CRYOS erforscht die Prozesse, die den Schnee und die Atmosphäre in Berg- und Polarregionen formen, und ihre Rolle in einem sich verändernden Klima. CRYOS arbeitet auch am Risikomanagement und an der Optimierung der Erzeugung erneuerbarer Energien in alpinem Gelände, basierend auf seinem Fachwissen über Wind-, Wasser- und Strahlungsprozesse.
Forschungsthemen
1
Wir untersuchen die Prozesse an der Schnittstelle von Schnee und Eis mit der Atmosphäre, um die Energie- und Massenbilanz zu verstehen und zu quantifizieren, die sich in einem sich erwärmenden Klima verändern. Die Ergebnisse werden bei der Vorhersage und Anpassung an den Klimawandel in den Bereichen Naturgefahren, alpiner Tourismus, Landwirtschaft und erneuerbare Energieerzeugung helfen.
2
Das Labor untersucht das Potenzial von Wind- und Solarressourcen für die Erzeugung erneuerbarer Energie in Bergregionen, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung liegt, d. h. auf dem besseren Ausgleich zwischen Sommer- und Winterproduktion und der Steigerung der Energieproduktion im Winter, um das saisonale Produktionsdefizit zu verringern.
3
CRYOS entwickelt und verwendet physikalisch basierte numerische Modelle für Schnee, Permafrost und die untere Atmosphäre, die in der theoretischen und angewandten Forschung eingesetzt werden. Solche Modelle ermöglichen Vorhersagen und die Simulation von Szenarien für Ereignisse und mögliche Veränderungen in alpinen und polaren Regionen.
Unsere Schlüsselprojekte
SWEET EDGE
Als Teil des Programms "SWiss Energy research for the Energy Transition" will EDGE wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um den Ausbau dezentraler erneuerbarer Energien in der Schweiz zu beschleunigen und die Ziele für erneuerbare Energien in den Jahren 2035 und 2050 zu erreichen.
Bundesamt für Energie (BFE) - Universitäten Genf, Bern, ETH Zürich, HSLU Luzern, ZHAW (Projektleitung)
MatterHEX
Eine Zusammenarbeit zwischen der Schweiz, Deutschland und den USA mit experimenteller Feldarbeit in Zermatt, Wallis. Das Projekt untersuchte die komplexen Prozesse der Strömung und Wolkenbildung um das Matterhorn und integrierte die Erkenntnisse in numerische Modelle, um die alpinen Wettervorhersagen weiter zu verbessern.
Gemeinde Zermatt, Air Zermatt, Universität Mainz (DE), Universität von Utah, Salt Lake City (US)
Schnee in der Antarktis
CRYOS misst und modelliert die Energie- und Massenbilanz der Oberfläche des ostantarktischen Eisschildes (Station Princess Elisabeth) und im Hochgebirge. Im Jahr 2024 wurden die Anlagen durch ein Wind-Lidar und eine Reihe von Anemometern ergänzt. Die Studie führte zur Entwicklung eines antarktischen Windatlasses.
SNF (CH); Internationale Polarstiftung (BE); Alfred-Wegener-Institut (DE)
Highlights
1
Es wird aufgezeigt, wie viel Stromimport vermieden und wie viel zusätzliche Einnahmen erzielt werden können, wenn die Wasserkraftressourcen in einem künftigen, stärker auf erneuerbare Energien ausgerichteten Energiemix optimal genutzt werden.
2
ERC-Synergy-Förderung SnowShifts zum künftigen Schneeklima
3
Projekte der gemeinsamen Initiative UrbanTwin & Speed2Zero
4
Sunwell Spin-Off
Team & talents
Größe des Laborteams
Derzeitiges Team: 16 (1 Professor, 7 leitende Wissenschaftler (Post-Doc und wissenschaftliche Mitarbeiter), 7 Doktoranden, 1 Verwaltungsmitarbeiter)
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Yael Frischholz ist Doktorand im letzten Jahr seiner Promotion. Seine Forschung schlägt eine perfekte Brücke zwischen den Kryosphärenwissenschaften und der Optimierung der erneuerbaren Energieerzeugung im Labor. Yael’s innovative Ansätze, technische und numerische Weiterentwicklungen verbessern die Sonneneinstrahlungskarten für alpines Gelände und tragen zum Ziel der langfristigen Schweizer Energiewende bei.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Die CRYOS-Mitglieder arbeiten unter gezielter wissenschaftlicher Anleitung sehr selbstständig. Sie entwickeln Fachwissen in den Bereichen Umweltwissenschaft und -technik, Feldarbeit und Instrumenteneinsatz, numerische Modellierung einschließlich Machine Learning Wissenschaftskommunikation und Öffentlichkeitsarbeit.
Andere
Marie-Curie-Preisträger Brandon van Schaik: Verbesserte Bewertung der Windenergie in der Schweiz und der Antarktis
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Fakten und Informationen über die lokalen Folgen des Klimawandels. Vorschläge zur Abschwächung der Folgen des Klimawandels und Lösungen für eine bessere Anpassung an diese Folgen.
