencher une modification rapide du climat (« tipping point »).

2- Objectifs du travail de Master : Le travail de master visera à établir les états d’équilibre sur l’action de forçages différents et à étudier la dynamique du système climatique quand il s’approche au tipping point. Une étude du type « machine learning » visera à identifier les observables propres à prédire les basculements du système.

3- Déroulement :

- revue de la littérature - simulations avec le modèle climatique MITgcm - apprendre comment changer le forçage et obtenir des états d’équilibre - recherche du tipping point - étude des observables propres à prédire le tipping point

4- Interdisciplinarité : Dynamique des fluides à grande échelle, interactions non-linéaires dans le climat, méthodes de statistique, simulations numériques et analyse des données.

5- Formation requise : Une aisance en programmation sous Matlab, ou une motivation pour apprendre, est indispensable pour mener à bien ce travail.

6- Références Initiales :

Ferreira, Marshall et Rose, Climate determinism revisited : multiple equilibria in a complex climate model, Journal of Climate 24, 992-1012 (2011)

Lucarini et Bódai, Edge states in the climate system : exploring global instabilities and critical transitions, Nonlinearities 30 R32-R66 (2017)

7- Lieu de travail et encadrement :Lieu de travail : ISE. Encadrement : Dr. Maura Brunetti, Prof. Jérôme Kasparian

N° : 30-2018



Dr. John Poté

TITRE : Prévalence et quantification des bactéries et gènes de résistance aux antibiotiques en différentes conditions de gestion des effluents urbains

1- Problématique :

La dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs), et des bactéries productrices de β-lactamases à spectre élargi (BLSE) et des entérobactéries résistantes au carbapénèmes (ERC) est liée à l’utilisation des antibiotiques à large spectre en médecine humaine et vétérinaire. Les stations d'épuration des eaux usées réceptrices des effluents provenant des habitants, hôpitaux, élevages et industries, sont considérées comme la source majeure de la dissémination des ARGs, BLSE et ERC en milieu aquatique. Dans certains pays, les effluents hospitaliers et communaux sont déverser dans les rivières sans traitement préalable. Bien qu’elle provoque des effets néfastes dans l’environnement et pour la santé humaine, la dissémination des ARGs, BLSE et ERC en milieu aquatique reste très peu explorée. Peu de donnée quantitative n’est à titre d’exemple disponible pour les eaux usées, spécialement les effluents hospitaliers, communaux et des stations d’épuration, ainsi que dans les eaux et sédiments des milieux récepteurs (Brechet et al., 2014 ; Dévarajan et al., 2015 ; 2016 ; 2017). D’autres part, très peu de recherches ont été réalisées pour quantifier les risques en reliant cette dissémination et l’épidémiologie en milieu clinique.


- La détection et quantification des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques de la

famille de carbapénèmes et céphalosporines, avec la réalisation de tests de

susceptibilité aux antibiotiques sur Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et

Pseudomonas aeruginosa.

- La quantification et caractérisation des gènes blaTEM, blaSHV, blaCTX-M; blaNDM, blaVIM, blacKPC et blaOXA par l’approche moléculaire

- L’analyse statistique de la prévalence de la multi-résistance aux antibiotiques dans

l’environnement et l’évaluation de leur impact et de l’épidémiologie en utilisant

l’approche “Human Health Risk Assessment associated with antibiotic-resistant

bacteria in environment”

3- Déroulement :

- Définition de la zone d’étude et approche bibliographique - Le candidat commencera par apprendre les différentes techniques d’analyses

physicochimiques des eaux et sédiments - Apprentissage et approfondissement des techniques moléculaires de caractérisation

bactérienne (Culture, extraction d’ADN, PCR et séquençage) avant de commencer sa recherche.

- Familiarisation aux outils statistiques pour établir la corrélation entre les différents paramètres et interprétation des résultats.


Cette recherche est de nature interdisciplinaire et constitue un des volets de recherches menées depuis plusieurs années au département F.A. Forel/groupe de microbiologie environnementale dirigé par John Poté. Elle requiert les approches de la gestion et traitement des eaux usées, analyses physico-chimiques et bactériologiques, ainsi les notions d’épidémiologie clinique. Le (a) candidat (e) sera intégré (e) dans la collaboration existante avec HUG et d’autres collaborations seront définies avec certains groupes de recherche de l’ISE relativement à la problématique de cette recherche.

5- Formation requise (optionnel) :

Avoir une formation de Biologie, Biochimie, microbiologie, sciences de l’environnement ou titre équivalent.


Brechet, C., Plantin, J., Sauget, M., Thouverez, M., Talon, D., Cholley, P., Guyeux, C., Hocquet, D., and Bertrand, X. 2014. Wastewater Treatment Plants Release Large Amounts of Extended-Spectrum beta-Lactamase-Producing Escherichia coli Into the Environment. Clinical Infectious Diseases 58, 1658-1665.

Del Franco M, Paone L, Novati R, Giacomazzi CG, Bagattini M, Galotto C, Montanera PG, Triassi M, Zarrilli R. 2015. Molecular epidemiology of carbapenem resistant Enterobacteriaceae in Valle d'Aosta region, Italy, shows the emergence of KPC-2 producing Klebsiella pneumoniae clonal complex 101 (ST101 and ST1789). BMC Microbiol. 15(1):260.

Devarajan, N, Köhler, T, Sivalingam, P, van Delden, C, Mulaji, C.K, Mpiana, P.T, Ibelings, B.W, Poté, J. 2017. Antibiotic resistant Pseudomonas spp. in the aquatic environment: A prevalence study under tropical and temperate climate conditions. Water Research 115, 256-265.

Devarajan, et al. and John Poté, 2017. Antibiotic resistant Pseudomonas spp. in the aquatic environment: A prevalence study under tropical and temperate climate conditions: Water Research, 115, p. 256-265.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Del%20Franco%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Paone%20L%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Novati%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Giacomazzi%20CG%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Bagattini%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Galotto%20C%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Montanera%20PG%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Triassi%20M%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Zarrilli%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=26552763

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Molecular+epidemiology+of+carbapenem+resistant+Enterobacteriaceae+in+Valle+d%E2%80%99Aosta+region%2C+Italy%2C+shows+the+emergence+of+KPC-2+producing+Klebsiella+pneumoniae+clonal+complex+101+%28ST101+and+ST1789%29


Cette étude s’inscrit dans le cadre de recherches effectuées au département F.-A. Forel, groupe de microbiologie environnementale depuis plusieurs années par John Poté. En fonction des sites d’études sélectionnés, le (a) candidat (e) pourrait faire des déplacements dans un pays étranger. L’application sera soumise à la fondation Lombard et/ou Fondation Schmidheiny, pour trouver le financement pour les campagnes d’échantillonnage et analyses de terrain.

Contact : John Poté [email protected] Tél. 022 379 03 21


N° : 31-2018



Dr. John Poté

TITRE : Impacts sanitaires et épidémiologie liés à l’utilisation des eaux d’arrosage dans l’agriculture urbaine sous climat tropicale

1- Problématique :

Les eaux des rivières urbaines et puits dans pays en voie de développement sont soumises aux apports des effluents industrielles, urbains et hospitalier non ou partiellement traitées. L'utilisation de ces eaux pour l'irrigation des cultures maraichers est largement pratiquée dans les Pays sous climat tropical comme l'Asie du Sud, Amérique du Sud et en Afrique Sub-Saharienne. Dans la majorité de ces Pays, les eaux sont caractérisées par la présence des polluants comme les métaux lourds, des bactéries (ARB) et leurs gènes de résistances aux antibiotiques (ARGs). Cette pratique peut entrainer la contamination des légumes et autres cultures maraichères cultivées, par les ARB et ARGs. Bien que certaines études aient été réalisées sur cette problématique, l’accumulation des ARB et ARGs dans les différentes légumes cultivés et qui se mangent crue dans certaines régions sous climat tropical, notamment dans la ville Kinshasa ainsi les risques potentiels demeurent très peu connus. Aucune étude épidémiologique liée à cette pratique n’est à ce jour pas été réalisée (Ndiaye, 2009 ; Korir et al., 2016 ; Yurany Derly, 2017).


- La détection et quantification des bactéries pathogènes et multi-résistantes aux

antibiotiques dans les eaux d’arrosage et des légumes issus des cultures maraichères

de la Ville de Kinshasa.

- La quantification et caractérisation des gènes blaTEM dans les légumes par l’approche

moléculaire

- L’évaluation des impacts épidémiologies en milieux cliniques liés à l’utilisation des eaux

d’arrosage et consommation des aliments contaminés

3- Déroulement :

- Délimitation de la zone d’étude dans la ville de Kinshasa et approche bibliographique - Le candidat commencera par apprendre les différentes techniques d’analyses

physicochimiques des eaux et sédiments - Apprentissage et approfondissement des techniques moléculaires de caractérisation

bactérienne (Culture, extraction d’ADN, PCR et séquençage) avant de commencer sa recherche.

- Familiarisation aux outils statistiques pour établir la corrélation entre les différents paramètres et interprétation des résultats.


Cette recherche est de nature interdisciplinaire et constitue un des volets de recherches menées depuis plusieurs années au département F.A. Forel/groupe de microbiologie environnementale dirigé par John Poté. Elle requiert les approches d’analyses physico-chimiques et bactériologiques de l’eau, ainsi les notions d’épidémiologie clinique. Le (a) candidat (e) sera intégré (e) dans la collaboration existante entre l’Université de Kinshasa et l’Université de Genève.


Avoir une formation de Biologie, Biochimie, microbiologie, sciences de l’environnement ou titre équivalent.


Ndiaye Mamadou Lamine. Impacts sanitaires d’arrosage de l’agriculture urbaine de Dakar (Sénégal), 2009. Thèse de doctorat Université de Genève. Terre et Environnement. Vol. 86. PP 101.

Korir et al., 2017. Microbiological quality of fresh produce obtained from retail stores on the Eastern Shore of Maryland, United States of America. Food Microbiology 56, 29-34

Yurany Derly Barco Calderon, 2017. Caractérisation physico-chimique et bactériologique des sédiments et des eaux d’arrosages de la rivière Bogotá, Colombie. Mémoire MUSE, UNIGE. PP 204.


Cette étude s’inscrit dans le cadre de recherches effectuées au département F.-A. Forel, groupe de microbiologie environnementale depuis plusieurs années par John Poté en collaboration avec deux Université de Kinshasa, UNIKIN et UNIGE. Le (a) candidat (e) pourrait faire un déplacement à Kinshasa pour l’échantillonnage et enquête de terrain. L’application sera soumise à la fondation Lombard et/ou Fondation Schmidheiny, pour trouver le financement pour les campagnes d’échantillonnage et analyses de terrain.

Contact : John Poté [email protected] Tél. 022 379 03 21


N° : 32-2018


PROPOSITION DE SUJET DE TRAVAIL DE MASTER – 2018 (pour un-e ou deux étudiant-e-s)

TITRE : Negotiating water, the critical period of reservoirs filling

1- Problématique : Scholarship on water conflict and cooperation has been expanding over the past two decades, with a general consensus that positive relationships between riparian countries in international rivers outnumber negative ones (Wolf, 1998, Yoffe et al. 2003, Bernauer et al., 2012). The development or expansion of large infrastructure projects that alter water allocations remain, however, one key source of tension, and sometimes conflict, at the international and subnational levels. This master thesis proposal focuses on the critical periods of reservoir construction and filling. The specific period of Dams construction and reservoirs filling has been less addressed by the literature although it represent key entry period for negotiation before major changes occur such as modified water flows and reduced downstream water availabilities.

Research questions are: how do water diplomacy frameworks and agreements between riparian governments consider temporality? Are there global or regional trends? Or more specifically, do policy makers and politicians use the timing of the construction and filling of large reservoirs as a resource for action in negotiation processes?

2- Objectifs du travail de Master : This research opportunity will enable a Masters student (or two) to participate in developing new research avenues on freshwater cooperation and conflict. The output has potential to be workshopped and/or promoted through the Geneva Water Hub and UNESCO Chair on hydropolitics. The student will work closely with the supervisors in the beginning to develop the final research question, which could be more focused on case studies or tend towards a more global review (to be discussed). Subsequently the student will develop skills in data collection, data analysis, and synthesis of research materials.

