Les environnements extrêmes sont particulièrement sensibles au changement climatique et se transforment à un rythme accéléré. Cela peut avoir d'importantes répercussions à l'échelle mondiale. Le LREE vise à créer une compréhension intégrée des processus en étudiant les interactions entre l'atmosphère, la cryosphère, la biosphère, l'océan, la terre et l'anthroposphère. L'objectif est de caractériser les processus pertinents pour le changement climatique et résolus verticalement qui sont directement influencés par l'homme, ainsi que les processus naturels qui subissent simultanément des changements dus au forçage climatique. L'amélioration de la compréhension des processus nous permettra de mieux simuler le devenir des environnements extrêmes dans le contexte du changement global et des implications qui en découlent pour la société.
Sujets de recherche
1
Nous étudions la composition chimique des aérosols au niveau moléculaire à l’aide d’instruments de pointe afin de déterminer les sources des particules d’aérosol.
2
Nous étudions la structure thermodynamique verticale de l’atmosphère et la manière dont les aérosols sont dispersés depuis la surface jusqu’à des altitudes plus élevées où ils participent à la formation des nuages.
3
Nous développons de nouvelles méthodes et installations analytiques pour les mesures atmosphériques verticales, notamment un ballon captif, l’helikite de l’EERL.
Nos projets clés
CLAVIER
Nous avons effectué des observations verticales des aérosols et des nuages à la station de recherche de Villum, dans le nord du Groenland, afin de comprendre l'impact des sources locales et lointaines d'aérosols sur le climat local.
Projet CleanCloud de l'UE Horizon 2020 ; Université d'Aarhus, DK
GreenFjord
En utilisant le nouveau voilier de recherche suisse Forel, nous avons étudié les interactions océan-glace-atmosphère dans les fjords du sud de la Grèce, en nous concentrant plus particulièrement sur la différence entre les fjords avec et sans glaciers vêlants.
ETHZ, UZH, UNIL, Station de recherche internationale de Narsaq
ORACLES
Comment les nuages se forment-ils en Antarctique ? Pour répondre à cette question, nous avons effectué des observations par ballon captif à la station Neumayer III.
Institut Alfred Wegener, Institut de recherche troposphérique, DE
Nos résultats et highlights
1
Le LEER a été la première équipe scientifique à opérer sur le navire de recherche suisse Forel
2
Deux doctorants ont été diplômés : Dr. Ivo Beck ; Dr. Roman Pohorsky
3
Le professeur Julia Schmale dirige l’équipe chargée des sciences de l’atmosphère pour la station polaire Tara, un projet qui étudiera le déclin de la glace de mer dans l’Arctique au cours des 20 prochaines années.
4
Julia Schmale a reçu le « best professor award » du programme de master en gestion et technologie durables de l’EPFL, de l’UNIL et de l’IMD.
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
L’EERL compte actuellement 17 membres.
Compétences générales
Les membres du LEER ont une formation en ingénierie, en météorologie, en chimie, en physique et en sciences de l’environnement. Nous recherchons des personnes qui pensent de manière créative, qui aiment les défis, qui aiment être en plein air dans les régions polaires et qui se soucient de l’environnement et des gens.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Nos compétences comprennent la construction de nouveaux instruments scientifiques, le développement de codes d’analyse, l’illustration de nos résultats scientifiques et la présentation de nos recherches au moyen d’images étonnantes.
Impacts régionaux et sociaux
1
Nos recherches contribuent à améliorer les simulations des modèles climatiques afin de mieux anticiper les défis mondiaux du changement climatique.
2
L’accent mis sur la qualité de l’air permet d’identifier les phénomènes météorologiques difficiles qui exacerbent la pollution locale, en particulier en hiver lorsque les inversions de température entraînent une forte pollution dans la vallée du Rhône. En outre, nous pouvons quantifier l’impact sur la pollution de l’air des épisodes de poussière saharienne et des émissions des feux transportés à longue distance.
3
Nos observations de routine en Valais à ALPOLE peuvent guider les opérateurs de panneaux solaires lorsqu’on s’attend à un dépôt important de poussière et donc à des performances moindres.
Perspectives et défis
Priorité 1
Étudier le déclin de la glace de mer arctique et ses conséquences sur les conditions météorologiques en Europe
Priorité 2
Comprendre à quelle vitesse et à quel moment l’Antarctique réagira au changement climatique
Priorité 3
Cultiver un état d’esprit régénérateur pour relever les défis du développement durable
Besoins futurs
De nouveaux instruments légers et fournissant des données de haute qualité doivent être développés. Des batteries à longue durée de vie pour les stations scientifiques autonomes sont nécessaires. Des matériaux antigivre respectueux de l’environnement sont nécessaires.
Partenariats avec l'industrie
Nous recherchons des partenariats avec l’industrie et les jeunes pousses pour trouver des solutions à nos trois principaux défis.
