Université de Strasbourg

Olaf Eisen

Biographie - Olaf Eisen

Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine, Bremerhaven et université de Brême, Allemagne & Fellow USIAS, Institut terre et environnement de Strasbourg (ITES) - UMR 7063, université de Strasbourg et CNRS, France

Olaf Eisen, USIAS Fellow 2021 (Photographer: B. Rost, copyright CC-BY-SA-NC)Olaf Eisen travaille dans le domaine des sciences cryosphériques depuis 1996. En 2014, il a été recruté en tant que professeur de glaciologie à l'université de Brême, au sein de l'Institut Alfred Wegener (AWI) dont il codirige la section de glaciologie. Il a obtenu son diplôme en géophysique à l'université de Karlsruhe en 1999 et son doctorat à l'université de Brême en 2003 (Allemagne). Au cours de ses études universitaires et postdoctorales, il a passé plusieurs années à l'étranger, notamment à l'université d'Alaska (Fairbanks, États-Unis) et à l'ETH Zurich (Suisse). Pilotant un groupe de recherche de jeunes chercheurs du programme Emmy Noether de la Fondation allemande pour la recherche, conjointement avec l'AWI et l'Institut de physique de l'environnement de l'université de Heidelberg de 2008 à 2013, il a obtenu son habilitation en physique en 2010 et est devenu professeur adjoint en 2013. Le professeur Eisen a été président de la Division des sciences cryosphériques de l'Union européenne des géosciences (EGU) de 2017 à 2021, et il est co-rédacteur en chef de la principale revue disciplinaire The Cryosphere, pour laquelle il est responsable des études qui touchent aux calottes glaciaires. De 2016 à 2019, il a été le coordinateur de la première phase du projet financé par l'UE « Beyond EPICA - Oldest Ice », et a dirigé l'étude pré-site du prochain forage profond européen en Antarctique.

Au cours de sa carrière universitaire, il s'est engagé dans l'analyse, la modélisation et l’interprétation de données géophysiques proches de la surface et des compartiments du système terrestre, et ce dans de nombreux domaines de recherche géoscientifique, et il a toujours maintenu des interactions étroites avec le grand public (par exemple au travers de divers blogs et présentations publiques) afin de transférer des connaissances scientifiques qui peuvent sembler complexes.

Durant son fellowship, Olaf Eisen sera accueilli par le Dr. Dimitri Zigone au sein de l’Institut terre et environnement de Strasbourg (ITES).

Projet - Caractérisation des propriétés et processus des calottes glaciaires à l’aide de technologies innovantes sismologiques

01/10/2021 - 30/09/2023

L'évolution du bilan de masse de l'Antarctique - c'est-à-dire la différence entre la neige qui tombe à sa surface et la fonte des barrières de glace ou le vêlage des icebergs qui se séparent du front de ces barrières - est d’une importance capitale pour le futur niveau de la mer partout dans le monde, en Europe également. La calotte glaciaire antarctique jouera un rôle majeur dans l'élévation mondiale du niveau de la mer dans les décennies et les siècles à venir, du fait du réchauffement climatique mondial. Cependant, le climat antarctique et le bilan de masse restent toujours des sources d'incertitude lorsqu’il d’agit de prédire avec précision notre futur système climatique ainsi que le niveau de la mer ; en d’autres termes, il devient urgent de pouvoir chiffrer avec plus d’exactitude la contribution attendue du climat à venir à l'élévation de ce niveau. À ce jour, des défis importants demeurent dans la compréhension et la représentation de la dynamique des calottes glaciaires de l'Antarctique. La calotte glaciaire constitue également une archive unique de la paléo-atmosphère, qui permet de mieux comprendre les détails de notre système climatique. Aussi, estimer correctement la contribution des futurs changements climatiques au niveau de la mer et obtenir des archives paléoclimatiques fiables reposent sur la compréhension des processus physiques qui contrôlent l'évolution de la calotte glaciaire au fil du temps. Deux incertitudes majeures, qui nécessitent donc des observations supplémentaires, sont les propriétés mécaniques de la calotte glaciaire et les caractéristiques de l'interface calotte glaciaire/sous-sol. Ce projet USIAS établira de nouvelles méthodologies permettant d’obtenir ces observations et d’améliorer nos connaissances sur les propriétés et la dynamique des calottes glaciaires. Notre approche sera testée sur le site de forage de carottes de glace « EastGRIP » au Groenland, et sera ensuite appliquée lors du forage en Antarctique dans le cadre du programme « Beyond EPICA - Oldest Ice Core » financé par l'UE, qui vise à prélever une carotte de glace remontant à 1,5 millions d'années.

Nous utiliserons trois approches, nouvelles en glaciologie : premièrement, la « sismique pendant le forage » (Seismics While Drilling, SWD) est une technique qui utilise le bruit créé par la tête de forage pendant le forage comme source de signaux sismiques. La corrélation du bruit sismique enregistré au niveau des géophones, déployés à la surface, avec le signal source réel de la tête de forage devrait nous donner un ensemble de données sismiques classiques, à partir duquel les propriétés physiques pourront être déduites. Cette méthode n'a encore jamais été testée dans le forage de carottes de glace. Deuxièmement, nous utiliserons une technique sismologique émergente : la « détection acoustique distribuée » (Distributed Acoustic Sensing, DAS), qui utilise un câble à fibre optique standard agissant comme une chaîne de capteurs pour l'enregistrement du champ d'ondes sismiques. Dans le cadre de ce projet USIAS, nous irons au-delà des approches précédentes et viserons à déployer un câble à fibre optique dans un forage rempli de liquide, disponible après le forage d’une carotte de glace de 3 km de profondeur. Notre objectif est d'améliorer les caractérisations de la distribution des propriétés physiques, en particulier du tissu d'orientation cristalline. Troisièmement, nous utiliserons des méthodes d’intelligence artificielle en « apprentissage automatique » (Machine Learning, ML) pour développer de nouveaux outils afin d’améliorer le traitement et l'analyse des données massives générées. Nous adapterons les approches déjà développées et mises en œuvre par le groupe hôte chez ITES/EOST pour les ensembles de données sismologiques, étendant ainsi nos capacités à exploiter et à interpréter efficacement les résultats. La combinaison des trois approches utilisées donnera de nouvelles informations sur la distribution globale des propriétés physiques, à un niveau suffisamment élevé pour éclairer les modèles d'écoulement de glace et améliorer la précision des résultats des modèles.

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