3- Déroulement :We expect the Masters student to 1) engage in a literature review (building on one that has already started) 2) Refine a research question based on the problématique. The student can decide if this will be more narrow (e.g. reservoir filling) or broad (e.g. major international water agreements) 3) Develop a research design and plan in collaboration with supervisors 4) Deliver a final report based on research findings 5) There may be a possibility to participate to an experts roundtable dedicated to the topic.

4- Interdisciplinarité : environmental governance, water governance, hydrological modelling, political economy, and economics, international law.

5- Formation requise (optionnel) : English language skills will be a plus for the literature review. Previous experience researching or studying environmental governance issues a plus.


Bernauer, T., Böhmelt, T., Buhaug, H., Gleditsch, N. P., Tribaldos, T., Weibust, E. B., & Wischnath, G. (2012). Water-Related Intrastate Conflict and Cooperation (WARICC): a new event dataset. International Interactions, 38(4), 529-545. Wheeler, K.G., Basheer, M., Mekonnen, Z.T., Eltoum, S.O., Mersha, A., Abdo, G.M., Zagona, E.A., Hall, J.W. and Dadson, S.J., 2016. Cooperative filling approaches for the grand ethiopian renaissance dam. Water international, 41(4), pp.611-634. Wolf, A. T. (1998). Conflict and cooperation along international waterways. Water policy, 1(2), 251-265. Yoffe, S., Wolf, A. T., & Giordano, M. (2003). Conflict and cooperation over international freshwater resources: indicators of basins at RISR. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 39(5), 1109-1126;

7- Lieu de travail et encadrement : Geneva Water Hub/UNESCO Chair on hydropolitics, Institut de Gouvernance de l’Environnement et de Développement (IGEDT), University of Geneva - under the guidance of Prof.Christian Bréthaut and PhD candidate Laura Turley.

N° : 33-2018



TITRE:

Monitoring precipitation type based on different measurement principles

1- Problématique : The type of precipitation falling on the ground surface (e.g. rain, snow, drizzle, hail, etc.) can have important implications for subsequent processes, and thereby be decisive in certain risk situations. For example, for the prediction of flash-floods, it is important to know whether precipitation falls as snow or liquid water within a catchment (e.g. Froidurot et al. 2014, Tobin et al. 2012). Also, for the management of traffic roads, it is important whether falling snow or mist hampers road conditions or visibility (Toivonen & Kantonen, 2001). Furthermore, the occurrence of freezing rain can lead to collapse of trees and power supply lines with potentially catastrphic cascading effects, as was experienced during a recent case in Slovenia 2014 (Kämäräinen et al. 2017). Precipitation type can be derived from ground surface measurements, using different remote sensing techniques (e.g. radar, laser-beam, high resolution cameras). However, each measurement principle has its strengths and limitations and measurement devices needs to be carefully evaluated before they are used in operational applications.

2- Objectifs du travail de Master: The objective of this thesis is to compare different measurement devices, which estimate and monitor precipitation type at a high temporal resolution, and to make statements about chances, limitations, and potential applications of these instruments. The study will be conducted in the Zulg valley, Switzerland, where we installed the following instruments:

• 2D-Video-disdrometer (measurement principle: optical cameras) • Operational disdrometer (measurement principle: laser-beam) • Radar precipitation sensor (measurement principle: radar-beam)

Thereby, the 2D-Video-disdrometer is thought to provide the most accurate measurements (Figure 1), and can be used to evaluate the operational instruments (Raupach & Berne 2015). Results will be of particular interest for the canton of Bern, which is interested in the applicability of these instruments for operational purposes.

Figure 1: The 2D-Video-distrometer measures every single precipitation particle - i.e. rain drops, hailstones or snowflakes - from front and side with two high-speed cameras in real-time (JOANNEUM RESEARCH, www.distrometer.at).

3- Déroulement : The student conducts a literature review and identifies the most important research gaps and challenges in this field. The main focus of the thesis, however, will lie on qualitative and quantitative data analysis. Thereby, access to the raw data of the above mentioned instruments will be provided, and the analysis could include the following steps: (1) Comparison of precipitation type measurements derived from the 2D-Video-disdrometer and the operational instruments, (2) qualitative description and quantification of performance and errors, (3) attribution of errors to boundary conditions (e.g. precipitation intensity, temperature), (4) implications and recommendations for operational applications. If time is sufficient and the student is interested in further analyses, other parameters such as terminal fall velocity or drop size distribution can be further investigated (optional).

4- Interdisciplinarité : This study is an applied work in the field of meteorology and closely linked to operational applications in risk management (e.g. hydrology, road management). Furthermore, the student will gain insights into different measurement techniques and apply statistical methods to describe and validate meteorological observations. Finally, the student will prepare results which are directly relevant for cantonal authorities.

5- Formation requise: a) background or strong interest in atmospheric science and basic knowledge about remote sensing techniques, b) programming skills (e.g. Matlab or R) and some statistical background, c) ability to communicate and write in English

6- Références Initiales:

Froidurot, S., Zin, I., Hingray, B., & Gautheron, A. (2014). Sensitivity of precipitation phase over the Swiss Alps to different meteorological variables. Journal of Hydrometeorology, 15(2), 685-696.

Kämäräinen, M., Hyvärinen, O., Jylhä, K., Vajda, A., Neiglick, S., Nuottokari, J., & Gregow, H. (2017). A method to estimate freezing rain climatology from ERA-Interim reanalysis over Europe. Natural Hazards and Earth System Sciences, 17(2), 243.

http://www.distrometer.at/

Raupach, T. H., & Berne, A. (2015). Correction of raindrop size distributions measured by Parsivel disdrometers, using a two-dimensional video disdrometer as a reference. Atmospheric Measurement Techniques, 8(1), 343-365.

Tobin, C., Rinaldo, A., & Schaefli, B. (2012). Snowfall limit forecasts and hydrological modeling. Journal of Hydrometeorology, 13(5), 1507-1519.

Toivonen, K., & Kantonen, J. (2001). Road weather information system in Finland. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, (1741), 21-25.

7- Lieu de travail et encadrement : C3i, ISE, UNI Carl Vogt, Prof. Dr. Markus Stoffel, [email protected], Dr. Mario Rohrer, [email protected], Michael Fehlmann, [email protected]

N° : 34-2018



TITRE : Wood anatomical adjustments in Pinus sylvestris to peat vs. mineral soils in Lithuania

1- Problématique : In Lithuania, trees growing on peat soils show smaller growth rates and reach smaller maximum height than those growing on mineral soils because of the generally high water table that limits rooting space, but also due to lower nutrient levels. The climatic influence is mostly indirect through changes of the hydrology, which varies rather in a decadal then annual time frame. In contrast, mineral soil trees show a distinct inter-annual temperature signal.

2- Objectifs du travail de Master : The idea of this study is to zoom into the tree-ring level and investigate how the different growth constraints influence the xylem cells’ anatomical and functional properties. Under drought conditions the xylem may form wider tracheids with thinner walls to optimize the use of the limited available carbon (Eilmann et al., 2009), which is the prevailing element in the walls. However, we have little understanding about the construction strategy when there is too much water. In this study we aim at unravelling this mechanism and better understanding why trees on peat soils do not growth taller. In the peat-soil trees, stomata will stay open when water table is high, but carbon uptake will still be limited because of limitations in the rooting zone. What kind of anatomical change do we find? Do the trees also have to optimize conductance (one might think not because there is plenty of water, but maybe it cannot be taken up sufficiently because of anaerobic conditions in the rooting zone)? How are xylem anatomical properties related to climate variability and growth rates of the trees?

3- Déroulement :The requested tasks include preparing anatomical microsections with a microtome, capturing images, and measure all tracheid cells in the images using ROXAS (www.wsl.ch/roxas; von Arx and Carrer, 2014). A good overview of the entire procedure, but also about some ideas of analyzing the data can be seen at von Arx et al. (2015). Probably best would be to perform data collection at WSL, at least until the responsible person feels familiar with the techniques. This master thesis project is ideal for learning laboratory techniques and procedures related to quantitative image analysis.

http://www.wsl.ch/roxas

4- Interdisciplinarité :This MSc topics links climate with groundwater level, biology and wood anatomy of trees and is thus highly interdisciplinary


6- Références Initiales (optionnel) :Eilmann, B., Zweifel, R., Buchmann, N., Fonti, P., and Rigling, A. (2009). Drought-induced adaptation of the xylem in Scots pine and pubescent oak. Tree Physiology 29, 1011-1020. Von Arx, G., and Carrer, M. (2014). ROXAS - a new tool to build centuries-long tracheid-lumen chronologies in conifers. Dendrochronologia 32, 290-293. Von Arx, G., Stritih, A., Čufar, K., Crivellaro, A., and Carrer, M. (2015). "Quantitative Wood Anatomy: From Sample to Data for Environmental Research". Doi: 10.13140/RG.2.1.3323.0169. URL: https://www.youtube.com/watch?v=gz_mJVmn-vQ&feature=youtu.be

7- Lieu de travail et encadrement : ISE Geneva (climate group), plus possible research stays at the Swiss Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape Research (WSL) Birmensdorf; Prof. Markus Stoffel, Dr. Juan Ballesteros (ISE groupe climat); Georg von Arx, Patrick Fonti (WSL Birmensdorf)

https://www.youtube.com/watch?v=gz_mJVmn-vQ&feature=youtu.be

N° : 35-2018



TITRE : Reconstruction of mass movements in the Swiss Alps

1- Problématique : .

Climate change is impacting in the frequency and magnitude of extreme events such as floods, snow avalanches, debris flow, and landslides in mountain regions worldwide. Yet, the rate of these changes is still unknown in many regions, as long-term observation are often lacking. Thus, understanding the long-term frequency and magnitude of past extreme events is essential to decipher their impacts in a warmer world. Besides, these long-term records are valuable and unique baseline data for the implementation of Disaster Risk Management strategies aimed at reducing risk levels in rural and mountain communities.

Due to the lack of documentary records, baseline data on past processes must be developed from paleo records. One of the most suitable paleo records in mountain regions are growth rings from trees growing on sites affected by processes. Tree-ring based geomorphic process reconstruction is based on the fact that trees record the physical impact of transported material during geomorphic event in its tree rings (Stoffel and Corona 2014). Thus, these unique, annually resolved, tree-ring records preserve potentially valuable archives of past geomorphic processes. It is recognized that tree-ring records are the most valuable and precise (seasonal level) natural archive for the reconstruction and understanding of past and ongoing processes during the past several hundred years.

Although the application of tree-ring records for dating past geomorphic event started in the 1960s and has been applied successfully in most geographic context, some methodological advances are needed, especially in the design of sampling strategies to maximize the acquired information with an optimal time consumption. Sampling strategy is key in tree-ring analysis, as bias related to the subjective/expert choice of trees could impact on the reconstructions. For instance, recent studies have suggested the potential bias on process-reconstruction based on trees of dissimilar age/species considered in the analyses (Šilhán, 2016). Stoffel and Bollschweiler (2009) suggested that a limited number of trees could be still valuable for dating processes, and Corona et al (2012) quantified the minimum number of trees to keep in a confidence level during the definition of event’s years. Despite these studies, still the bias related to the subjectivity included in the assessment during the sampling is not resolved (Kogelnig-Mayer et al., 2013; Ballesteros-Canovas et al., 2018). In this master project, the student will work together with the Dendrolab C-CIA team (www.dendrolab.ch) to contribute to design appropriate and objective sampling strategies for maximizing the tree-ring signal related to geomorphic events and reducing potential noise related to other environmental issues. The student will work with the existing repository dataset at the DendroLab as well as with new dataset which will be acquired in the Zermatt

Valley. Results are expected to be a contribution for further development tree-ring process detection.


The main objective of this Master thesis is to contribute to design a better sampling strategy to perform dendrogeomorphology studies in mountain environments. Outcomes from this master thesis are expected to provide methodological recommendation for further analysis.

