Thème : Dynamiques des zones humides et gestion de l’eau
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Date d’arrivée : 1er mars 2022
Page personnelle : profil Research Gate
Intérêts de recherche et expertise
- Écologie fonctionnelle et biogéochimie des zones humides
- Modélisation des cycles de nutriments et de la dynamique hydrologique
- Restauration écologique et gestion adaptative des lagunes
- Participation des acteurs locaux et formation technique
- Application des modèles WSDM et GAMELag pour l’aide à la décision
Parcours et approche scientifique
Le parcours de Columba Martínez-Espinosa allie une grande expertise en écologie fonctionnelle, écohydrologie et biogéochimie des zones humides, avec une expérience internationale riche en modélisation, télédétection et analyse participative. Elle étudie divers écosystèmes aquatiques (mangroves, plaines alluviales, systèmes artificiels) en y intégrant les dimensions biologiques, chimiques, hydriques et sociales.
Forte d’une expertise transversale en analyse et modélisation environnementale, elle développe avec les collectivités et les institutions des solutions sur mesure pour ses différents sites d’études. Elle y intègre de manière cohérente les dimensions écologiques, hydriques, socio-économiques et réglementaires, dans le but de préserver et de restaurer les lagunes méditerranéennes, face aux pressions actuelles et futures.
Ses publications reflètent cette approche multidisciplinaire, qui associe cycles des nutriments, gouvernance locale et solutions durables face aux pressions climatiques et humaines.
Thématiques de recherche
Les zones humides en bon état écologique, sont de puissants puits de carbone et contribuent à réduire les gaz à effet de serre. Leur dégradation inverse ce rôle, libérant du carbone et augmentant les émissions de N₂O, un gaz 300 fois plus puissant que le CO₂.
Durant son doctorat, Columba Martínez-Espinosa a développé le modèle WSDM (Wetlands Soils Denitrification Model) pour simuler, via la télédétection, les interactions entre hydrologie et transformations de l’azote. Ses recherches portent sur le cycle de l’azote : elles démontrent comment les régimes hydriques influencent la dénitrification, un procédé clé pour limiter l’eutrophisation, filtrer l’azote excédentaire et préserver la biodiversité.
Dans un projet financé par la NASA sur le bassin du Mississippi, Columba Martínez-Espinosa a intégré le rôle des zones humides dans les simulations grâce au WSDM. Les résultats ont été présentés à l’occasion de son invitation à l’AGU 2024, illustrant comment cette approche intégrée aide à diagnostiquer les déséquilibres et à concevoir des stratégies de restauration adaptées. (Tour du Valat, 2024)
Mission « Flux Admissibles »
Columba Martínez-Espinosa joue un rôle clé dans l’évaluation et l’accompagnement de la gestion des échanges d’eau et de nutriments dans plusieurs lagunes méditerranéennes françaises : Campignol, Vendres, Scamandre-Crey Charnier, Berre, Les Palavasiens et Vaccarès.
Les objectifs principaux de cette mission sont :
- Comprendre la hydrodynamique des lagunes, caractériser les mouvements et échanges d’eau douce et d’eau salée ainsi que leurs interactions avec les bassins versants.
- Quantifier les flux d’azote et de phosphore entre les différents compartiments des lagunes et leurs bassins versants, en tenant compte des activités humaines, de la saisonnalité et des événements météorologiques extrêmes.
- Identifier, grâce aux données de terrain et aux outils de modélisation, les causes de l’eutrophisation en lien avec les modifications des régimes hydriques et surcharge en nutriments.
- Déterminer des seuils d’apports en nutriments compatibles avec le maintien ou la restauration du bon état écologique, en accord avec les contraintes naturelles de l’eau.
- Élaborer des scénarios de gestion et de restauration fondés sur une connaissance fine des interactions entre eau, matières et organismes vivants, adaptée à chaque site.