2
Beitrag zum Management der lokalen Wasserressourcen und Naturgefahren. Bewertung und Potenzial von erneuerbaren Energiequellen in alpinen Regionen.
3
Daten und Szenariosimulationen für Skigebiete und Bergtourismus im Allgemeinen. Wissen, Daten und Simulationen für den Wasserkraftsektor. Unterstützung bei der Entwicklung von hochalpinen PV- und Windressourcen.
4
Besseres Stadtklima in Sitten.
Perspektiven und Herausforderungen
Wichtigste Prioritäten
Lösung der dringenden Probleme der Energiewende in der Schweiz und Erleichterung des Beitrags der Berggebiete
Verbesserung der Schnee- und Niederschlagsschätzungen in extremen Umgebungen und Vorhersage nichtlinearer Veränderungen des Schneeklimas
Beitrag zum Management von Naturgefahren im Kanton Wallis, z.B. bei Regen-Schnee-Ereignissen.
Wichtigste Herausforderungen
Die meisten Lehrveranstaltungen finden auf dem Campus der EPFL in Lausanne statt, was für die Studierenden, die Lehrbeauftragten und die Dozierenden schwierig ist. Projektbasierter Unterricht und Blockkurse könnten in Sitten angeboten werden. Die kurzfristige Unterbringung von Studierenden und Lehrkräften könnte eine Teillösung sein.
Zukünftige Partnerschaften
Kanton VS, Ville de Sion und lokale Unternehmen für Diplomarbeiten oder Forschungsarbeiten.
Verständnis der gekoppelten physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse in Hochgebirgsbächen und -flüssen im Zusammenhang mit dem Klimawandel.
Forschungsthemen
1
Verstehen Sie die Geheimnisse des mikrobiellen Lebens in Hochgebirgsbächen.
2
Entschlüsselung des Beitrags der Bäche und Flüsse der Welt zum globalen Kohlenstoffkreislauf
3
Vorhersage der Zukunft der von Gletschern gespeisten Bäche, da die Gletscher aufgrund des Klimawandels schrumpfen
Unsere Schlüsselprojekte
Kirgisische Gletscherexpedition
Expedition zur Beprobung kirgisischer Gletscher und Bäche mit dem Ziel, die mikrobielle Ökologie dieser verschwindenden Ökosysteme zu verstehen.
HydroMet Kirgisistan, CAIAG
Georisiken im Hochgebirge
Workshop über Georisiken im Hochgebirge im Zusammenhang mit der Gletscherschmelze
Bhutanisches Zentrum für Meteorologie und Hydrologie, Glacier Stewardship Program
Gletscherexpedition Tadschikistan
Expedition nach Tadschikistan zur Untersuchung der Biogeochemie von gletschergespeisten Bächen in der Pamir-Region.
Highlights
1
Projekt „Verschwindende Gletscher“, Stiftung NOMIS
2
Wladimir-Iwanowitsch-Wernadskij-Medaille der Europäischen Geowissenschaftlichen Union für Tom Battin
3
SNF Paradoxon: Der Erfolg eines dominanten Primärproduzenten in Hochgebirgsbächen; SNSF Water4All BREATHE: Von Sensoren zu neuen Indikatoren für die Wasserqualität;
4
Veröffentlichungen in Nature, Nature Geoscience, Nature Microbiology usw
Team & talents
Größe des Laborteams
15-22
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Kritisches Denken, wissenschaftliche Strenge, Grundlagen der aquatischen Ökosystemforschung, Biogeochemie und mikrobielle Ökologie
Andere
Das RIVER-Team ist multidisziplinär und verfügt über Fachwissen in den Bereichen Sensortechnik, Molekularbiologie, Bioinformatik, Glaziologie, Ökologie und Evolution
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Gletscher sind mehr als nur gefrorenes Wasser; ein neues Forschungsgebiet
2
Der Wert von Bächen und Flüssen geht über den Wert der Wasserkraft hinaus. RIVER unterstreicht den Wert der Ökosystemprozesse von Hochgebirgsbächen, einschließlich ihrer einzigartigen Artenvielfalt, Wasserqualität usw.
3
RIVER beprobt und untersucht in einer beispiellosen Aktion gletschergespeiste Flüsse weltweit
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Einrichtung einer forschungsgestützten Biobank zur Sicherung, Nutzung und Erforschung der mikrobiellen Artenvielfalt von Eisökosystemen weltweit.
Priorität 2
Aufbau eines Netzes von Wasserqualitätssensoren im Wallis unter Einbezug der wichtigsten Akteure.
Wichtigste Herausforderungen
Sicherung von Mitteln für die langfristige Forschung, die häufig mit der Überwachung von Umweltvariablen einhergeht. Überwachungssysteme sollten Teil der Infrastruktur werden und so die Einwerbung von Drittmitteln erleichtern.