3- Déroulement :The master thesis is divided into five major methodological steps : 1) State-of-art and data collection: During this initial step, the student will focus on the gathering of basic knowledge on the field, especially related to those studies describing the use of tree-rings to date geomorphic processes. It is expected that based on literature review, the student will need to define the factors may control noise on the tree-ring reconstruction and define potential sampling strategies which may minimize the impact of these factors. The student will also recollect form the repository the basic information, previously analysed by researcher. 2) Sampling design: Based on the literature review, and in close collaboration with DendroLab researcher, the student will define different sampling strategies including the impact of the factors considered as dependent of noise-signal. After this, a field campaign will be developed in a well-known selected site at Zermatt valley, to acquire new dataset based following the defined strategies. During the sampling, information related to the environment and tree individual will be recollected. 3) Dendrogeomorphic assessment: The student will analyse the tree- ring samples in the DendroLab (University of Geneva) under the supervision of researchers. A chronology of past events will be obtained following the standard procedures for dating events.

4) Statistic analysis: In order to identify the suitability of the sampling strategies, a comparison between the outcomes of them will be performed. Statistical analysis will be carried out on the dataset in order to detect possible impact of tree-related information on the reconstructed chronologies. Specially, we will focus on the nexus tree species-age-number of samples to identify the robustness of the sampling procedure. Outcomes from aleatory versus systematic sampling will be also tested. An assessment of cost (in term of time) will be realized for each sampling procedure. The student will be coach on statistical modelling using R software

5) Interpretation and writing procedure: In this final step, the student will critically review his/her results and discuss with the supervisor for interpretation. During this step, the student will review scientific references aimed to support the results. Finally, the student will design and write the master thesis

4- Interdisciplinarité : The master thesis deals with the following topics: environmental sciences, geomorphology, ecology and statistics. It is expected that at the end of the master’s program, the student gets a strong background in these fields.


6- Références Initiales (optionnel) : .

Ballesteros-Cánovas, J. A., Trappmann, D., Madrigal-González, J., Eckert, N., & Stoffel, M. (2018). Climate warming enhances snow avalanche risk in the Western Himalayas. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(13), 3410-3415.

Corona, C., Saez, J. L., Stoffel, M., Bonnefoy, M., Richard, D., Astrade, L., & Berger, F. (2012). How much of the real avalanche activity can be captured with tree rings? An evaluation of classic dendrogeomorphic approaches and comparison with historical archives. Cold Regions Science and Technology, 74, 31-42.

Kogelnig-Mayer, B., Stoffel, M., Schneuwly-Bollschweiler, M., Hübl, J., & Rudolf-Miklau, F. (2011). Possibilities and limitations of dendrogeomorphic time-series reconstructions on sites influenced by debris flows and frequent snow avalanche activity. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 43(4), 649-658.

Šilhán, K. (2016). How different are the results acquired from mathematical and subjective methods in dendrogeomorphology? Insights from landslide movements. Geomorphology, 253, 189-198.

Stoffel, M., & Corona, C. (2014). Dendroecological dating of geomorphic disturbance in trees. Tree-ring research, 70(1), 3-20.

Stoffel, M., & Bollschweiler, M. (2009). Tree-ring reconstruction of past debris flows based on a small number of samples—possibilities and limitations. Landslides, 6(3), 225-230

7- Lieu de travail et encadrement : Swiss Alps, Geneva; Prof. Markus Stoffel, Dr. Juan A. Ballesteros-Cánovas and Dr. Jaime Madrigal Gonzalez

N° : 36-2018



TITRE : Multi-centennial tree-ring based climate reconstruction in the protected God da Tamagur (Engadine, Grisons) and Aletsch (Valais) stone pine forests

Problematic and objectives of the study:

Trees growing at latitudinal and elevational treeline forest locations, where tree growth is predominantly limited by temperature, have been demonstrated to be valuable, annually-resolved proxy to reconstruct past temperature fluctuations over long periods of the Holocene. These approaches are now recognized as one of the most valuable archives existing in paleoclimatology.

In the Alps, at treeline, forest stands are composed of two main tree conifer species, namely Larix decidua Mill. (European larch) and Pinus cembra L. (Swiss stone pine). These species are characterized by very high longevity as they can live up to 1000 years, thus making them ideal candidates for climatic reconstructions.

Over the last decade most multi-centennial tree-ring width temperature reconstructions in the Alpine region (Corona, 2010, 2011, Büntgen, 2004, 2005) have been developed using Larix decidua trees.

The absence of significant and strong correlations between instrumental data and Pinus cembra tree-ring width (TRW) chronologies has however so far prevented to derive robust climatic reconstructions from Pinus cembra. The present master thesis aims at investigating the potential of Pinus cembra trees to be used in climatic reconstruction through the development of cell wall thickness chronologies (CWT). This new parameter has indeed proven more efficient at capturing temperature signals than the more commonly used TRW chronologies.

2- Objectifs du travail de Master: During the master thesis, the students (up to 2 students could work on the data from the two sites) will learn the basics of dendrochronology and dendroclimatology.

3- Déroulement :Cliquez ici pour taper du texte.

(i) Fieldwork in August 2017 (God da Tamangur)

(ii) Laboratory analyses and development of TRW and CWT chronologies

(iii) Standardization: Prior to climate reconstruction, each individual tree-rings

composing the millennia-long chronologies will be detrended in order to eliminate

non-climatic trends (e.g. age related growth trend) and to maximize climatic

information.

(iv) Calibration and Climate reconstruction: Temperature reconstructions will be

obtained from detrended chronologies using calibration data. The quality and

robustness of the reconstruction (i.e. in terms of predictive skills of the transfer

function) will be assessed by computing the coefficient of determination (R2 for the

calibration and r2 for the verification periods), the Reduction of Errors (RE) and

Coefficient of Efficiency (CE) statistics

4- Interdisciplinarité : Master thesis at the crossroads between climatology, paleoclimatology, wood anatomy and statistics.

5- Formation requise (optionnel) : No specific background needed

6- Références Initiales (optionnel) : Stoffel, M., Khodri, M., Corona, C., Guillet, S., Poulain, V., Bekki, S., Guiot, J., Luckman, B.H., Oppenheimer, C., Lebas, N., Beniston, M., Masson-Delmotte, V., 2015. Estimates of volcanic-induced cooling in the Northern Hemisphere over the past 1,500 years. Nature Geoscience 8: 784–788.

7- Lieu de travail et encadrement : ISE (climate group) : Dr. Sébastien Guillet, Prof. Markus Stoffel

N° : 37-2018



TITRE : Fluvial dynamics and river planform changes in Indian Himalayan Rivers

1- Problématique : Indian rivers are characterized by high average flood discharges and large temporal variability. There is also significant spatial variation in the magnitude, frequency and power of floods, on account of regional variations in monsoon rainfall, basin characteristics and channel geometry. As a result, the channel responses and the geomorphic effects also vary spatially. Understanding the nature of river dynamics and the causes and consequences of river planform change are not only of broad scientific interest, but also provide important information for land use planning, hazard zonation, and other disaster risk reduction strategies. The active channel shifts laterally, either by bank erosion or avulsion and these changes might incurred in considerable economic costs when infrastructures or populations are installed in the dynamic valley bottom. However, hazards related to channel dynamics are commonly neglected. Indeed, rather few are the studies which have analyzed in detail the magnitude of channel widening determined by extreme floods in Himalayan Rivers.

2- Objectifs du travail de Master : The aim of this work will be to better understand river dynamics in the Himalaya region, focusing on river widening, to analyse the factors controlling bank erosion processes.

3- Déroulement :Fluvial dynamics will be analysed by applying remote sensing techniques in order to assess changes in the fluvial systems (unfortunately no fieldwork is possible!). The analysis will be based on the assessment of the temporal changes in the spatial distribution of riparian vegetation and channel position. Trends will be identified and related to important flood events and other external drivers (e.g., human impacts).

4- Interdisciplinarité :The work integrates knowledge and methods from environmental sciences, hydrology, geomorphology, remote sensing and GIS.

5- Formation requise (optionnel) : Motivated student, passion for rivers and previous experience with GIS and/or remote sensing techniques are an asset


[1] Carbonneau, P.E., Piégay, H., 2012. Fluvial Remote Sensing for Science and Management. A John Wiley & Sons Ltd. Publication, Wiley-Blackwell. 440 pp.

[2] Oguchi, T., Wasklewicz, T., Hayakawa, Y.S., 2013. 9.35 Remote Data in Fluvial Geomorphology: Characteristics and Applications. Treatise Geomorphol. 15, 711–729.

[3] Henshaw, A.J., Gurnell, A.M., Bertoldi, W., Drake, N. a., 2013. An assessment of the degree to which Landsat TM data can support the assessment of fluvial dynamics, as revealed by changes in vegetation extent and channel position, along a large river. Geomorphology 202, 74–85.

7- Lieu de travail et encadrement : Coaching: Dr. Virginia Ruiz-Villanueva, Prof. Markus Stoffel

N° : 38-2018



TITRE : Geomorphic change detection of rockfalls and debris flows in periglacial environments: What can drone flights reveal - what can high resolution photographs from the valley bottom contribute?

1- Problématique : Periglacial, slopes are highly dynamic systems. Due to difficult accessibility, monitoring of processes over larger surfaces (i.e. at the scale of entire slopes) is challenging, but fundamental in terms of process understanding and for the detection of triggering mechanisms. The MSc students will use time series of unmanned aerial vehicle (UAV) and high resolution, ground-based photography (GigaPan) to provide answers to the research questions.

2- Objectifs du travail de Master : -> Acquisition, analysis and interpretation of remotely sensed data from drone flights in a high-elevation permafrost site and GigaPan photograps from valley bottom -> Comparison of pros and cons of both techniques -> Understanding process activity and triggers by relating activity to climate data.

3- Déroulement :During the course of the Master study, repeated remote sensing campaigns will be conducted to aquire several generations of data. If possible, the master thesis should thus be planned over the course ot two years .

4- Interdisciplinarité :The study involves aquisition and processing of data (remote sensing), detection and interpretation of changes (geomorphology) and relating the changes to climatic data.

5- Formation requise (optionnel) : Certificat en Géomatique (not necessarily completed)


7- Lieu de travail et encadrement : Zermatt valley (Valais) ; supervisors : Prof. Markus Stoffel, Michael Fehlmann (ISE, groupe climat)

N° : 39-2018



Understanding the linkage between floods and climate in Sierra de las Minas (Guatemala)

1- Problematic

The Sierra de las Minas (SLM) is a mountain chain catalogued as Biosphere Reserve located in eastern Guatemala. This reserve is considered one of the most important ecosystems in Guatemala and the origin of most of the rivers draining the country. In this area, many local communities have been developed, yet they are exposed to the impact of hydro-geomorphic processes such landslide and floods. Thus, the SLM has been spotted as highly susceptible to hydro-geomorphic processes due to its abrupt orography and the impact of hurricanes and tropical depressions. However, rivers in this mountain region are poorly recorded or are only constrained to the bottom of valleys over the last few years.

In mountain regions, the application of Disaster Risk Management in a Global Change context is challenging due to the lack of baseline data, which hamper the proper risk estimation of vulnerable communities. Yet, a multidisciplinary approach combining remote sensing (aerial picture recognition), field-based geomorphic analyses, and the use of evidence from botanical or historical records can be used to describe and document the hydrodynamics of past flood on ungauged catchments, as a basis for hazard and risk-assessment scenarios. Specifically, tree-rings have several advantages for flood reconstruction in mountain streams, allowing to go back over last centuries. This approach consists in analyzing tree-rings records of trees growing on geomorphic torrential features to detect growth disturbances related to flood events as well as paleo-hydraulic techniques to reconstruct its magnitude.

In this master thesis, the student will combine remote sensing and tree-ring analyses to reconstruct the flood history of the Sierra de las Minas, paying special attention in landslide-flood nexus. Major fluvial geomorphic changes in the selected catchment will be detected based on the interpretation of time series of aerial pictures. Dendrochronological-like sampling procedures will be carried out in the field and laboratory analyses will be performed in the DendroLab (University of Geneva). The obtained results will constitute the basis for direct climate linkage analyses, specifically deciphering the role of Pacific and Atlantic tropical storm.

2- Objectifs du travail de Master : The main objective of this MSc thesis is to contribute to the understanding of flood processes in Guatemala mountains . This MSc works aims at generating a compressive flood records over last century and analysing their climate trigger mechanism. Outcomes

could be relevant to apply Disaster Risk Reduction strategies in rural communities.