Outils et méthodologie
Pour soutenir la mission « Flux Admissibles », Columba utilise le modèle numérique GAMELag (Modèle d’Aide à la Gestion des Aménagements sur les Milieux Eutrophisés Lagunaires), qui reproduit les échanges d’eau et les transformations de la matière dans les lagunes (Tour du Valat, 2023).
Ce modèle permet :
- D’établir un état de référence : il reproduit le fonctionnement actuel d’un site à partir des données locales, offrant une base solide pour l’évaluation écologique.
- De simuler des scénarios : il explore les conséquences de différentes mesures de gestion (réduction des apports en nutriments, restauration, changements d’usage des sols, etc.) sur la qualité écologique et la disponibilité en eau.
Travail avec les acteurs locaux
Au-delà de la seule utilisation du modèle numérique GAMELag, la mission de Columba inclut un accompagnement et une formation des gestionnaires locaux, afin de leur permettre de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes lagunaires. Son approche allie l’étude des processus biologiques aux dynamiques de l’eau grâce à la médiation scientifique, la vulgarisation et des échanges réguliers. Elle comprend également la rédaction de cahiers des charges définissant les données de terrain indispensables à la calibration et à la validation du modèle GAMELag, adaptés aux spécificités et aux objectifs de chaque site.
Enfin, Columba participe activement aux comités de pilotage réunissant l’ensemble des parties prenantes locales afin de co-construire des stratégies de gestion intégrées, en prenant en compte les interrelations entre l’état écologique, les ressources en eau et les usages.
Engagement et reconnaissance
En 2022, Columba Martínez-Espinosa a représenté la Fondation Tour du Valat à la COP15 de la Convention sur la diversité biologique (Montréal), où elle a défendu le rôle des zones humides méditerranéennes comme Solutions Fondées sur la Nature face au changement climatique et à l’érosion de la biodiversité.
Depuis 2025, elle est Présidente du chapitre européen de la Society of Wetlands Scientists (SWS), témoignant de son leadership et de son engagement dans la communauté scientifique internationale dédiée aux zones humides.
Formation
- 2021 – Recherche postdoctorale au Centre National de Recherche Scientifique (CNRS).
- 2017-2021 – Doctorat de L’Université Toulouse III – Paul Sabatier, spécialité « Ecologie Fonctionnelle » Thèse préparée à Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement et soutenue le 8 octobre 2021. Titre : Modèle dynamique de dénitrification dans les zones humides naturelles à l’échelle mondiale.
- 2015-2017 – Master en biodiversité tropicale de L’Université Libre de Bruxelles (ULB), Vrije Univeriteit Brussel (VUB), Universiti Malaysia Terengganu (UMT) et Universitá degli studi di Firenze (UNIFI).
- 2010-2015 – Licence en Biologie de L’Universidad Nacional Autónoma de Mexico (UNAM).
Publications
Retrouvez ci-dessous les dernières publications de Columba Martinez-Espinosa, ou la liste intégrale sur le portail documentaire de la Tour du Valat :
- Modèle dynamique de dénitrification dans les zones humides naturelles à l'échelle mondiale (2021-10-08)de Columba Martínez-Espinosa [S.l.] : Toulouse 3, 2021-10-08, 279 En ligne : www.theses.fr[...] La biosphère subit une crise environnementale causée par notre modèle économique énergivore. Comprendre les processus de régulation et d'échange des écosystèmes globaux est le défi majeur pour améliorer notre résilience et réduire notre impact sur la Terre. L'objectif de cette ... read more
Autres publications
Billé, Raphaël, Julien Rochette, et Columba Martinez-Espinosa. « L’accord de Kunming-Montréal, un levier pour la protection des zones humides méditerranéennes ? » IDDRI, 5 janvier 2023. https://www.iddri.org/fr/publications-et-evenements/billet-de-blog/laccord-de-kunming-montreal-un-levier-pour-la-protection.
Actualités
2024 – Zones humides et cycle de l’azote : Columba Martínez-Espinosa invitée à la conférence AGU 2024