Zukünftige Partnerschaften
Chinesische Akademie der Wissenschaften, Institut Pasteur Paris
Environmental Computational Science and Earth Observation Laboratory (ECEO)
Prof. Devis Tuia
Environmental Computational Science and Earth Observation (ECEO)
Bei ECEO entwickeln wir Technologien zur Überwachung der Erde mit digitalen Daten. Wir nutzen Daten aus verschiedenen Quellen (vom Smartphone bis zum Satelliten) und entwickeln Algorithmen, die eine raum-zeitliche Überwachung unserer sich verändernden Erde ermöglichen. Wir untersuchen Landprozesse, Unterwasser-Ökosysteme und die Dynamik von Ökosystemen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Tierschutz und Waldüberwachung.
Forschungsthemen
1
Entwicklung von KI-Algorithmen, um digitale Daten über die Erde sinnvoll zu nutzen
2
Überwachung gefährdeter Ökosysteme wie Korallenriffe oder tropische Wälder
3
Kartierung der Verteilung von Arten (Tiere und Pflanzen) und ihrer räumlichen und zeitlichen Ausbreitung, insbesondere unter dem Einfluss des Klimawandels
Unsere Schlüsselprojekte
DeepSDM
In Zusammenarbeit mit der ETH, dem MILa und dem MIT (u.a.) entwickeln wir eine KI-Technologie zur räumlichen und zeitlichen Kartierung der Verbreitung von (gefährdeten) Arten
ETH MIT MILA Ohio State University
Überwachung von Korallenriffen im Roten Meer
Wir entwickeln Technologien für maschinelles Lernen, um Korallenriffe mit Hilfe von Naherkundung zu kartieren, unterstützen lokale Überwachungsprogramme und bauen mit speziellen Workshops Kapazitäten in den Ländern des Roten Meeres auf
Transnationales Zentrum Rotes Meer (EPFL) Universität von Dschibuti Universität Rotes Meer
Überwachung der Baumgrenze
Überwachung der alpinen Wälder in der Schweiz mit Luftaufnahmen aus 80 Jahren. Wir entwickeln KI-Tools, um die Ausdehnung der Obergrenze der Schweizer Wälder zu kartieren und zu überwachen und Veränderungen der Walddynamik aufgrund des Klimawandels zu untersuchen
IDIAP Institut Swisstopo UNIL /Jardin des Plantes
Highlights
1
Durchführung einer Korallenüberwachungsmission in Dschibuti (2023) und Erirea (2024), einschließlich Schulungsworkshops für einheimische Wissenschaftler. Veröffentlichung unserer globalen Karte der Antarktis für blaues Eis
2
D. Tuia, Ernennung zum IEEE Fellow
3
European Space Agency, Toward a Foundation Model for Multi-Sensor Earth Observation Data with Language Semantics, Open Space Innovation Program Marie Curie European Doctoral Network WildDrone
Team & talents
Größe des Laborteams
18 Personen
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Algorithmen des maschinellen Lernens zum Verständnis von Umweltprozessen Kostengünstige Überwachungssysteme auf der Grundlage von Kamerafallen (Mammalps-Projekt mit dem Schweizerischen Nationalpark), GoPro-Kameras (Überwachung von Korallenriffen) und Starrflügler-Drohnen (WildDrone-Projekt, das 2025 in Kenia und Namibia getestet wird)
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Wir liefern reproduzierbare Algorithmen und wissenschaftliche Beweise in großem Maßstab für die Entwicklung mehrerer kritischer Ökosysteme der Erde
2
Wir arbeiten mit verschiedenen Dienststellen des Kantons (Géoinformation, Forêts, Landwirtschaft) zusammen, um sie bei ihren Überwachungsmaßnahmen zu unterstützen, insbesondere um sie zu erweitern und zu automatisieren
3
Durch die Zusammenarbeit mit der Industrie (Swisstopo, AXA) entwickeln wir Technologien, die entscheidend sind, um ihre Datenanalyse-Routinen effizienter und genauer zu machen
4
Wir bilden die nächste Generation von Umweltingenieuren in Datenkompetenz aus und bereiten sie auf die zukünftigen Herausforderungen der Prozessüberwachung vor, die stark von Big-Data-Problemen und komplexen, multimodalen Stereotypen geprägt sind
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
Die Demokratisierung der KI ist eine grosse Chance, unsere Technologie weiter zu verbreiten Das grosse Interesse im Wallis an der KI-Technologie hilft uns, mit verschiedenen regionalen Schlüsselakteuren in Kontakt zu treten
Zukünftige Partnerschaften
Ausweitung unserer Korallentechnologie auf andere Riffe der Welt im Hinblick auf ein von den Bürgern betriebenes Überwachungssystem Ausweitung unserer Technologie zur Kartierung des blauen Eises auf andere Probleme im Zusammenhang mit der polaren Dynamik
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