3- Déroulement :The master thesis is divided into five major methodological steps :

1) State-of-the-art in the field and revision of literature: During this initial step, the student will focus on the gathering of basic knowledge on dendrogeomorphology and research related to the studied site. The student will also collect all available information related to geomorphology, geology, and climatology. Specifically, the student will collect existing information related to GIS-based and field-based assessment. 2) Gathering and managing the topographic, land use and gauge dataset: The student will recollect the available local information about topography, land use and flow gauges. At this stage, the student will perform remote sensing on the selected catchments to detect changes in fluvial geomorphology and hillslopes related to landslides.

3) Field sampling procedure: A field survey would be carried out. During this fieldwork, the student will sample the existing trees with increment borers. The dendrolab.ch staff will coach the student in specific tree-ring methodologies. Samples will be analysed in the laboratories of DendroLab (Earth Science department). 4) Tree-ring analyses: First, wood samples will be analysed to assure the perfect dating of each tree-ring series. These steps include the preparation of the samples i.e. sanding, polishing, and cutting as well as the measurement of tree-ring widths. Individual growth chronologies will be developed and then cross-dated. After that, growth anomalies will be detected indicating the flooded years. 5) Climate-flood linkage analyses: The student will investigate the relation between the pacific and Atlantic tropical storms and flood triggering in the studied area. For this, the student will access to freely accessible information from National Hurricane Centre (https://www.nhc.noaa.gov)

4- Interdisciplinarité : The master thesis deal with the follow environmental science disciplines: climate and natural hazards. It is expected that at the end of the master program, the student gets stronger knowledge on climate change impact and natural hazard assessment in mountain regions.

5- Formation requise (optionnel) :Bachelors in Sciences de la Terre et de l'environnement

6- Références Initiales (optionnel) : Ballesteros, J., Kinday L, Restrepo C, Stoffel M (2018) Using botanical evidence to reconstructing extreme flood in the Sierra de las Minas, Guatemala. Geophysical Research Abstracts Vol. 20, EGU2018-15193

7- Lieu de travail et encadrement : Geneva, meetings with supervisor: Markus Stoffel and Juan A. Ballesteros-Cánovas

https://www.nhc.noaa.gov/

N° : 40-2018



TITRE: Hillslopes-channel connectivity and implications for fluvial processes

1- Problématique : Sediment connectivity is the linkage, which controls sediment fluxes throughout the landscape from its source the a sink (Bracken et al., 2015). Cavalli et al. (2013a) underlines the importance of the assessment of sediment connectivity in alpine headwaters, where »complex and rugged morphology, and heterogeneity in type, extent and location of sediment sources cause large variability in the effectiveness of sediment transport processes.« The morphological conditions in alpine headwaters control the spatial sediment connectivity through hillslope channel coupling and decoupling, and through sediment transfer along the channel network. The transport of sediments in catchments occurs on hillslopes, between hillslopes and channel, and within the channel (Bracken et al., 2015). Therefore, many processes are involved in the transportation of sediments. Benda et al. (2004) lists debris flows, normal runoff floods and flash floods as the tree main types of processes that are responsible for transporting sediment down tributaries to confluences with the main stream. »These processes often create depositional fans where tributary channels enter lower-gradient and wider channels or valleys« (Benda et al., 2004).

2- Objectifs du travail de Master : The objective of this work will be to better understand hillslopes-channel connectivity at different mountain basins in Switzerland affected by different human impacts

3- Déroulement :To assess the sediment connectivity in the study site, the SedInConnect 2.0 tool developed by Cavalli et al. (2013a) will be used. The tool was developed to model sediment pathways dealing with debris flow and channelized sediment transport and is based on the sediment connectivity index proposed by Borselli et al. (2008). Field mapping is an essential step for the calibration of the model (finding thresholds for defining coupling/decoupling behavior), and in order to better represent the active processes at catchment scale.

4- Interdisciplinarité :The work integrates knowledge and methods from environmental sciences, geomorphology, remote sensing and GIS.

5- Formation requise (optionnel) :Motivated student, passion for geomorphological processes and rivers; previous experience with GIS and/or remote sensing techniques are an asset


Cavalli, M., Trevisani, S., Comiti, F., Marchi, L., 2013. Geomorphometric assessment of spatial sediment connectivity in small Alpine catchments. Geomorphology 188, 31–41. doi:10.1016/j.geomorph.2012.05.007

Crema, S., Schenato, L., Goldin, B., Marchi, L., Cavalli, M., 2014. Toward the development of a stand-alone application for the assessment of sediment connectivity XX, 1–4.

Wohl, E., Rathburn, S., Chignell, S., Garrett, K., Laurel, D., Livers, B., Patton, A., Records, R., Richards, M., Schook, D.M., Sutfin, N. a., Wegener, P., 2016. Mapping longitudinal stream connectivity in the North St. Vrain Creek watershed of Colorado. Geomorphology. doi:10.1016/j.geomorph.2016.05.004

Taylor, P.D., Fahrig, L., Henein, K., Merriam, G., 1993. Connectivity is a vital element of landscape structure. Oikos 68, 571–573. doi:10.2307/3544927


N° : 41-2018



Improving the resilience of Kashmir valley (India) against flood in a Climate Change context

1- Problématique: The Indian Himalayan Region (IHR) has repeatedly been affected by extreme torrential floods over the past few years with substantial economic losses and excessive death tolls not far from 10’000 persons. In Kashmir, specifically, the most recent events on record are the floods in September 2014, March 2015 and 2017 in the Jhelum River and tributaries, killing a significant number of persons and causing substantial economic losses. Recent investigation has revealed that these extreme flood events have recurrently took place during last centuries, forcing even to shift the location in the past of the main city, Srinagar. These floods have recurrently affected crops causing economic losses and intense famines. In the future, the effect of both climate change and the galloping economic development in the region and intense land use changes resulting in a decrease of flood laminate functioning of existing lakes.

Historical archives also suggest the past implementation of several measurements to mitigate the flood impacts. However, the Indus Water Treaty signed between Pakistan and India during the 1960s, currently limits the implementation of large structural such as dams to prevent floods damages. Moreover, these infrastructures may be not feasible due to technical reason and the high risk related to the seismicity of the region. These facts oblige to development soft-measurements mostly based on flood hazard zonation and early warning system to mitigate the impact of future extreme floods. In this regards, robust hydraulic models are therefore the basis of these measurements since provide the information for zonation, definition of evacuation paths and early warning target sites. This master thesis will develop the hydraulic model of the Jhelum River and test, based on the historical information and current situation, the reliability of selected measurements. Moreover, the outputs of this model will be used for flood hazard zonation, definition of evacuation routes, early warning target site and cultural heritage protection.

Example of flood hazard definition based on hydraulic models (Ballesteros et al., 2013;

Bodoque et al., 2016)

2- Objectifs du travail de Master : The main objective of the master is to develop a robust hydraulic model of the Jhelum river at Kashmir, as a basis of: i) testing potential soft-measurement to mitigate the flood risk in the main cities, ii) create the basis for flood hazard zonation and targeting the early warning system

3- Déroulement :The master thesis is divided into four major methodological steps : 1) Historical archives: During this initial step, the student will be focus on gathering the historical information from the available dataset already worked by researcher from the department. The student will be focused on describing the implemented infrastructures such as dragging, weirs and small check dams. The student may interact with technician in the Flood and Irrigation Control Department in Kashmir for advancing and clarification about the existing measurements. 2) Gathering and managing the topographic, land use and gauge dataset: The student will recollect the available local information (already existing at the Department) about topography, land use and flow gauges. At this stage, the student will use the existing flood quantile estimation based on merging the flow records and historical flood events. Moreover, the student will use the free-accessible climate and topographic dataset to build a robust DEM. 3) Hydraulic modelling: The student will compile all the topographic information in an GIS and generate the different measurement - topographic scenarios. This information will be implemented in two dimensional hydraulic models to run the flood-quantiles previously defined (the supervisor will coach the student on how to use these numerical models). Model outputs such as water depth and flow velocity will be then analysed for hazard zonation and to investigate the reliability of the pre-defined measurements strategies. Moreover, the student may define potential evacuation routes as well as communicating strategies for early warning in most conflictive zones. 4) Interpretation and writing procedure: In this final step, the student will critically review its results and discuss with the supervisor for interpretation. During this step, the student will review specific scientific references aimed to support the results. Finally, the student will design and write the master thesis.

4- Interdisciplinarité : The master thesis deal with the follow environmental science disciplines: hydrology, natural hazards, GIS and numerical modelling. It is expected that at the end of the master program, the student gets stronger knowledge on numerical modelling, specifically on two dimensional hydraulic models.

5- Formation requise (optionnel) :Bachelors in Sciences de la Terre et de l'environnement

6- Références Initiales (optionnel) : Ballesteros-Cánovas, J.A., Sanchez-Silva, M., Bodoque, J.M. and Díez-Herrero, A., 2013. An integrated approach to flood risk management: a case study of Navaluenga (Central Spain). Water resources management, 27(8), pp.3051-3069. Bodoque, J.M., Amérigo, M., Díez-Herrero, A., García, J.A., Cortés, B., Ballesteros-Cánovas, J.A. and Olcina, J., 2016. Improvement of resilience of urban areas by integrating social perception in flash-flood risk management. Journal of Hydrology, 541, pp.665-676. Chiang, P.K. and Willems, P., 2013. Model conceptualization procedure for river (flood) hydraulic computations: case study of the Demer River, Belgium. Water resources management, 27(12), pp.4277-4289.

7- Lieu de travail et encadrement : Geneva, meetings with supervisor: Markus Stoffel and Juan A. Ballesteros-Cánovas

N° : 42-2018



TITRE : Exploring the influence of extreme climatic events on tree-tree interactions in temperate forest communities

1- Problématique : .

Climate warming is expected to modify both the intensity and frequency of dry spells thus having a major role on tree population and community dynamics (IPCC, 2013). Tree-tree interactions constitute critical processes shaping forest dynamics during secondary succession after anthropogenic or natural disturbance events such as drought (Tilman, 1994). Importantly, tree-tree interactions in dendrosciences are often neglected or, at most, assumed to be invariant and negative (competitive interactions). At a population or community levels, competition is usually associated to crowding conditions in forest stands, and is assumed to have a decisive role under increased drought intensity and frequency (Madrigal-González et al., 2014; Gleason et al., 2017) as predisposing factors to tree decay and mortality (McDowell et al. 2008). However, tree-tree interactions, as well as other plant-plant interactions might experience changes in space and time following environmental gradients and climatic variability, respectively (Malanson et al., 2017). For instance, empirical evidence in shrub-shrub interaction in alpine systems suggests rank reversals in the interactions with the course of secondary succession (García-Cervigón et al. 2016). In forests, competition dynamics throughout the secondary succession remain poorly understood, as well as it is the influence of drought on competition throughout the secondary succession.

In this Master thesis we will analyse how tree-tree interactions at the population and community levels change during a severe drought such as the one in 2003 (see Ciais et al., 2005). Specifically, the student will analyse how tree-tree interactions change using a reconstruction of tree sizes in a whole stand using dendrosciences. Thus, tree-tree interactions will be projected spatially and temporally and evaluated at the tree species level.


The main objective of this Master thesis is to analyse tree-tree interactions in time using dendrosciences in mixed forest stands

3- Déroulement :The master thesis is divided into five major methodological steps : .

1) State-of-art and data collection: During this initial step, the student will focus on identifying the main topics and the lacks of knowledge within this field as to define a research question correctly. The student will hold on existing literature and the experience in the lab members and will draw a first draft on the research hypothesis to be evaluated.

2) Sampling design: Based on the literature consulted, and in close collaboration with DendroLab researcher, the student will define a potential sampling strategy to be executed in the field. After this, a field campaign will be developed in selected sites in the Alps following the specifications of the defined sampling protocol. Specifically, all the individual trees within sampling plots of 30 meters radious will be sampled. During the sampling, information related to the environment and tree individual will be collected.

3) Dendrochronologic assessment: The student will analyse the tree- ring samples in the DendroLab (University of Geneva) under the supervision of researchers. Tree ring chronologies at the individual level will be obtained in the form of Basal Area Increments (BAI) without standardization.

