Le bonjour de San Francisco ! Les doctorants du projet ENIGMA dans le grand bain du Meeting de l’AGU


 AHLeGall    22/01/2020 : 12:30

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La conférence d’automne de l’American Geophysical Union est l’un des plus grands évènements scientifiques dans les sciences de la Terre et de l’univers

La conférence d’automne de l’AGU est l’un des plus grands évènements scientifiques mondiaux dans le domaine des sciences de la Terre et de l’univers, avec plus de 25 000 participants en 2019. Après deux rencontres dynamiques à la Nouvelle-Orléans et à Washington DC, la conférence de l’AGU s’est tenue en décembre dernier au Moscone Center à San Francisco pour célébrer son centenaire. Voici les témoignages de 6 doctorants ENIGMA qui partagent leurs expériences de la conférence : la chance de recevoir les retours d’autres scientifiques et doctorants qui offrent d’autres points de vue sur des points de recherche, échanger des idées sur un thème original, enrichissant à la fois leurs travaux de recherche et leur expérience de jeunes chercheurs. Place à leurs témoignages !



Guilherme Nogueira
« J’ai aimé avoir la chance de rencontrer et parler avec différents chercheurs et les grands noms que l’on rencontre habituellement seulement à travers les publications et les citations » explique Guilherme Nogueira, doctorant au Centre Helmholtz de recherche sur l’environnement à Leipzig et participant du projet européen ENIGMA, au retour de la conférence d’automne de l’AGU. Cette conférence a fêté son centenaire en 2019. A l’heure du numérique, de tels évènements contribuent à propager le sentiment d’une communauté scientifique dans le monde, en permettant aux gens de se rencontrer au-delà de leurs publications. Ils offrent aux scientifiques l’opportunité de discuter de leurs travaux et au-delà, établir des liens interpersonnels entre les laboratoires. Cela crée les germes de futures collaborations scientifiques.  Bien que cela prenne assez de temps et que ce ne soit pas très éco-responsable, participer à ce genre d’évènement donne d’une manière condensée tous les retours, le réseautage et les opportunités qui aident la carrière académique d’un chercheur.

Ce sens d’un collectif est aussi au cœur du projet européen ENIGMA ITN auxquels participent les doctorants. ENIGMA ITN est un projet européen (ITN – innovative training network) qui finance les travaux de thèse de 15 doctorants sur les techniques d’imagerie dynamique dans les hydrosystèmes souterrains. Le développement de telles techniques requiert de nombreuses expertises, des données et des méthodes issues non seulement de l’hydrologie, mais aussi de la géophysique, de la physique des sols et de la biochimie. Les doctorants tirent le plus possible profit de leur recherche via les visites – les 'secondments' – dans le réseau, les réunions de consortium et un programme de formation commun.



Jorge Lopez Alvis
C’était la première fois que Jorge Lopez Alvis, un doctorant ENIGMA basé à l’université de Liège, participait à un évènement d’une ampleur aussi importante. Il a présenté ses derniers résultats sur les modèles profonds pour améliorer les techniques d’imagerie du sous-sol. « Quand nous souhaitons représenter le sous-sol, nous pouvons mettre des capteurs seulement sur le sol ou dans un nombre limité de puits. Les lacunes entrainées par ces observations ne permettent pas d’obtenir une image nette. Pour l’obtenir, on peut utiliser d’autres informations comme la structure spatiale attendue de structures géologiques, comme des chennaux, des lentilles, des dykes… Inclure dans nos modèles ces éléments de manière réaliste ne va pas de soi. Notre recherche emploie des modèles génératifs profonds récents pour inclure efficacement ces motifs réalistes dans nos techniques d’imagerie. »

Aller à San Francisco lui a permis de remettre son travail de recherche en perspective. « J’ai vraiment apprécié cette chance de mettre mon travail dans le contexte large des autres thématiques de recherche des sciences de la Terre. » dit-il. « J’ai vu plusieurs applications intéressantes de machine learning et de modèles « data-driven » dans d’autres thématiques de recherche que les miennes (comme l’hydrologie de surface et la séismologie), dont je n’avais pas vraiment connaissance mais qui éclairent d’une nouvelle manière mes travaux de recherches actuels.»

