{"id":12275,"date":"2024-11-26T08:46:53","date_gmt":"2024-11-26T07:46:53","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=12275"},"modified":"2024-11-26T17:09:19","modified_gmt":"2024-11-26T16:09:19","slug":"drone-based-ground-penetrating-radar-for-glaciological-applications","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2024\/11\/drone-based-ground-penetrating-radar-for-glaciological-applications\/","title":{"rendered":"Drone-based ground-penetrating radar for glaciological applications"},"content":{"rendered":"
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Th\u00e8se en sciences de la Terre, soutenue le 6 d\u00e9cembre 2024 par Bastien Ruols, rattach\u00e9 \u00e0 l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.<\/em><\/p>\n\n\n\n

La cryosph\u00e8re, qui comprend toutes les parties glac\u00e9es de notre plan\u00e8te, joue un r\u00f4le crucial dans la r\u00e9gulation du climat terrestre, ce qui a des r\u00e9percussions importantes sur les \u00e9cosyst\u00e8mes et les soci\u00e9t\u00e9s humaines. Le recul des glaciers et l\u2019effondrement des plateformes de glace, par exemple, contribuent \u00e0 l\u2019\u00e9l\u00e9vation du niveau de la mer et menacent des centaines de millions d\u2019\u00eatres humains sur Terre. C\u2019est pourquoi il est important d\u2019\u00e9tudier la cryosph\u00e8re et ses changements, pour mieux les comprendre et les mod\u00e9liser dans le but de pr\u00e9voir les impacts climatiques futurs et d\u2019\u00e9laborer des strat\u00e9gies d\u2019att\u00e9nuation efficaces. Et pour les mod\u00e9liser, nous avons besoin de grandes quantit\u00e9s de donn\u00e9es r\u00e9colt\u00e9es sur le terrain.<\/p>\n\n\n\n

La g\u00e9ophysique, en particulier les g\u00e9oradars, sont utilis\u00e9s en glaciologie depuis des d\u00e9cennies. Un g\u00e9oradar, c\u2019est un instrument qui \u00e9met des ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques. \u00c9mises \u00e0 la surface d\u2019un glacier, ces ondes vont se propager dans la glace, jusqu\u2019\u00e0 rencontrer une interface entre deux milieux, par exemple entre la glace et la base rocheuse. \u00c0 ce moment-l\u00e0, elles sont r\u00e9fl\u00e9chies vers la surface, o\u00f9 nous les collectons en retour. \u00c0 partir du temps de propagation entre leur \u00e9mission et leur r\u00e9ception, il est possible de d\u00e9duire la distance qu\u2019elles ont parcourues, et donc \u00e0 fortiori, l\u2019\u00e9paisseur de glace. De plus, ces ondes sont aussi r\u00e9fl\u00e9chies par les rivi\u00e8res sous-glaciaires et autres cavit\u00e9s d\u2019air, que nous sommes alors en mesure d\u2019\u00e9tudier et de localiser pr\u00e9cis\u00e9ment.<\/p>\n\n\n\n

Cette technologie g\u00e9oradar est utilis\u00e9e en glaciologie depuis des d\u00e9cennies. Cependant, les m\u00e9thodes d\u2019acquisition habituelles ne sont pas optimales. \u00c0 la surface du glacier, en motoneige, \u00e0 pied, ou en skis, elles sont laborieuses, inefficaces, et peuvent m\u00eame \u00eatre dangereuses dans certains cas. Dans les airs, sous un avion ou un h\u00e9licopt\u00e8re, la qualit\u00e9 et la r\u00e9solution des r\u00e9sultats sont limit\u00e9es. Le d\u00e9veloppement d\u2019un syst\u00e8me d\u2019acquisition innovant, limitant ces d\u00e9savantages, paraissait donc n\u00e9cessaire.<\/p>\n\n\n\n

Dans le cadre de cette th\u00e8se, nous pr\u00e9sentons le d\u00e9veloppement d\u2019un syst\u00e8me drone-g\u00e9oradar r\u00e9pondant \u00e0 cette probl\u00e9matique. Nous avons optimis\u00e9 chaque composant du syst\u00e8me ainsi que la m\u00e9thode d\u2019acquisition de donn\u00e9es sur le terrain. Nous sommes maintenant capables de cr\u00e9er des mod\u00e8les 3D \u00e0 haute-r\u00e9solution et haute-densit\u00e9 des glaciers que nous \u00e9tudions, de mani\u00e8re efficace, et en toute s\u00e9curit\u00e9. C\u2019est ce que nous avons fait sur le glacier d\u2019Otemma, en Suisse, o\u00f9 nous avons acquis un ensemble de donn\u00e9es 3D sans pr\u00e9c\u00e9dent, comportant plus de 112 km de donn\u00e9es sur une aire d\u2019environ 350 m x 500 m.<\/p>\n\n\n\n

De plus, il est possible de r\u00e9p\u00e9ter ces acquisitions dans le temps, dans le but de comparer ces acquisitions 3D successives, et d\u2019\u00e9tudier les \u00e9volutions temporelles des glaciers en question. C\u2019est ce que nous avons fait cette fois sur le glacier du Rh\u00f4ne, en Suisse, o\u00f9 le syst\u00e8me a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 au-dessus d\u2019une zone d\u2019effondrement \u00e0 quatre reprises entre juillet et octobre 2022. Le but de cette \u00e9tude : mieux comprendre ces m\u00e9canismes d\u2019effondrement, qui sont vou\u00e9s \u00e0 se multiplier et s\u2019intensifier dans les ann\u00e9es \u00e0 venir. <\/p>\n\n\n\n

Finalement, le syst\u00e8me drone-g\u00e9oradar a aussi \u00e9t\u00e9 d\u00e9ploy\u00e9 dans le Haut-Arctic canadien, sur deux structures glaciaires tr\u00e8s sp\u00e9cifiques que sont le d\u00f4me et la plate-forme de glace de l\u2019\u00eele de Ward Hunt. Cette exp\u00e9dition a prouv\u00e9 que le syst\u00e8me pouvait aussi \u00eatre utilis\u00e9 au sein d\u2019un environnement polaire exigeant. Les r\u00e9sultats portent notamment sur les structures internes et sous-glaciaires du d\u00f4me et de la plate-forme de glace, ainsi que sur leur caract\u00e9risation physique.<\/p>\n\n\n\n

Cette th\u00e8se pr\u00e9sente donc un syst\u00e8me d\u2019acquisitions de donn\u00e9es g\u00e9oradar innovant bas\u00e9 sur un drone, ainsi que les analyses scientifiques des premiers r\u00e9sultats. Ce syst\u00e8me ouvre de nombreuses et vastes opportunit\u00e9s d\u2019acquisitions futures, qui pourraient grandement am\u00e9liorer nos connaissances globales de la cryosph\u00e8re.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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