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
Laboratoire de science informatique environnementale et d’observation de la Terre (ECEO)
Prof. Devis Tuia
Environmental Computational Science and Earth Observation (ECEO)
À l'ECEO, nous développons des technologies pour surveiller la Terre à l'aide de données numériques. Nous utilisons des données provenant de sources multiples (du smartphone au satellite) et développons des algorithmes permettant la surveillance spatio-temporelle de notre Terre en évolution. Nous étudions les processus terrestres, les écosystèmes sous-marins et la dynamique des écosystèmes, par exemple dans le cadre de la conservation des animaux et de la surveillance des forêts.
Sujets de recherche
1
Développer des algorithmes d’IA pour exploiter les données numériques relatives à la Terre
2
Surveiller les écosystèmes menacés, tels que les récifs coralliens ou les forêts tropicales
3
Cartographier la répartition des espèces (animales et végétales) et la manière dont elles se répartissent dans l’espace et dans le temps, en particulier dans le contexte du changement climatique
Nos projets clés
DeepSDM
En collaboration avec l'ETH, le MILa et le MIT (entre autres), nous développons une technologie d'IA pour cartographier dans l'espace et dans le temps la répartition des espèces (menacées)
ETH MIT MILA Ohio State University
Surveillance des récifs coralliens en mer Rouge
Nous développons une technologie d'apprentissage automatique pour cartographier les récifs coralliens à l'aide de la détection rapprochée, nous soutenons les programmes de surveillance locaux et nous renforçons les capacités des pays de la mer Rouge grâce à des ateliers spécialisés
Centre transnational de la mer Rouge (EPFL) Université de Djibouti Université de la mer Rouge
Surveillance de la ligne d'arbre
Surveiller les forêts alpines en Suisse à l'aide de 80 ans de photographies aériennes. Nous développons des outils d'IA pour cartographier et surveiller l'extension de la limite supérieure des forêts suisses et étudier les changements dans la dynamique forestière dus au changement climatique
Institut IDIAP Swisstopo UNIL /Jardin des plantes
Nos résultats et highlights
1
Compétition de la mission de surveillance des coraux à Djibouti (2023) et en Erythrée (2024), incluant des ateliers de formation pour les scientifiques locaux. Publication de notre carte mondiale de l’Antarctique pour la glace bleue
2
D. Tuia, élevé au rang de Fellow de l’IEEE
3
Agence spatiale européenne, 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
Taille de l'équipe du laboratoire
18 personnes
Compétences développées par l'équipe scientifique
Algorithmes d’apprentissage automatique pour comprendre les processus environnementaux Systèmes de surveillance à faible coût basés sur des pièges photographiques (projet Mammalps avec le parc national suisse), des caméras GoPro (surveillance des récifs coralliens) et des drones à voilure fixe (projet WildDrone, testé au Kenya et en Namibie en 2025)
Impacts régionaux et sociaux
1
Nous fournissons des algorithmes reproductibles et des preuves scientifiques à grande échelle de l’évolution de plusieurs écosystèmes critiques de la Terre
2
Nous collaborons avec plusieurs services du Canton (Géoinformation, Forets, Agriculture) pour les soutenir dans leurs efforts de surveillance, en particulier pour les mettre à l’échelle et les automatiser
3
Grâce à des collaborations avec l’industrie (Swisstopo, AXA), nous développons des technologies essentielles pour rendre leurs routiens d’analyse de données plus efficaces et plus précis
4
Nous formons la prochaine génération d’ingénieurs environnementaux à la maîtrise des données et nous les préparons à relever les défis futurs de la surveillance des processus, qui sont fortement influencés par les problèmes de big data et les systèmes complexes et multimodaux
Perspectives et défis
Principales opportunités
La démocratisation de l’IA est une grande opportunité pour diffuser plus largement notre technologie Le grand intérêt du Valais pour la technologie de l’IA nous permet de nous connecter avec plusieurs acteurs régionaux clés
Partenariats futurs
Extension de notre technologie corallienne à d’autres récifs du monde, en vue d’un système de surveillance géré par les citoyens Extension de notre technologie de cartographie de la glace bleue à d’autres problèmes liés à la dynamique polaire
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.
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