4) Statistical analysis: Once obtained the tree ring width series for every individual tree, a competition index following Canham () will be parameterized for every year within the time scope defined previously using data at the plot level. This index bears in mind both the size and the distance to the focal trees of every tree in the neighbourhood. After that, a time series analysis will be applied to analyse how tree-tree interactions change in space and time before and after the extreme drought of the 2003.

5) Interpretation and writing procedure: In this final step, the student will critically review his/her results and discuss with the supervisor for interpretation. During this step, the student will review scientific references aimed to support the results. Finally, the student will design and write the master thesis

4- Interdisciplinarité : The master thesis deals with the following topics: ecology, dendrosciences and statistics. It is expected that at the end of the master’s program, the student gets a strong background in identification and evaluation of research questions and hypotheses in a critical way.



Ciais, P., Reichstein, M., Viovy, N., Granier, A., Ogée, J., Allard, V., ... & Chevallier, F. 2005. Europe-wide reduction in primary productivity caused by the heat and drought in 2003. Nature, 437(7058), 529.

García-Cervigón, A. I., Gazol, A., Sanz, V., Camarero, J. J., & Olano, J. M. 2013. Intraspecific competition replaces interspecific facilitation as abiotic stress decreases: The shifting nature of plant–plant interactions. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 15(4), 226-236.

Gleason, K. E., Bradford, J. B., Bottero, A., D'Amato, A. W., Fraver, S., Palik, B. J., ... & Kern, C. C. 2017. Competition amplifies drought stress in forests across broad climatic and compositional gradients. Ecosphere, 8(7).

IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp, doi:10.1017/CBO9781107415324.

Madrigal-González, J., & Zavala, M. A. 2014. Competition and tree age modulated last century pine growth responses to high frequency of dry years in a water limited forest ecosystem. Agricultural and forest meteorology, 192, 18-26.

Malanson, G. P., Resler, L. M., & Tomback, D. F. 2017. Ecotone response to climatic variability depends on stress gradient interactions. Climate Change Responses, 4(1), 1.

McDowell, N., Pockman, W. T., Allen, C. D., Breshears, D. D., Cobb, N., Kolb, T., ... & Yepez, E. A. 2008. Mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought?. New phytologist, 178(4), 719-739.

Tilman, D. 1994. Community diversity and succession: the roles of competition, dispersal, and habitat modification. In Biodiversity and ecosystem function (pp. 327-344). Springer, Berlin, Heidelberg.

7- Lieu de travail et encadrement : Swiss Alps, Geneva; Prof. Markus Stoffel, Dr. Jaime Madrigal and Dr. Juan A. Ballesteros-Cánovas

N° : 43-2018



TITRE:

Flash flood forecasting based on rainfall thresholds: An adaption of existing algorithms to the local scale.

1- Problématique : Extreme rainstorms often trigger catastrophic flash floods, which can cause major economic damage. In Switzerland, for example, a single rainfall event caused a damage of 85 Mio. CHF in October 2011 and thereby accounted for around 71% of the total damage caused by mass movements in this year (Andres et al., 2013). To prevent such damage, there exist a variety of systems that use information on observed and forecasted precipitation and issue flash flood warnings (Alfieri et al. 2015). Especially in small catchments, however, the forecast of flash floods remains challenging, because extreme discharge tends to occur as a result of localized convective rainfall and response times to issue such warnings are often very short. To provide valuable information for emergency management at the local scale, these systems therefore need to be well adapted to local conditions and take locally available data into account. In this context and in the framework of the ANYWHERE project (anywhere-h2020.eu), it is planned to adapt existing algorithms used to issue flash flood warnings at the European scale to the canton of Bern, Switzerland, and investigate the added value of local data sources.

2- Objectifs du travail de Master: The objective of this thesis is to adapt and apply algorithms of the flash flood early warning system (FF-EWS) developed at the European scale (Alfieri et al., 2015) to locally available data sources in the canton of Bern, Switzerland. The algorithm thereby calculates the catchment aggregated rainfall and its return period within a catchment based on radar observations (Figure 1). In the canton of Bern, it can be run using the data from the MeteoSwiss radar network, as well as the high-resolution topography maps available in Switzerland. To assess the reliability of the approach, it can for example be tested using the CombiPrecip product of MeteoSwiss or actual damage records. Moreover, the added value of the approach with respect to the use of coarser European radar composites (OPERA) and topography could be investigated.

Figure 1: Example of the FF-EWS applied in Catalonia during an event on the 12–14 September 2006. Left: Accumulated precipitation for 13 September 2006 based on radar precipitation estimates (the circles indicate rain gauge accumulations). Right: Return period of the entire event (the red dashed ellipses indicate the areas where floods were reported) (Alfieri et al., 2015).

3- Déroulement : The student conducts a literature review and identifies the most important research gaps and challenges in this field. The main focus of the thesis, however, will lie on qualitative and quantitative data analysis. Thereby, access to radar data of MeteoSwiss will be provided, and the analysis could include the following steps: (1) Calculation of catchment aggregated rainfall (and eventually return periods) for distinct events and rivers in the canton of Bern using radar data of MeteoSwiss, detailed topographical data, and existing algorithms of the FF-EWS, (2) comparison with accumulations (and eventually return periods) obtained with the CombiPrecip product of MeteoSwiss or actual damage records, i.e. qualitative description and quantification of performance and errors, (3) implications and recommendations for operational applications. If time is sufficient and the student is interested in further analyses, the performance of the approach could eventually be compared to results obtained with the coarser European radar composite (OPERA) and topography (optional).

4- Interdisciplinarité : This study is an applied work in the field of meteorology and closely linked to operational applications in risk management (e.g. hydrology). The student will gain insights into different approaches estimating rainfall intensities (e.g. radar, meteorological stations) and learn how to process such data and derive relevant information for risk management. Furthermore, the student will apply statistical methods to validate such approaches. Finally, the student will prepare results which are directly relevant for cantonal authorities.

5- Formation requise: a) background or strong interest in atmospheric science, b) programming skills (e.g. Matlab or R) and some statistical background, c) experience with the structure and handling of spatial data, d) ability to communicate and write in English

6- Références Initiales:

Alfieri, L., Berenguer, M., Knechtl, V., Liechti, K., Sempere-Torres, D., & Zappa, M. (2015). Flash Flood Forecasting Based on Rainfall Thresholds. Handbook of Hydrometeorological Ensemble Forecasting.

Andres, N., Badoux, A., & Hegg, C. (2013). Unwetterschäden in der Schweiz im Jahre 2011. Wasser Energie Luft, 105(1).

7- Lieu de travail et encadrement : C3i, ISE, UNI Carl Vogt, Prof. Dr. Markus Stoffel, [email protected], Dr. Mario Rohrer, [email protected], Michael Fehlmann, [email protected]

N° : 44-2018



TITRE : Evaluation of a probabilistic rainfall downscaling approach for a pre-alpine watershed of Switzerland

1- Problématique : Small scale patterns of heavy rainfall cannot be forecasted easily, neither today nor in near future, although common agreement exists that these patterns can be crucial for the formation of flood events or shallow landslides. This shortcoming is even more so particularly true for watersheds with heterogeneous runoff formation processes. In the Zulg River (Canton of Berne), flood events have occurred quite frequently over the past few years. Here, the watershed is characterised by two distinct geologies which have an important impact on the runoff formation.

2- Objectifs du travail de Master : The objective of the present MSc thesis is an assessment of the potential of a probabilistic rainfall downscaling approach, named RainFARM (proposed by Rebora et al. (2006) for Liguria in Italy) in the pre-alpine context of the Zulg River. The MSc project is part of a European Union H2020 project (ANYWHERE) and will be realized in close collaboration with Météo Suisse.

3- Déroulement :In a first step the model will be evaluated based on “perfect forecasts” what means radar data from former events. From these ensembles of possible precipitation events should be derived. Afterwards the model will be run on weather real forecast (Cosmo). The resulting precipitation fields will be a bases for running a hydrological model that already is calibrated to the Zulg watershed. The results from the downscaling and the runoff modelling have to be discussed.

4- Interdisciplinarité :The work integrates knowledge and methods from environmental sciences, climatology, meteorology, and GIS.

5- Formation requise (optionnel) : Motivated student with a passion for climatology, handling of large datasets, statistics and experience with GIS.


Rebora, N., Ferraris, L., von Hardenberg, J., Provenzale A., 2005: RainFARM: Rainfall Downsacaling by a Filtered Autoregressive Model. J. Hydrometeorol., 7(4): 724-738.

Rebora, N., Ferraris, L., von Hardenberg, J., Provenzale A., 2006: Rainfall downscaling and flood forecasting: a case study in the Mediterranean area. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 6, 611-619, 2006.

7- Lieu de travail et encadrement : Climate Change Impacts and Risks in the Anthropocene (C-CIA) chair, Prof. Markus Stoffel, Peter Mani ; Dr. Nicola Rebora is available for technical help and any other questions.

N° : 45-2018



TITRE : Islands in Swiss Rivers: Riparian vegetation and island formation in rivers with different human impacts

1- Problématique : Once common in European rivers, in the late historical times islands were almost completely eliminated from the rivers. Today they occur in rivers that have avoided major human impact or in response to a reduction in flow and sediment dynamics. Island-braided river reaches support rich fauna, with high species richness in such reaches shown for fish, benthic macroinvertebrate, amphibian and ground beetle communities. Re-establishing of islands may be a relatively fast and cost-effective means of the restoration of hydromorphologically degraded rivers but its effective use in the restoration requires highlighting several aspects related to island inception, development and persistence as well as environmental significance. Flood disturbances are a key control on vegetation establishment and survival in rivers as they recruit and deposit on channel bars large vegetative particles that initiate the formation of islands. On the other hand, they can topple growing plants and laterally erode islands. Moreover, where the energy of flood flows is too high, it can either prevent island development or lessen island size. Hitherto existing concepts of vegetation succession within river floodplains emphasize the role of pioneering herbaceous plants in vegetation encroachment onto exposed riverine sediments. However, a large body of evidence has been collected, showing that island inception in mountain rivers is rather related to the deposition of large wood in their channels.

2- Objectifs du travail de Master : The objective of the present study will be to analyse how species richness of plant communities change through the sequence of island development stages. In addition, changes in the characteristics of islands over a medium-term period along different river reaches which have suffered different human impacts will be analysed.

3- Déroulement :The first step will be to define particular development stages of vegetated islands based on the available literature, and apply the obtained classification to the study sites. Different rivers will be selected across Switzerland. Field surveys will be done to measure and characterize islands in the different rivers. Tree species, density and age will be carried out in the field, doing an inventory and taking samples that will be analysed in the laboratory. Analyses will be completed with GIS and aerial pictures.

4- Interdisciplinarité :The work integrates knowledge and methods from environmental sciences, geomorphology, hydrology, ecology, forestry and GIS.

5- Formation requise (optionnel) :Motivated student, passion for rivers, previous knowledge on fluvial dynamics, riparian forest and experience with GIS are an asset.


Bennett, S.J., Andrew, S. 2013. Riparian Vegetation and Fluvial Geomorphology. Wiley. DOI: 10.1029/WS008

Fetherston, K.L., Naiman, R.J., Bilby, R.E., 1995. Large woody debris, physical process, and riparian forest development in montane river networks of the Pacific Northwest. Geomorphology 13, 133–144.

Gurnell, A. M., Petts, G. E., Hannah, D. M., Smith, B. P. G., Edwards, P. J., Kollmann, J., Ward, J. V. and Tockner, K. (2001), Riparian vegetation and island formation along the gravel-bed Fiume Tagliamento, Italy. Earth Surf. Process. Landforms, 26:31–62.

Mikus, P., Wyzga, B., Kaczka, R.J., Walusiak, E. and Zawiejska, J., 2012. Islands in a European mountain river: linkages with large wood deposition, flood flows and plant diversity. Geomorphology, 202, 115–127.


N° : 46-2018



TITRE : Topographic, geomorphological, and climatic controls on glacial lake distribution and outburst hazard across the Himalayan region

1- Problématique : Climate change and related retreat of glaciers over the past century has led to the development of many large glacial lakes across the Himalaya. These lakes often have weak dam structures, and catastrophic overtopping or breaching of the dam can lead to devastating glacial lake outburst floods (GLOFs). Previous studies have shown that the most affected regions are in the eastern Himalaya (Tibet, Nepal, and Bhutan), while there have been comparatively fewer GLOFs in central or western Himalaya, and in particular within India. While it is known that lakes are typically more frequent and larger in the East, it remains to be explored what are the underlying drivers for this, and what other factors may contribute towards these trends. This new knowledge will be important to understand and project how the GLOF threat may continue to evolved over the 21st century.

