Post doctorant dans le domaine des Vibrations infrasonores des arbres / Postdoctoral researcher in the field of infrasound vibrations in trees

Poste de catégorie A / Position level : A

Etablissement d'emploi / Employment establishment : Université du Mans, Avenue Olivier Messiaen, 72085 LE MANS CEDEX 11

Laboratoire d'exercice des fonctions / Research laboratory : Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans

Métier auquel se rattache l'emploi proposé / Job : Chercheur/Chercheuse (la fiche emploi-type est consultable sur ce lien, aux pages 1738 et suivantes, sous la référence FPRCH007. Ce document détaille les tâches principales associées à la profession, les compétences, les capacités interpersonnelles et les particularités qui peuvent être requises. ) / Searcher (The standard job description can be consulted at this link, on pages 1738 et seq., under reference FPRCH007. This document details the main tasks associated with the occupation, as well as the skills, interpersonal abilities and special features that may be required. )

Description du projet ou de l'opération de recherche dans lesquels s'inscrivent les activités de recherche confiées / Description of the research subject

Projet TreeVib :  Vibrations infrasonores d'arbres : monitoring, analyse et modélisation

Contexte : Les vibrations naturelles d’un arbre, résultant de l’effet du vent ou du bruit sismique sont constituées de la superposition de composantes modales, dont les fréquences constituent une signature de l’état de l’arbre [1], [2].  Sous l’effet de multiples facteurs environnementaux (cycle des saisons, changement climatique, précipitations, sécheresse), ou du fait de sa croissance naturelle, l’arbre évolue et la signature que constituent ses fréquences propres également.

Verrou scientifique :Le lien entre l’évolution des fréquences propres avec le temps et les fluctuations de l’environnement de l’arbre est largement méconnu. Son étude relève de la végétronique, qui est une discipline émergente ouvrant de nombreuses applications interdisciplinaires [3] : l’arbre est ici considéré comme un biocapteur dont l’état in natura permet d’évaluer certains paramètres caractéristiques de l’environnement. Le suivi, sur un temps long, de l’évolution des premières fréquences propres ou plutôt du cluster de fréquences propres permet d’examiner de quelle façon cette évolution est liée aux variations (normales ou inattendues) des paramètres mécaniques induits par la montée de sève [4], le développement des feuilles, l’assouplissement ou la rigidification du sol induit par le taux d’humidité du sol.  Depuis fin 2024, un dispositif de monitoring des vibrations a été mis en place sur 2 arbres situés à proximité du LAUM/ENSIM. Chaque arbre est instrumenté avec deux accéléromètres adaptés aux très basses fréquences, fixés sur une ceinture proche de la base, et associés à un système d’acquisition continu. Une base de données (10 mois) est disponible en début d’étude pour alimenter les travaux.

Objectif : Outre le suivi du cluster de fréquences caractéristiques, à réaliser au moyen d'un traitement de données adapté (méthode haute résolution Esprit), l’objectif du projet est de développer un modèle vibratoire (analytique, inspiré des travaux menés au Laum sur les poutres de sections variables et/ou possiblement éléments finis) d'un oscillateur principal couplé de façon hiérarchique à une population d'oscillateurs secondaires. Ce modèle sera élaboré de façon à comprendre le lien entre variations de fréquences et variations des paramètres mécaniques et donc d'estimer de quelle façon l'état de l'arbre se trouve exprimé dans le cluster de fréquences propres que ses oscillations libres révèlent.

La faisabilité d’effectuer le suivi vibratoire d’un arbre au moyen de mesures réalisées avec une instrumentation légère et mobile (application à développer sur téléphone portable) sera examinée. Sur le principe, l’analyse de vidéos enregistrées par un large panel d’utilisateurs permet a priori d’inscrire l’étude dans une démarche participative, impliquant le citoyen dans la démarche de monitoring de son environnement.

TreeVib Project: Infrasound vibrations of trees: monitoring, analysis, and modeling

Context: The natural vibrations of a tree, resulting from the effect of wind or seismic noise, consist of the superposition of modal components, whose frequencies constitute a signature of the tree's condition [1], [2].  Under the influence of multiple environmental factors (seasonal cycles, climate change, precipitation, drought), or as a result of its natural growth, the tree evolves and so does the signature formed by its natural frequencies.

