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
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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.
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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.
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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/ .
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/
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 recherche sur les environnements extrêmes (EERL)
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
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 pour la deuxième saison consécutive.
En utilisant le voilier de recherche suisse Forel, nous avons étudié les interactions océan-glace-atmosphère dans les fjords du sud de la Grèce. Cette année, nous avons déployé notre nouveau ballon captif automatisé, AVATAR, pour mesurer la distribution verticale des particules d'aérosols.
Le TPS dérivera pendant 18 mois dans la partie centrale de l'océan Arctique à dix reprises pour observer le déclin de la glace de mer au cours des 20 prochaines années. L'EERL joue un rôle de premier plan dans les observations atmosphériques afin de comprendre l'impact des aérosols sur le changement climatique.
L’EERL a développé en collaboration avec la startup Invisible Light Labs (Vienne, Autriche) et le laboratoire LESC de l’EPFL une nouvelle technologie pour mesurer la composition chimique des aérosols. En utilisant des systèmes de membranes nanoélectriques couplés à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (NEMS-FTIR), nous sommes maintenant capables de mesurer des picogrammes de masse d’aérosol. Le système est si léger qu’il peut être embarqué sur le ballon captif de l’EERL.
Julia Schmale a été invitée à l’Institut national de recherche polaire au Japon pour discuter des futures missions du nouveau brise-glace Mirai II.
2
Prix
Roman Pohorsky a reçu le prix de la thèse de l’école doctorale d’ingénierie environnementale ainsi que le prix du scientifique en début de carrière de la Société européenne des aérosols
Benjamin Heutte a reçu le prix du poster à la conférence Farrady Discussions de la Royald Chemical Society, au Royaume-Uni
Lorenzo Comi, MSc, a obtenu le prix du mémoire de maîtrise de la Société suisse des ingénieurs et des architectes, Vaud.
Lionel Favre a remporté un prix de photographie décerné par la revue Nature dans la catégorie « Scientists at work »
3
Nouveau financement
Nous sommes partenaires de deux programmes phares de l’Institut polaire suisse nouvellement financés : ARKTIS pour la station polaire Tara et DOMINO pour la recherche antarctique.
Nous avons également été financés par la fondation BNP Paribas en collaboration avec des partenaires français pour la station polaire Tara.
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.
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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.
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