2- Objectifs du travail de Master : 1) Establish an up-to-date historical record of GLOF events over the past century across the Himalayan region; 2) Identify key drivers of lake formation and GLOF activity across the region; 3) Evaluate the implications of this new knowledge for future GLOF hazard and risk in the region.

3- Déroulement :a) Literature review ; b) Compilation of historical GLOF inventory and lake database ; c) Generate baseline datasets on geomorpology, topography and climate ; d) Statistical and geospatial analyses ; e) Deriving and discussing implication of trends and patterns.

4- Interdisciplinarité :This work combines GIS and remote sensing, glaciology, climatology and geomorphology,

5- Formation requise (optionnel) :Certificat Géomatique

6- Références Initiales (optionnel) :Gardelle, J., Y. Arnaud, and E. Berthier, 2011: Contrasted evolution of glacial lakes along the Hindu Kush Himalaya mountain range between 1990 and 2009. Glob. Planet. Change, 75, 47–55. Harrison, S., and Coauthors, 2018: Climate change and the global pattern of moraine-dammed glacial lake outburst floods. Cryosph., 12, 1195–1209, doi:10.5194/tc-12-1195-2018.

7- Lieu de travail et encadrement : Place of work and supervision: ISE. Prof. Markus Stoffel, Dr. Simon Allen

N° : 47-2018



TITRE : Corridors of safety for disaster risk reduction in mountain regions

1- Problématique : Infrastructure and communities located in mountain valleys and alpine passes are exposed to a variety of natural hazards. People living and working in this environment are often acutely aware of the risks, yet lack basic information on how to best react when a disaster strikes. For example, many of the 6000 fatalities during the 2013 Uttarakhand disaster in northern India included pilgrims trying to escape downvalley from the devastated temple village of Kedernath. Lives could have been saved and the rescue operation expedited if safe refuge areas along the valley were known in advance. The emphasis of this thesis is therefore to undertake first-order modelling of mass movement hazards in a selected region of India or Nepal, to identify safe land areas and evacuation zones that could aid response capacities.

2- Objectifs du travail de Master : 1) Develop and implement simple GIS models to determine runout zones of landslides and other mass movements; 2) Use model results to create user-friendly maps that may guide civilian response and evacuation efforts during a disaster; 3) Provide guidance on how results might be upscaled and tailored for other vulnerable mountain regions.

3- Déroulement : a) Literature review; b) Selection and justification of study region; c) Review and development of modelling approaches; d) Hazard and risk modelling; e) Development of maps and other risk reduction strategies; f) Engage with local stakeholders (remotely) to translate science into on-ground action.

4- Interdisciplinarité : This work combines GIS and remote sensing, with understanding of hydrogeomorphic processes. Understanding of drivers of hazards and risk, including climate change component, and social dimensions.

5- Formation requise (optionnel) :Strong skills in GIS and/or other approaches for hazard modelling.

6- Références Initiales (optionnel) : Ziegler, A. D., and Coauthors, Pilgrims, progress, and the political economy of disaster preparedness – the example of the 2013 Uttarakhand flood and Kedarnath disaster. doi:10.1002/hyp.10349. Allen, S.K., Schneider, D., Owens, I.F. 2009: First approaches towards modelling glacial hazards in the Mount Cook region of New Zealand's Southern Alps. Natural Hazards and Earth System Sciences, 9, 481-499.

7- Lieu de travail et encadrement : Place of work and supervision: ISE. Prof. Markus Stoffel, Dr. Simon Allen

N° : 48-2018



TITRE : Etude sur l’attractivité de mélanges floraux sur les abeilles en ville.

1- Problématique : Certaines stratégies sont mises en place dans les espaces verts urbains afin de favoriser la diversité et la conservation de la faune. Parmi ces stratégies, de plus en plus de gestionnaires d’espaces verts intègrent dans certains lieux de la ville des prés fleuris visant à favoriser les abeilles. Or, peu de suivi est réalisé sur ces pré fleuris afin d’effectivement quantifier l’attractivité de ces derniers et d’identifier les espèces de pollinisateurs qui en bénéficient le plus. Dans le cadre du projet BEEFLORA mené par le groupe Agro écologie et systèmes horticoles de hepia, des semis de prés fleuris ont été réalisés en 2018 dans certains parcs de la ville de Genève afin d’évaluer l’efficacité de ces stratégies dans la conservation des pollinisateurs.

2- Objectifs du travail de Master : Dans le cadre de ce travail de master, l’étudiant-e aura à : 1) Effectuer des recensements des pollinisateurs (abeilles sauvages, abeilles domestiques et papillons) sur les prés fleuris établis dans les différents parcs de la ville de Genève ; 2) Evaluer, pour l’abeille domestique, si ces prés fleuris sont réellement un apport en termes de pollen pour celle-ci (évaluation qui sera faite à partir de collecte et identification de pollens) et 3) Réaliser des relevés botaniques sur les prés fleuris ainsi que des % de floraison des différentes plantes.

3- Déroulement :Revue de littérature et proposition d’un protocole expérimental ; Suivi de parcelles expérimentales sur le terrain au niveau des insectes pollinisateurs et au niveau botanique ; Collecte de pollens à partir de ruches ; Identification des insectes pollinisateurs en laboratoire et des grains de pollens ; Analyse des données et rédaction du mémoire.

4- Interdisciplinarité :Ce projet intègre à la fois des compétences botaniques et entomologiques.

5- Formation requise (optionnel) :Connaissance de base en botanique et en entomologie un atout. Connaissance de R.

6- Références Initiales (optionnel) : (1) Blackmore, L.M., and D. Goulson. 2014. Evaluating the effectiveness of wildflower seed mixes for boosting floral diversity and bumblebee and hoverfly abundance in urban areas. Insect Conserv. Divers. 7(5): 480–484.8; (2) Fortel L., Henry M., Guilbaud L., Guirao A-L., Kuhlmann M., Mouret H., Rollin O., Vaissière B. E., 2014, Decreasing abundance, increasing diversity and changing structure of the wild bee community (Hymenoptera: Anthophila) along an urbanization gradient. PLoS ONE, 9, doi: 10.1371/journal.pone.0104679; (3) Garbuzov, M., and F.L.W. Ratnieks. 2014. Quantifying variation among garden plants in attractiveness to bees and other flower-visiting insects. Funct. Ecol. 28(2): 364–374; (4) Hennig E. I., Ghazoul J., 2012, Pollinating animals in the urban environment. Urban Ecosystems, 15, 149–166.

7- Lieu de travail et encadrement : Le lieu de travail sera au laboratoire d’entomologie de hepia, site de Lullier ainsi que sur le terrain (différents parcs de la ville de Genève). L’encadrement sera assuré par le Dr. Sophie Rochefort, professeur hepia ([email protected]) et co-encadré par le Dr. Martin Schlaepfer, UNIGE.

mailto:[email protected])

N° : 49-2018



TITRE : Evaluation des services écosystémiques des fermes urbaines.

1- Problématique : L’intérêt grandissant sur l’intégration de fermes urbaines, de potagers urbains et de jardins partagées soulève un certain nombre de questions quant aux rôles de ces structures vertes sur les services écosystémiques rendus. Plusieurs services tel que celui de l’approvisionnement est assez bien connu et quantifié, mais très peu de données quantitatives sont disponibles sur le service de régulation et sur la biodiversité. Or, ces données sont importantes afin de définir les meilleurs indicateurs de ces services écosystémiques et développer des outils décisionnels pertinents destinés aux acteurs de l’aménagement du territoire.

2- Objectifs du travail de Master : Dans le cadre de ce travail de master, l’étudiant-e aura à : 1) Identifier un ou des groupes d’auxiliaires pouvant jouer un rôle important dans la régulation des principaux ravageurs des cultures des fermes urbaines à l’étude ; 2) Procéder à l’échantillonnage de ces auxiliaires et à leur identification ; 3) Réaliser des observations sur les cultures au niveau des ravageurs; 4) Comparer les populations d’auxiliaires et de ravageurs recensés sur les fermes urbaines à d’autres infrastructures vertes tels que parcs urbains, toitures végétalisées.

3- Déroulement :Revue de littérature et proposition d’un protocole expérimental ; Suivi entomologique dans différentes fermes urbaines, parcs et toitures ; Identification des arthropodes en laboratoire; Analyse des données et rédaction du mémoire.

4- Interdisciplinarité :Ce projet intègre à la fois des compétences en écologie, en biodiversité et en agriculture.

5- Formation requise (optionnel) :Connaissance de base entomologie un atout. Connaissance de R.

6- Références Initiales (optionnel) : (1) Aerts, R., Dewaelheyns, V., Achten, M.J.W., 2016. Potential ecosystem services of urban agriculture: a review. PeerJPreprints, p. 6; (2) Angotti, T., 2015. Urban agriculture: long-term strategy or impossible dream?: Lessons from Prospect Farm in Brooklyn, New York. Public Health 129, 336-341. (3) Lin, B.B., Philpott, S.M., Jha, S., 2015. The future of urban agriculture and biodiversity-ecosystem services: Challenges and next steps. Basic and Applied Ecology 16, 189-201. (4) Niemela, J., Saarela, S., Soderman, T., Kopperoinen, L., Yii-Pelkonen, V., Vare, S., Kotze, D., 2010. Using the ecosystem services approach for better planning and conservation of urban green spaces: a Finland case study. Biodiversity and Conservation 19, 3225-3243.

7- Lieu de travail et encadrement : Le lieu de travail sera au laboratoire d’entomologie de hepia, site de Lullier ainsi que sur le terrain (ville de Genève et possiblement ville de Lausanne). L’encadrement sera assuré par le Dr. Sophie Rochefort, professeur hepia ([email protected]) et co-encadré par le Dr. Martin Schlaepfer, UniGe.

mailto:[email protected])

N° : 50-2018



TITRE : Mesure et modélisation des caractéristiques thermiques dans les annexes aquatiques d'un grand fleuve, le Rhône.

1- Problématique : Les zones humides associées aux grands fleuves représentent partout en Europe des ensembles d'écosystèmes menacés, à haute valeur écologique et socio-économique. Après les endiguements et rectifications effectués dès le 19ème siècle, ces zones ont été affectées par la construction d'ouvrages hydro-électriques. L’évaluation, la préservation et la restauration des systèmes alluviaux représentent des enjeux importants.

Un programme de restauration hydraulique et écologique du Rhône en France vise à restaurer certaines annexes fluviales en rétablissant leurs connexions avec le fleuve, à restituer au fleuve un "espace de liberté", à pérenniser et amplifier la biodiversité. Le régime thermique des annexes fluviales est un élément déterminant pour la faune aquatique qui y vit, mais il a été négligé dans les études réalisées à ce jour. On peut penser qu’il est déterminé principalement par l’interaction entre la température de l’air, le type d’eau alimentant les milieux (l’eau souterraine étant tamponnée thermiquement) et l’ombrage porté par la végétation riveraine. Si le premier de ces facteurs semble être appelé à se modifier rapidement au cours des décennies à venir, les deux autres peuvent être modifiés par l’homme dans le cadre des opérations de restauration fluviale (recreusement augmentant le flux d’eau souterraine, déboisements ou reboisements).

Le projet s'intègre aux recherches menées dans le groupe d'écologie des systèmes fluviaux (E. Castella) ainsi que dans le groupe "Nonlinearité et climat" (J. Kasparian).

2- Objectifs du travail de Master : L'objectif du master est de décrire avec des moyens de mesure simples, l'hétérogénéité spatiale et temporelle de la température de l'eau dans des annexes fluviales ayant des fonctionnements hydrologiques contrastés (différents types de connexion avec le fleuve). Ces mesures, aisni que que des séries de données temporelles plus longues acquises par ailleurs sur ces milieux pourront servir de base à une modélisation du comportement thermique de ces milieux.