Cette année, l’AGU a fêté son centennaire en organisant des conférences spéciales sur l’histoire des sciences de la Terre. Cela a vivement plu à Jorge : « J’ai trouvé celle « Near Surface Geophysics » très instructive. C’était un bon résumé des développements des différentes méthodes géophysiques, à la fois sur la partie instrumentation et sur la partie traitement et modélisation des données. En plus, les interventions étaient faites par des personnes reconnues dans leur domaine et qui y ont beaucoup contribué ».



Lara Blazevic
Lara Blazevic a elle aussi assisté à cette conférence, qu’elle qualifie « d’opportunité unique » : « Nous avons eu un aperçu des méthodes passées, actuelles et à venir par des scientifiques très connus. » Affiliée au CNRS et basée à Géosciences Rennes, Lara mène des recherches sur l’observation spatio-temporelle de la redistribution d’eau dans le sous-sol avec des méthodes sismiques. Elle a présenté les résultats d’une expérience en time-lapse où l’applicabilité des méthodes sismiques et électriques a été testé pour observer les changements dans la saturation en eau dans la zone non saturée près de la surface. « Il y a un intérêt grandissant à comprendre les processus dans la zone non saturée, car ils influencent la disponibilité en eau, le transport de contaminants ou d’autres questions géotechniques, et les méthodes que je teste peuvent être utilisées de manière non-intrusive (sans forer) pour obtenir des informations en sous-sol. »

 

Richard Hoffmann
Richard Hoffmann, de l’Université de liège (Belgique), s’intéresse aux nouvelles méthodes de traçage permettant de mieux comprendre les processus des hydrosystèmes souterrains. Il a présenté oralement ses derniers résultats sur le potentiel de la température et des gaz dissous comme traceurs, à partir de données collectées en Belgique et en Inde.

« Ma présentation s’est concentrée sur le potentiel sous-estimé de la température pour les enjeux hydrogéologiques sur les transports en sous-sol. La plupart du temps, les études sur la qualité et la quantité de l’eau en sous-sol se focalisent sur les heads et la concentration, mais négligent les informations pouvant être issues de processus dynamiques d’imagerie (comme des changements temporaires de viscosité dues à la variation de température). Ainsi, ma présentation avait pour but de montrer que la température et des injections de gaz dissous (des tests de traçage) sont porteurs d’opportunités pour les différents aquifères dans le monde, et que l’information supplémentaire, à propos de la diffusion matricielle, peut être visualisée et dérivée. Je montre que les injections d’eau chaude et d’eau froide offrent la possibilité de quantifier de façon dynamique les changements dans l’aquifère, car ces deux traceurs influencent la viscosité dynamique. Cela me semble une façon d’améliorer la robustesse de nos prédictions. Un autre résultat plus large présenté est aussi que les connaissances issues de différents sites sont transférables, et que nous pouvons apprendre de même manière sur tous les sites présentés. »

A la suite de sa présentation, il a été heureux de voir « qu’un scientifique que je ne connaissais pas est venu me voir dans une autre session pour parler brièvement de ma présentation. C’était pour moi gratifiant, une façon d’indiquer que ce je fais a un impact. Cela m’a motivé fortement à continuer mon travail ainsi qu’à accroître l’impact de mes résultats en améliorant mes méthodes. »

 

Justine Molron
Pour Justine Molron, d’Itasca Consultants (France), basée à Géosciences Rennes, avoir présenté son travail l’a aidée à élargir son point de vue.