CRYOS étudie les processus qui façonnent la neige et l'atmosphère dans les régions montagneuses et polaires, ainsi que leur rôle dans le changement climatique. CRYOS travaille également sur la gestion des risques et l'optimisation de la production d'énergie renouvelable en terrain alpin en se basant sur son expertise des processus liés au vent, à l'eau et aux radiations.
Sujets de recherche
1
Nous étudions les processus à l’interface de la neige et de la glace avec l’atmosphère pour comprendre et quantifier les bilans énergétiques et massiques qui changent dans un climat qui se réchauffe. Les résultats aideront à prévoir le changement climatique et à s’y adapter, dans les secteurs des risques naturels, du tourisme alpin, de l’agriculture et de la production d’énergie renouvelable.
2
Le laboratoire étudie le potentiel des ressources éoliennes et solaires pour la production d’énergie renouvelable dans les régions montagneuses, en mettant l’accent sur l’optimisation, par exemple en équilibrant mieux la production estivale et hivernale et en augmentant la production d’énergie en hiver pour réduire le déficit de production saisonnier.
3
CRYOS développe et applique des modèles numériques basés sur la physique pour la neige, le pergélisol et la basse atmosphère, qui sont utilisés dans la recherche théorique et appliquée. Ces modèles permettent de faire des prévisions et de simuler des scénarios d’événements et de changements possibles dans les régions alpines et polaires.
Nos projets clés
SWEET EDGE
Dans le cadre du programme "SWiss Energy research for the Energy Transition", EDGE cherche à fournir des preuves scientifiques permettant d'accélérer la croissance des énergies renouvelables décentralisées d'origine locale en Suisse, afin de contribuer à la réalisation des objectifs en matière d'énergies renouvelables en 2035 et 2050.
Office fédéral de l'énergie (OFEN) - Universités de Genève, Berne, ETH Zürich, HSLU Lucern, ZHAW (chefs de projet)
MatterHEX
Une collaboration entre la Suisse, l'Allemagne et les États-Unis avec un travail expérimental sur le terrain à Zermatt, en Valais. Le projet a étudié les processus complexes d'écoulement et de formation des nuages autour du Cervin et a intégré les résultats dans des modèles numériques afin d'améliorer les prévisions météorologiques alpines.
Gemeinde Zermatt, Air Zermatt, Universität Mainz (DE), University of Utah, Salt Lake City (US)
Neige de l'Antarctique
CRYOS mesure et modélise le bilan de l'énergie et de masse à la surface de l'inlandsis de l'Antarctique de l'Est (station Princess Elisabeth) et dans les hautes montagnes. En 2024, les installations ont été complétées par un lidar de vent et une série d'anémomètres. L'étude a conduit à l'élaboration d'un atlas des vents en Antarctique.
FNS (CH) ; Fondation polaire internationale (BE) ; Institut Alfred Wegener (DE)
Nos résultats et highlights
1
Montrer combien d’importations d’électricité peuvent être évitées et combien de revenus supplémentaires peuvent être générés si les ressources hydroélectriques sont utilisées de manière optimale dans un futur mix énergétique plus renouvelable.
2
Subvention Synergie du CER SnowShifts sur les futurs climats d’enneigement
3
Projets d’initiatives conjointes UrbanTwin et Speed2Zero
4
Spin-Off de Sunwell
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
Équipe actuelle : 16 (1 professeur, 7 scientifiques seniors (post-doc et collaborateurs scientifiques), 7 étudiants en doctorat, 1 collaborateur administratif,)
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
Yael Frischholz est étudiant en dernière année de doctorat. Ses recherches font parfaitement le lien entre les sciences cryosphériques et l’optimisation de la production d’énergie renouvelable. Les approches innovantes de Yael, les avancées techniques et numériques améliorent les cartes de rayonnement solaire pour le terrain alpin et contribuent à l’objectif de la transition énergétique suisse à long terme.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Les membres de CRYOS travaillent de manière très autonome sous une direction scientifique ciblée. Ils acquièrent une expertise en science et ingénierie de l’environnement, en travail sur le terrain et en déploiement d’instruments, en modélisation numérique, y compris en Machine Learning, en communication scientifique et en vulgarisation.
Autres
Brandon van Schaik, boursier Marie-Curie : Améliorer l’évaluation de l’énergie éolienne en Suisse et en Antarctique
Impacts régionaux et sociaux
1
Faits et informations sur les conséquences locales du changement climatique. Propositions pour atténuer les conséquences du changement climatique et solutions pour mieux s’y adapter.
2
Contribution à la gestion des ressources en eau locales et des risques naturels. Évaluation et potentiel des sources d’énergie renouvelables dans les régions alpines.
3
Données et simulations de scénarios pour les stations de ski et le tourisme de montagne en général. Connaissances, données et simulations pour le secteur de l’hydroélectricité. Soutien au développement des ressources photovoltaïques et éoliennes dans les hautes Alpes.
4
Meilleur climat urbain à Sion.