3- Déroulement : Les étapes initiales du travail seront : 1) synthèse bibliographique sur les déterminants du régime thermique des milieux d'eau douce et leur modélisation, 2) exploration des chroniques thermiques et hydrologiques disponibles, issues du suivi mené sur les milieux alluviaux du Rhône depuis une dizaine d'années afin de sélectionner les sites les plus appropriés pour l'étude, 3) définition, conception et construction d'une instrumentation simple adaptée à la mesure de température dans les milieux étudiés, 4) analyse et modélisation des

données dans la perspective de la construction de modèles permettant de prévoir l’évolution thermique des milieux dans un contexte du changement climatique.

4- Interdisciplinarité : Ce travail se situe à l'interface entre physique, hydrologie et écologie. Il nécessite l’intégration de connaissances relatives 1) au fonctionnement hydrologique d'un fleuve et de sa zone alluviale, 2) au fonctionnement thermique des milieux aquatiques, 3) à certains aspects statistiques comme l'analyse de séries temporelles.

5- Formation requise : Le sujet s'adresse aux étudiant-es des filières eau, énergie, climat et biodiversité, mais ce n'est pas exclusif. Il nécessite un intérêt pour la physique et la modélisation mathématique, ainsi que pour la conception, l'assemblage et la programmation de composants électriques / électroniques simples tels que la plate-forme Arduino (un côté bricoleur-leuse, en d'autres termes).

6- Références Initiales:Cliquez ici pour taper du texte.

Caissie, D. 2006. The thermal regime of rivers: a review. Freshwater Biology 51: 1389-1406. Daufresne, M; Bady, P; Fruget, JF 2007. Impacts of global changes and extreme hydroclimatic events on

macroinvertebrate community structures in the French Rhone River. Oecologia: 151: 544-559 Mouthon, J; Daufresne, M: 2006. Effects of the 2003 heatwave and climatic warming on mollusc communities of

the Saone: a large lowland river and of its two main tributaries (France). Global Change Biology 12 : 441-449 Richter T. 2010. Régimes thermiques des écosystèmes aquatiques dans la zone alluviale du Haut Rhône français.

Master MUSE n°22. 130p. 7- Lieu de travail et encadrement : Dépt. F.A. Forel des Sciences de l'Environnement et de l'Eau et ISE. Uni-Vogt. Dr. Emmanuel Castella, [email protected] tél 022 379 04 85, Prof. Jérôme Kasparian, [email protected] tél 022 379 05 12, Dr. Stéphane Goyette, [email protected], tel 022 379 07 57.



N° : 51-2018



TITRE : Les Libellules (insectes Odonates) indicateurs de la diversité et de l'intégrité des écosystèmes alluviaux ?

1- Problématique : Les insectes odonates (libellules) sont un groupe phare utilisé dans l'évaluation et le suivi des zones humides (Cordoba-Aguilar 2008). Des listes rouges sont également bien développées pour ce groupe (Gonseth & Monnerat, 2002, UICN France et al., 2016), ce qui n'est pas le cas pour tous les groupes d'invertébrés aquatiques. En France, la "boite à outils" RhoMéO développée pour le suivi des zones humides les incorpore en proposant un protocole d'échantillonnage et d'analyse standardisé (Collectif RhoMéO, 2014).

Les odonates demeurent peu utilisés pour l'étude des écosystèmes aquatiques alluviaux associés aux grands fleuves (mais voir les travaux de A. Chovanec, dont Chovanec et al. 2015). Le suivi de la zone alluviale du Rhône et de sa restauration hydraulique (Lamouroux et al., 2015) et écologique a été centré sur l'analyse des communautés d'invertébrés aquatiques (Paillex et al., 2009). Il fournit le cadre d'une recherche sur les libellules adultes dans ces écosystèmes très diversifiés et fluctuants.

2- Objectifs du travail de Master : A l'aide de l'inventaire des odonates adultes dans une gamme d'écosystèmes aquatiques présents dans la zone alluviale du Rhône français, mettre en relation la composition et la diversité des assemblages d'espèces avec 1) l'histoire et le fonctionnement des sites (sites restaurés ou non, sites présentant des degrés variables de connexion au fleuve), 2) la diversité des communautés de végétaux et d'invertébrés aquatiques étudiés par ailleurs (suivi de la restauration du fleuve). Cette mise en relation visera à établir si les odonates adultes peuvent être utilisés pour refléter la diversité des communautés aquatiques, plus longues et coûteuses à inventorier.

3- Déroulement :Le travail comprendra plusieurs étapes : a) Synthèse bibliographique sur l'utilisation des odonates adultes comme indicateurs de la qualité des écosystèmes aquatiques; b) apprentissage de la détermination des odonates adultes; c) échantillonnage de terrain respectant le protocole standardisé RhoMéO; d) analyse des données et rédaction du rapport. La recherche bénéficiera des acquis des travaux menés depuis 2002 dans le cadre du suivi scientifique de la restauration du Rhône.

4- Interdisciplinarité : Ce travail nécessite l’intégration de connaissances relatives à l’histoire du fleuve, à sa géomorphologie et à son aménagement par l’homme. Il répond à la demande des gestionnaires des espaces naturels rhodaniens et aux acteurs de la restauration du fleuve de disposer d’indicateurs de « l’état de santé » du fleuve et d’outils de suivi de sa restauration. Il nécessite la prise en compte de données relatives à l'hydrologie et la sédimentologie des

milieux suivis. Il peut également intégrer des relevés de végétation aquatique et semi-aquatique et donc impliquer un intérêt pour l'identification botanique.

5- Formation requise (optionnel) : Un intérêt pour le travail de terrain, la détermination taxonomique et l'analyse de données numériques (logiciel R) constituent des atouts pour la réalisation du travail.


Amoros, C. and G. Bornette. 2002. Connectivity and biocomplexity in waterbodies of riverine floodplains. Freshwater Biology 47:761-776.

Chovanec A., Schindler M., Waringer J. & Wimmer R. 2015. The dragonfly association index (Insecta: Odonata) - A tool for the type-specific assessment of lowland rivers. River Research and Applications. 31: 627-638.

Collectif RhoMéO 2014. La boîte à outils de suivi des zones humides du bassin Rhône-Méditerranée. www.rhomeo-bao.fr Conservatoire d’espaces naturels de Savoie. 147 pages + annexes

Cordoba-Aguilar A. 2008. Dragonflies and Damselflies: Model Organisms for Ecological and Evolutionary Research. OUP Oxford. 304p.

Gonseth Y. & Monnerat C. 2002. Liste Rouge des Libellules menacées en Suisse. Edit. Office fédéral de l’environnement, des forêts et du paysage, Berne et Centre suisse de cartographie de la faune, Neuchâtel.– Série OFEFP: L’environnement pratique. 46 p.

Lamouroux N., Gore J.A., Lepori F. & Statzner B. 2015. The ecological restoration of large rivers needs science-based, predictive tools meeting public expectations: an introduction to the Rhône project. Freshwater Biology, 60:1069-1084.

Olivier J.-M. et al. 2009. The Rhône River Basin. In: Rivers of Europe (Eds K. Tockner, C.T. Robinson & U. Uehlinger), pp. 247–295. Elsevier, Amsterdam.

Paillex A., Dolédec S, Castella E. & S. Mérigoux. 2009. Large river floodplain restoration: predicting species richness and trait responses to the restoration of hydrological connectivity. Journal of Applied Ecology. 46 :250-258.

Riquier :, Piégay H., Michalkova M. 2015. Hydromorphological conditions in eighteen restored floodplain channels of a large river: linking patterns to processes. Freshwater Biology, 60:1085-1103.

UICN France, MNHN, OPIE & SFO (2016). La Liste rouge des espèces menacées en France - Chapitre Libellules de France métropolitaine. Paris, France. 12p.

7- Lieu de travail et encadrement : Groupe d’Ecologie Aquatique de l’Institut Forel. Uni-Vogt Dr. Emmanuel Castella, MER. [email protected] tél 022 379 04 85


N° : 52-2018



TITRE : Source et variabilité de la matière organique dans la dimension latérale d’une grande rivière de plaine.

1- Problématique : La matière organique dissoute (MOD) est ubiquiste dans l’environnement et au cœur de nombreux processus régissant la qualité des milieux aquatiques. Elle influence par exemple la spéciation et la biodisponibilité des micropolluants organiques et métalliques ; elle peut conduire à un déficit en oxygène lors de sa minéralisation etc. Au-delà de la mise en évidence des contaminants dans l’environnement, il est important d’étudier et de définir un risque environnemental associé en caractérisant leur mobilité et leur biodisponibilité. La biodisponibilité et la toxicité d’un contaminant pour les organismes aquatiques est fonction d’associations qu’il peut développer avec d’autres constituants. Aujourd’hui, Il est largement reconnu que dans les différents compartiments aquatiques, le transport, la stabilité et la biodisponibilité des polluants sont pour une large part influencés par la présence de MOD (Gjessing et al. 2007). Ainsi, connaître et identifier finement la quantité et la qualité de la MOD présente un enjeu important pour (1) identifier le risque environnemental lié à des aspects écotoxicologiques et fonctionnels dans un écosystème aquatique et (2) anticiper la traitabilité des eaux prélevées pour la potabilisation. Au niveau du fonctionnement des écosystèmes fluviaux, Cellot & Rostan (1993, 1995) ont mis en évidence des MOD de caractéristiques contrastées au sein d’une plaine alluviale, mais la contribution des écosystèmes aquatiques annexes (e.g. bras morts) dans le cycle de la matière organique dans un grand fleuve, demeure à étudier plus précisément.

2- Objectifs du travail de Master : Dans le cadre de ce stage, nous proposons de mieux comprendre les transferts de matière organique dissoute entre la partie terrestre de la zone alluviale (origine pédogène) et les différents compartiments aquatiques (origine aquagène) dans la dimension transversale du système fluvial et cela d’une manière plus quantitative que ce qui a été proposé dans les études de Cellot & Rostan (1993, 1995).

3- Déroulement : (1) Etat de l’art sur les protocoles expérimentaux, analytiques et de terrain à mettre en œuvre pour une estimation des processus hydrologiques et biogéochimiques en zone alluviale pouvant influencer l’état de la MOD dans ce type d’écosystèmes. (2) Réalisation de l’échantillonnage et des mesures in-situ de variables environnementales. Une planification préalable de la fréquence, des périodes et des sites des échantillonnages de la MOD et des mesures in-situ (post-crue, étiage long etc…) sera demandée. (3) Phase d’analyses en laboratoire : préparation des échantillons, caractérisation de la MOD par

fluorescence etc. (4) Exploitation des résultats – Phase 1 : la première phase sera une mise évidence du rôle des cycles hydrologiques dans le transfert de la matière organique en zone alluviale. Cette étape s’appuiera sur des études récentes qui ont démontré que certains paramètres hydrologiques influencent fortement ces transferts en grandes rivières de plaines (Hein et al. 2003). (5) Exploitation des résultats – Phase 2 : la seconde phase vise à mieux comprendre les processus de transfert de la matière organique à l’échelle locale. Une analyse statistique multivariée pourra être conduite à partir de données de terrain acquises afin d’identifier certaines variables de contrôle de transformation de la matière organique. (6) Interprétation et rédaction du mémoire

4- Interdisciplinarité : Ce stage s’inscrit dans le programme RhonEco novateur dans le domaine de la restauration hydroécologique des grandes rivières de plaine. Ce programme regroupe des équipes de recherche pluri-disciplinaires en Suisse et en France dont le travail de recherche est dédié au développement d’indicateurs utiles à l’amélioration du potentiel écologique des zones alluviales et à leur suivi. => http://restaurationrhone.univ-lyon1.fr/

5- Prérequis, profil souhaitable: Affinité pour le travail sur le terrain et au laboratoire, de préférence des connaissances de base en hydro-écologie et/ou en chimie de l'eau, bonne capacité de rédaction et de synthèse, autonomie, aptitude à respecter des règles de sécurité sur le terrain et en laboratoire.

6- Références Initiales : Gjessing E. T., Steiro C., Becher G., Christy A. 2007. Reduced analytical availability of polychlorinatedbiphenyls (PCB’s) in colored surface water, Chemosphere, vol 66, pp 644-649 Cellot B. & Rostan J.C. 1993. Dissolved organic carbon dynamics in the upper Rhone : the influence of side arms. Regulated rivers : research & management, vol 8, 391-397. Rostan J.C. & Cellot B. 1995. On the use of UV spectrophotometry to assess dissolved organic carbon origin variations in the Upper Rhône River. Aquatic Sciences, vol 57, Issue 1, pp 70-80. Hein T., Baranyi C., Herndl G. J., Wanek W. & Schiemer F. 2003. Allochthonous and autochthonous particulate organic matter in floodplains of the River Danube: the importance of hydrological connectivity. Freshwater Biology, vol 48, pp 220-232.

7- Lieu de travail et encadrement : Le travail de terrain se déroulera sur le Haut-Rhône français. Une place est prévue pour accueillir l’étudiant en master au laboratoire d’Ecologie et de Biologie Aquatique. Les analyses de la MOD se feront au laboratoire de biogéochimie environnementale de Sciences 2.

8 - Nom et statut des responsables de stage :

Emmanuel Castella (MER) & Marle Pierre (Assistant) – Laboratoire d’Ecologie Aquatique bloc A4 Uni Carl-Vogt. [email protected]


N° : 53-2018



TITRE : Impact de la sécheresse sur les conflits en Afrique dans un contexte de changement climatique

1- Problématique : Le réchauffement climatique se traduit notamment par une augmentation du stress hydrique dans de nombreuses régions du monde. Ce dernier, qui se traduit par des périodes de sécheresse, perturbe les activité socio-économiques et l’agriculture. En se basant sur une analyse statistique de données géospatiales sur 20 ans pour l’ensemble de l’Afrique sub-saharienne, l’équipe de J. Lucchetti a récemment montré que ces perturbations se traduisent par une augmentation significative du risque de conflit violent, les émeutes en particulier.

Cependant, le stress hydrique n’est pas le principal déterminant des conflits dans lesquels interviennent de nombreux facteurs sociaux, économiques, démographiques ou de gouvernance, dont les variations spatiales sont fortement marquées. Le risque de conflits dépend de l’interaction de l’ensemble de ces facteurs, appelant à une description spatialisée du processus.

Une description spatialisée du changement climatique, telle que développée dans le groupe « nonlinéarités et climat », s’avère alors être nécessaire pour appréhender la complexité de ces interactions. Le travail de master proposé consiste à développer une telle approche.

2- Objectifs du travail de Master : L'objectif du travail proposé est de (1) développer une description spatialisée de l’impact du changement climatique sur l’augmentation du risque de sécheresse en Afrique sub-saharienne ; (2) coupler cette description avec les facteurs socio-économiques de risque de conflits et leur évolution dans le futur ; (3) identifier les zones les plus à risque de conflits sous différentes combinaisons de scénarios climatiques et socio-économiques, avec une attention particulière aux régions frontalières.

3- Déroulement : Les étapes du travail seront : 1) synthèse bibliographique sur les déterminants des conflits et l’évolution des sécheresses, 2) choix d’un ou plusieurs critère(s) de définition de sécheresse et de stress hydrique, en fonction des données disponibles, 3) analyse du déplacement des régions susceptibles de subir des sécheresses, en fonction du changement climatique, sous plusieurs scénarios d’émissions de gaz à effet de serre, 4) analyse et modélisation des données en lien avec les données socio-économiques et démographiques dans la perspective de déterminer l’incidence du changement climatique sur le risque de conflits.

4- Interdisciplinarité : Ce travail se situe à l'interface entre physique, climatologie, et statistique. Il nécessite l’intégration de connaissances relatives 1) au climat, à sa modélisation

et à son évolution 2) aux sciences sociales, particulièrement l’économie et la science politique 3) à l'analyse statistiques de gros ensembles de données, y compris géospatiales. Le projet s'intègre aux recherches menées dans le groupe travaillant sur les sécheresses et les conflits (J. Lucchetti, GSEM) ainsi que dans le groupe "Nonlinearité et climat" (J. Kasparian, ISE).

5- Formation requise : Le sujet s'adresse en priorité aux étudiant·es des filières climat et gouvernance, mais ce n'est pas exclusif. Il nécessite un intérêt et des compétences pour le traitement statistique et mathématique de gros jeux de données, ainsi que pour la programmation (Matlab, R ou autres)

6- Références Initiales

Loarie, S. R. et al. The velocity of climate change. Nature 462, 1052–1055 (2009). Christian Almer, Jérémy Laurent-Lucchetti, Manuel Oechslin, Water scarcity and rioting:

Disaggregated evidence from Sub-Saharan Africa, Journal of Environmental Economics and Management, 86, 193-209 (2017)

7- Lieu de travail et encadrement : ISE, Uni Carl-Vogt. Prof. Jérôme Kasparian, [email protected] tél 022 379 05 12 Prof. Jérémy Lucchetti, [email protected], tél 022 379 82 81 Dr. Stéphane Goyette, [email protected], tél 022 379 07 57 Guillaume Rohat, [email protected], tél 022 379 33 65





N° : 54-2018



TITRE : Evaluating the predictive power of conservation horizon scans

1- Problématique : One of the perennial challenges within conservation biology is to identify which threats to biodiversity should be tackled. Indeed, the number of direct or indirect drivers is large that a mechanism for prioritization is unavoidable. 10 years ago a horizon-scanning processus was implemented to identify future issues that conservation biologists would need to face. But how accurate have these predictions been? Did emerging issues actually become « real threats » ? Has the conservation community successful neutralised the key emerging issues ?

2- Objectifs du travail de Master : To our knowledge nobody has formally conducted such an evaluation of past predictions in conservation biology. Thus, a first objective will be to consider the various methodological options for such an exercise. Then, the chosen methodology will be implemented to analyze past predictions. Finally, the student will write up their results.

3- Déroulement :(i) Review of the literature and consultation of experts to identify possible methods for evaluating past predictions (2 months). (ii) Evaluate past predictions (2 months). (iii) Write up results (3 months).

4- Interdisciplinarité :This work integrates both knowledge of biodiversity threats, but also a critical evaluation of participatory approaches (Delphi method).

5- Formation requise (optionnel) :Excellent knowledge of written English, and especially familiarity with formal key-word searches


Sutherland WJ, Bailey MJ, Bainbridge IP, Brereton T, Dick JTA, Drewitt J, et al. PRIORITY CONTRIBUTION: Future novel threats and opportunities facing UK biodiversity identified by horizon scanning. Journal of Applied Ecology. 2007;45(3):821-33. doi: 10.1111/j.1365-2664.2008.01474.x.

Sutherland WJ, Adams WM, Aronson RB, Aveling R, Blackburn TM, Broad S, et al. One

hundred questions of importance to the conservation of global biological diversity. Conserv Biol. 2009;23(3):557-67. Epub 2009/05/15. doi: 10.1111/j.1523-1739.2009.01212.x. PubMed PMID: 19438873.

Sutherland WJ, Butchart SHM, Connor B, Culshaw C, Dicks LV, Dinsdale J, et al. A 2018

Horizon Scan of Emerging Issues for Global Conservation and Biological Diversity. Trends in Ecology & Evolution. 2018;33(1):47-58. doi: 10.1016/j.tree.2017.11.006.

7- Lieu de travail et encadrement : This work is computer based and can be conducted anywhere. Its design and implementation will be coordinated with the Luc Hoffmann Institute (Jon Hutton, director). UNIGE advisor will be Martin Schlaepfer ([email protected])

N° : 55-2018



TITRE : Nouveaux modèles de petits commerces d’alimentation à Genève : le rôle du secteur public dans leur émergence et pour leur pérennité

1- Problématique : Ces dernières années, on observe l’émergence de nouveaux modèles de commerces d’alimentation de quartier à Genève, notamment Le Nid (Ville de Genève, sentier des Saules), le Bocal Local (Ville de Genève, rue Lissignol), ou la Mini-fève (Ville de Meyrin), parmi d’autres. Ces commerces se distinguent par leur lucrativité limitée (forme coopérative ou associative), l’implication active des consommateurs et consommatrices dans le fonctionnement du commerce (en tant que membres de la coopérative, participant-e-s au crowdfunding ou bénévoles actifs), ainsi qu’une approche de consommation responsable (réduction des emballages, priorité aux produits locaux, bios et/ou fair trade, etc.). En 2017, la Ville de Genève a soutenu le démarrage du Nid et du Bocal Local à travers le programme G’innove du service Agenda 21 – Ville durable et se pose les questions suivantes : (1) Qui sont les utilisateurs et utilisatrices de ces nouveaux commerces ? Quelles sont leurs motivations ? Est-ce réservé aux « bobos » ou servent-ils un public plus diversifié ? (2) Aujourd’hui pionniers, ces commerces démarrent avec du soutien public et privé (crowdfunding). Dans quelle mesure est-ce que ces commerces pourraient devenir une minorité stable et substantielle des commerces d’alimentation genevois, sans soutien externe, notamment en provenance du secteur public comme les municipalités ? (3) Quelle est la place de ces commerces dans la chaine de valeur des produits alimentaires responsables (valorisation des circuits courts, efforts de mise en commun de la distribution et de la transformation locale, etc.) (4) Comment est-ce que ces commerces participent à la transition écologique de la ville et à l’évolution des normes sociales en matière de consommation ?

2- Objectifs du travail de Master : Améliorer notre compréhension de ces nouveaux modèles de commerce alimentaire et du rôle du secteur public dans leur émergence et pérennité.

3- Déroulement :Sur la base de la problématique ci-dessus, cibler quelle(s) question(s) qui pourront être abordées dans le cadre de ce Master et comment, en dialogue avec Prof.

Sahakian et le service Agenda 21- Ville durable de la Ville de Genève. Sur cette base, une revue de la littérature et une enquête ou étude analytique pourront être planifiées.

4- Interdisciplinarité :Ce travail fait surtout appel à des connaissances sociologiques (socio-économie, sociologie de la consommation) et comporte des aspects qualitatifs (interviews semi-directifs et observations). Les composantes environnementales influencent les choix d’aliments et la philosophie de ces magasins, mais ne sont pas la cible de cette étude. Il ne s’agit pas de déterminer l’empreinte écologique limitée de ces commerces mais plutôt de mieux comprendre leur émergence et leur public et leur rôle dans la transition écologique de la ville.

5- Formation requise (optionnel) : Avoir une forte sensibilité aux sciences sociales. Suivre le cours « Sustainable consumption and social innovation » de Prof. Sahakian donné au semestre d’automne.

6- Références Initiales (optionnel) :DuPuis, E. M., & Goodman, D. (2005). Should we go “home” to eat?: toward a reflexive politics of localism. Journal of rural studies, 21(3), 359-371. Eckersley, R. (1989). Green politics and the new class: selfishness or virtue?. Political studies, 37(2), 205-223. Gendron, C. (2014). Beyond environmental and ecological economics: Proposal for an economic sociology of the environment. Ecological Economics, 105, 240-253. Lyson, M. C. (2014). The class politics of alternative food: Informing public health policy and remedying health inequality. Sociology Compass, 8(10), 1216-1228. Paddock, J. (2016). Positioning food cultures: ‘Alternative’food as distinctive consumer practice. Sociology, 50(6), 1039-1055. Sahakian, M., & Wilhite, H. (2014). Making practice theory practicable: Towards more sustainable forms of consumption. Journal of Consumer Culture, 14(1), 25-44. Sahakian, M. (2017) Toward a more solidaristic sharing economy. Examples from Switzerland. In: Brown, H., Cohen, M. and Vergragt, P. (Ed.). Social change and the coming of post-consumer society. Abingdon : Routledge, p. 43-60. Sbicca, J. (2012). Growing food justice by planting an anti-oppression foundation: opportunities and obstacles for a budding social movement. Agriculture and Human Values, 29(4), 455-466. Sommer, R., Becker, F., Hohn, W., & Warholic, J. (1983). Customer characteristics and attitudes at participatory and supermarket cooperatives. Journal of Consumer Affairs, 17(1), 134-148.

7- Lieu de travail et encadrement : ISE, UniMail / Uni Carl Vogt, Prof. Marlyne Sahakian, Sociologie de la consommation dans une perspective de durabilité ; [email protected], Tél : +41 22 379 83 29. Possibilité de rencontrer régulièrement des personnes du service Agenda 21- Ville durable pour discuter de l’évolution du projet. Personne de contact : Gaétan Morel [email protected] tel 022 418 22 42.



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