«J’ai présenté un poster avec les résultats de ma première expérience au Äspö Hard Rock Laboratory, en Suède. Cette expérience de terrain consistait en l’imagerie des fractures du sous-sol dans un tunnel situé à 410m de profondeur avec la méthode géophysique « Ground Penetrating Radar » (GPR). Avec cette méthode, nous pouvons identifier le nombre, la localisation et l’orientation des fractures ayant une ouverture submillimétrique (càd. avec très peu d’écoulement d’eau) dans un bloc de roche de 3.4m x 12.0m. Nous avons ensuite construit un modèle statistique à partir de données d’affleurements (càd. les traces de fracture vues sur les murs du tunnel). En combinant les données de terrain et notre modèle statistique de fractures, nous pouvons estimer la capacité du GPR à détecter les fractures (en termes de tailles et orientations) dans une roche cristalline très peu perméable. Cette expérience n’est qu’une première partie de ma recherche. La prochaine expérience consiste à imager la connectivité entre les fractures et les chemins préférentiels de l’eau souterraine (par monitoring GPR pendant des essais de traçage). L’objectif général de mon travail est d’utiliser l’information issue des observations radar pour réduire les incertitudes des modèles actuels de fracture. Ces modèles, avec des études complémentaires, pourront être utilisés pour déterminer si un site est approprié ou non pour l’enfouissement de déchets radioactifs.

Présenter mon poster m’a permis d’avoir des discussions très intéressantes, si bien avec des étudiants, qu’avec des chercheurs et des industriels en dehors de mon labo. Avoir un regard neuf sur mon travail me permet de prendre du recul et de m’ouvrir à de nouvelles perspectives. Si je me sens coincée dans une tâche, je devrais pouvoir prendre du recul afin d’élargir mon point de vue et être capable d’y réfléchir de façon plus détachée. J’ai beaucoup aimé la session scientifique sur les fractures à laquelle j’ai participé, car cela m’a permis de faire connaissance avec de nombreuses personnes travaillant sur le même sujet. Cela a été aussi l’occasion de rencontrer des collègues d’Itasca Consulting Group, Inc travaillant au siège à Minneapolis et SKB, les deux entreprises pour lesquelles je travaille. »

Guilherme est d’accord avec Richard et Justine. « Avoir la chance de recevoir des retours d’autres chercheurs et étudiants, donnant un point de vue différent sur une étude, et échanger des idées sur un sujet est énormément enrichissant pour un jeune chercheur. »

Guilherme a présenté un poster exposant les résultats d’une expérience de terrain, dont le but est d’obtenir une observation in-situ et précise des variations spatio-temporelles des temps de déplacement de l’eau souterrain et des taux de consommation d’oxygène dans l’interface d’un courant et de l’aquifère adjacent dans le milieu de l’Allemagne. « En combinant les expériences de terrains, les mesures de haute-fréquence et la modélisation numérique, nous mettons en évidence les influences et les liens des variations de surface et leurs influences sur les dynamiques souterraines des courants et des réactions. Cela nous aide à mieux comprendre les relations entre température de l’eau, le niveau de l’eau et l’hétérogénéité de l’aquifère et leurs relations sur le développement de zones réactives qui forment la qualité de la surface et du sous-sol. Nous démontrons que les changements les processus réactifs ont une plus grande pertinence dans le développement des zones réactives, alors que les processus de transports locaux sont moins affectés par les fluctuations courtes et saisonnières des dynamiques de la rivière. De plus, nous montrons que les potentiels de renouvellement forts sont liés à des zones avec une conductivité hydraulique moindre, liés probablement à une accumulation de matière organique de différentes sources à l’interface de différents matériaux de l’aquifère.

En parallèle, il a aussi participé à des discussions plus larges : « J’ai également pris part à un séminaire sur la zone critique, où j’ai pu discuter avec des chercheurs travaillant sur un thème similaire. Grâce à cela, j’ai pu voir comment s’accordent nos intérêts et nos questionnements dans un contexte spécifique, comment améliorer le réseau, et discuter du développement du champ et de la communauté de la zone critique. »

 