Scientific insight: The link between the evolution of natural frequencies over time and fluctuations in the tree's environment is largely unknown. Its study falls within the field of vegetronics, an emerging discipline with many interdisciplinary applications [3]: here, the tree is considered a biosensor whose state in natura can be used to evaluate certain characteristic parameters of the environment. Long-term monitoring of the evolution of the first natural frequencies, or rather the cluster of natural frequencies, makes it possible to examine how this evolution is linked to (normal or unexpected) variations in mechanical parameters induced by sap flow [4], leaf development, and soil softening or stiffening induced by soil moisture content.

Since late 2024, a vibration monitoring system has been installed on two trees located near LAUM/ENSIM. Each tree is equipped with two accelerometers adapted to very low frequencies, attached to a belt near the base and connected to a continuous data acquisition system. A database (10 months) is available at the start of the study to feed into the work.

Objective: In addition to monitoring the characteristic frequency cluster, to be carried out using appropriate data processing (Esprit high-resolution method), the objective of the project is to develop a vibration model (analytical, inspired by work carried out at Laum on beams with variable sections and/or possibly finite elements) of a main oscillator hierarchically coupled to a population of secondary oscillators. This model will be developed in such a way as to understand the link between frequency variations and variations in mechanical parameters and thus to estimate how the condition of the tree is expressed in the cluster of natural frequencies revealed by its free oscillations. The feasibility of monitoring tree vibration using measurements taken with lightweight, mobile instrumentation (application to be developed for mobile phones) will be examined.  In principle, analyzing videos recorded by a large panel of users allows the study to be part of a participatory approach, involving citizens in the process of monitoring their environment.

[1] J. R. Moore et al., Natural sway frequencies and damping ratios of trees: concepts, review and synthesis of previous studies, Trees (2004) 18:195–203

[2] J.R. James, A dynamic structural analysis of trees subject to wind loading, phD, University of Melbourne, 2010

[3] https://vegetronique.sciencesconf.org/ (Workshop CNRS, sept. 2025)

[4] K. Hu et al.: Self-potential signals related to tree transpiration in a Mediterranean climate, Hydrol. Earth Syst. Sci., 29, 2997–3018, 2025.

Calendrier prévisionnel du projet ou de l'opération de recherche / Planning research project

Phase 1 (T0 à T0+6) : analyse de données vibratoires mesurées in situ

Phase 2 (T0+3 à T0+9) : modélisation vibratoire du cluster de fréquences constituant la signature d'un arbre générique

Phase 3 (T0+6 à T0+ 12) : rédaction d'un rapport de synthèse et valorisation (article dans un journal à comité de lecture)

Phase 1 (T0 to T0+6): analysis of vibration data measured in situ

Phase 2 (T0+3 to T0+9): vibration modeling of the frequency cluster constituting the signature of a generic tree

Phase 3 (T0+6 to T0+12): drafting of a summary report and writing of a article in a peer-reviewed journal

 Activités de recherche confiées, tâches à accomplir et résultats attendus / Assigned activities and expected results

Monitoring, analyse et modélisation, cf supra / Monitoring, analysis and modeling, cf supra

Qualification requises pour l'exercice des fonctions / Required education level : être titulaire du doctorat / PhD or equivalent

Mots clefs / Key Words : Acoustique / Acoustic

Compétences attendue / Candidate profile : Analyse de données vibratoires, infrasons, analyse modale, modélisation vibratoire / Vibration data analysis, infrasound, modal analysis, vibration modeling

Conditions d'exercice des missions / working conditions : travail de recherche en laboratoire / research activities in a lab

Localisation géographique du poste / Work location : Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans

Prise de fonction souhaitée le / offer starting date : 1er février 2026 / 1st February 2026

Fin de fonction prévue le / offer ending date : 31 janvier 2027 / 31st January 2027

Durée prévue des missions confiées (durée initiale du contrat proposé) / contract length :  un an / one year

 Rémunération brute mensuelle proposée / Salary : 3030 €

Quotité du poste / Work quota : 100% / Full time

Si le candidat a obtenu son doctorat depuis moins de trois ans, il se verra proposé un contrat de postdoctorant de droit public prévu par les dispositions du Décret n°2021-1450. Le cas échéant, il aura un contrat équivalent. / If the candidate obtained their doctorate less than three years ago, he will have a public law postdoctoral contract provided for by the provisions of Decree No. 2021-1450.