Perspectives et défis
Principales priorités
Résoudre les problèmes urgents de la transition énergétique en Suisse et faciliter la contribution des zones de montagne
Améliorer les estimations de la neige et des précipitations dans les environnements extrêmes et prévoir les changements non linéaires des climats de neige
Contribuer à la gestion des risques naturels dans le canton du Valais, comme pour les événements pluie-neige.
Principaux défis
La plupart des cours sont dispensés sur le campus de l’EPFL à Lausanne, ce qui pose des problèmes aux étudiants, aux assistants et aux enseignants. L’enseignement basé sur des projets et les cours en bloc pourraient être proposés à Sion. L’hébergement à court terme des étudiants et du personnel enseignant pourrait être une solution partielle.
Partenariats futurs
Canton VS, Ville de Sion, et entreprises locales pour des projets d’étudiants diplômés ou des thèses de recherche.
Laboratoire d’hydrologie et de géomorphologie des bassins versants (CHANGE)
Prof. Sara Bonetti
Laboratory of Catchment Hydrology and Geomorphology (CHANGE)
À CHANGE, nous cherchons à améliorer la compréhension actuelle et les capacités de prévision des processus de la surface terrestre dans les écosystèmes naturels et gérés. Notre but ultime est de définir des stratégies d'adaptation pour protéger les sols et les ressources en eau à la lumière des pressions anthropogéniques et climatiques croissantes.
Sujets de recherche
1
Dynamique de l’eau, du carbone et des nutriments dans les bassins versants. Nous étudions les interactions entre la dynamique sol-plante, la variabilité climatique et l’érosion des sols dans les écosystèmes naturels et aménagés, avec des applications allant de la sylviculture à l’agriculture et au climat.
2
Ecohydrologie des agroécosystèmes. Nous utilisons et développons des cadres mathématiques pour relever les défis interdépendants de la sécurité alimentaire, de l’adaptation au changement climatique et de son atténuation, et de la durabilité environnementale dans les agroécosystèmes.
3
L’évolution des paysages et l’érosion des sols. Nous cherchons à comprendre comment les paysages évoluent à travers de multiples processus d’érosion et de dépôt et comment ceux-ci affectent finalement (et sont affectés par) la dynamique de la végétation et du carbone du sol.
Nos projets clés
SOCscape
Nous combinons des campagnes de surveillance nouvellement conçues dans des bassins versants alpins avec une modélisation numérique détaillée de pointe pour évaluer la dynamique de la redistribution, des flux et des stocks de carbone du sol dans des paysages topographiquement complexes. Plus d'informations ici : https://www.epfl.ch/labs/change/research/assessing-soil-carbon-dynamics-in-landscapes-of-complex-topography-socscape/ .
ETH Zurich, WSL, UNIL
SMART-AGRI
En nous appuyant sur une modélisation numérique détaillée de la dynamique sol-plante, nous quantifions les avantages de différentes pratiques agricoles intelligentes face au climat et identifions les combinaisons de pratiques qui optimisent simultanément la production agricole, l'atténuation du changement climatique et la préservation des ressources environnementales dans différents sols et écorégions. Plus d'informations ici : https://www.epfl.ch/labs/change/research/global-quantification-of-the-benefits-of-climate-smart-agriculture-under-future-climates-smart-agri/
Imperial College London, Université de Chypre
Élimination du carbone dans la restauration des zones humides
Nous développons un cadre basé sur les processus qui relie les facteurs hydrologiques et de végétation à la micromorphologie des zones humides afin d'évaluer leur rôle dans l'échange net de carbone de l'écosystème, fournissant ainsi un outil pour quantifier les flux de carbone dans les systèmes de zones humides. Pour en savoir plus : https://www.epfl.ch/labs/change/research/carbon-removal-in-wetland-restoration/
Modélisation mathématique, analyse avancée des données, gestion des projets et du temps, réflexion complexe, prise de parole en public
Impacts régionaux et sociaux
1
Sécurité alimentaire, adaptation au changement climatique et atténuation de ses effets, utilisation durable des sols et des ressources en eau
2
Comprendre les impacts du changement climatique sur les écosystèmes alpins. Adapter les pratiques de gestion agricole face au changement climatique.
3
Aide au développement de systèmes d’aide à la décision, information sur les protocoles MRV, analyse de scénarios de gestion
Perspectives et défis
Priorité 1
Comprendre comment la gestion des écosystèmes affecte et est affectée par les changements climatiques
Priorité 2
Développer des outils scientifiques pour évaluer quantitativement les réactions des écosystèmes aux pressions climatiques et anthropiques
Écosystèmes complexes
Les écosystèmes sont des systèmes très complexes, caractérisés par des interactions complexes entre de multiples processus biotiques et abiotiques
Équilibrer les principales variables
Forte variabilité spatiale et temporelle de nombreuses quantités clés – Nécessité d’équilibrer les multiples besoins sociétaux en élaborant des stratégies de gestion optimales
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