Satoshi Izumoto
La conférence a aidé d’autres jeunes chercheurs à affiner la vision de leur champ de recherche. Satoshi Izumoto, du Centre de Recherche Jülich (Allemagne), travaille à améliorer les techniques d’imagerie des minéraux en sous-sol. « Ma présentation était associée au développement des méthodes électriques pour détecter la calcite, un des minéraux, dans le sous-sol. Nous avons montré nos résultats issus d’une nouvelle installation en laboratoire qui nous permet de visualiser le processus de précipitation de calcite dans un médium poreux en 2D, mais aussi de mesurer les propriétés électriques avec la méthode de polarisation induite (SIP). Grâce à cette installation, nous avons pu mieux comprendre comment le processus de précipitation de calcite modifie les signaux électriques mesurés. Cela pourra être utilisé pour assainir, contrôler les flux d’eau souterraines et stabiliser les sols. » Il fait le lien direct entre son travail et d’autres développement du thème de recherche : « Les retours que j’ai eu sur mon travail expérimental m’a montré quel est l’enjeu majeur de mon expérience et ce à quoi peuvent penser les autres chercheurs de mon domaine en ce moment. J’ai développé une conviction profonde sur la façon dont va se développer mon domaine et ce sur quoi les autres chercheurs ne se concentrent pas. »

Sur un plan plus personnel, Satoshi était heureux d’avoir du temps pour revoir des anciens collègues du Japon. Lara a fait de même : « J’ai repris contact avec des chercheurs travaillant aux Etats-Unis que j’ai rencontré l’an dernier. Je pense qu’il est important de saisir ces opportunités dès que possible et construire des relations internationales qui peuvent mener à des collaborations. »

 

De retour à Leizpig, Guilherme se sent motivé à continuer ses travaux : « Je reviens de cette conférence avec de nombreux retours et une foule d’idée, afin de consolider mes recherches à venir, issus de nombreuses discussions fructueuses qui m’ont permis de voir les points forts et les points faibles dans mon étude. De plus, je reviens aussi avec cette bonne énergie scientifique qui était là toute la semaine de la conférence, motivant n’importe quel chercheur à observer et questionner toujours plus dans son domaine scientifique. J’ai beaucoup aimé de voir autant de science et de recherche autour du monde (et au-delà), tout ce qui est important pour les sciences de la Terre et de l’Univers en entier. »

Richard garde en tête ce qu’il a pu voir à l’AGU : « J’ai pu voir que les outils liés aux data science peuvent déjà être utilisés (par exemple du data mining sur des images du sol prises par satellite), mais le restent peu pour des études d’ampleur dans le sous-sol. Cela montre, pour moi, qu’il est important d’utiliser ces nouvelles techniques innovantes d’imagerie souterraine et les applications issues des data sciences, et que le transfert d’échelle est important est doit être le plus réaliste que possible. »

Retournée à Rennes, Lara conclue : « C’était sympa de revoir les autres doctorants ENIGMA et les progrès que nous avons fait. L’AGU peut être impressionnante, car on voit des chercheurs faire de la très bonne science, et c’est super de pouvoir leur parler, mais ça peut rendre un peu trop « lucide » sur son propre travail. J’essaie d’utiliser ces moments pour me motiver. » Elle finit sur des mots sages : « Comme je suis dans la dernière année de mon doctorat, le plus important pour moi est de réussir à de pas me perdre dans des détails. » On lui souhaite à elle et aux autres bonne chance pour la dernière ligne droite du doctorat !

 

Pour aller plus loin :

Cet article existe en anglais : "Greetings from San Francisco! ENIGMA fellows at AGU Fall Meeting"

Certaines sessions spéciales de l’AGU sont disponibles sur sa chaîne YouTube, comme « 100 Years of Technological Advances in the Earth and Space Sciences » https://www.youtube.com/watch?v=oEf6FqoYfYg

Suivez le travail des doctorants ENIGMA sur le site web du projet : https://enigma-itn.eu/ ou sa page ResearchGate https://www.researchgate.net/project/ENIGMA-ITN

Les doctorants ENIGMA organisent une conférence « In Situ Imaging of Dynamic Subsurface Processes » à Copenhague en avril 2020. Renseignements et inscription gratuite sur le site de la conférence : https://enigma-itn.sciencesconf.org/



Illustration : Justine Molron présente son poster (photo de Martin Stiggson)



Contact OSUR
Patricia Gautier (European Project Manager - ENIGMA ITN Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @