How we look kilometers below the Antarctic ice sheet | Dustin Schroeder

Traducteur: Antoine Driot Relecteur: eric vautier

I'm a radio glaciologist.

Je suis radio-glaciologue.

That means that I use radar to study glaciers and ice sheets.

C'est-à-dire que j'étudie les glaciers et les calottes glaciaires avec des radars.

And like most glaciologists right now,

Et comme beaucoup de glaciologues aujourd'hui,

I'm working on the problem of estimating

je travaille sur la question suivante :

how much the ice is going to contribute to sea level rise in the future.

de combien la fonte des glaces va faire monter le niveau de la mer dans le futur ?

So today, I want to talk to you about

Aujourd'hui, je veux vous dire

pourquoi il est si difficile d'évaluer correctement la hausse du niveau de la mer

why it's so hard to put good numbers on sea level rise,

and why I believe that by changing the way we think about radar technology

et pourquoi je pense qu'en changeant notre vision de la technologie radar,

and earth-science education,

et l'enseignement des sciences de la Terre,

we can get much better at it.

on peut grandement s'améliorer.

When most scientists talk about sea level rise,

Quand les scientifiques parlent de l'élévation des mers,

they show a plot like this.

on a ce type de graphes.

This is produced using ice sheet and climate models.

Ceci a été fait avec des modèles de glacier et des modèles climatiques.

On the right, you can see the range of sea level

À droite, on peut voir les variations du niveau de la mer

predicted by these models over the next 100 years.

pronostiquées par ces modèles pour les 100 prochaines années.

For context, this is current sea level,

Pour le contexte, voici le niveau actuel de la mer,

and this is the sea level

et voici le niveau

above which more than 4 million people could be vulnerable to displacement.

au-dessus duquel plus de quatre millions de personnes pourraient être déplacées.

So in terms of planning,

Donc en termes de prévisions,

the uncertainty in this plot is already large.

il y a déjà une grande incertitude dans ce graphe.

However, beyond that, this plot comes with the asterisk and the caveat,

De plus, ce graphe est accompagné d'un astérisque et d'un avertissement,

"... unless the West Antarctic Ice Sheet collapses."

« ... à moins que la calotte Ouest-Antarctique ne s’effondre. »

And in that case, we would be talking about dramatically higher numbers.

Dans ce cas, on parlerait de chiffres si élevés

They'd literally be off the chart.

qu'on ne pourrait plus les placer sur ce graphe.

And the reason we should take that possibility seriously

Et nous devons prendre cette hypothèse au sérieux,

is that we know from the geologic history of the Earth

parce que l'histoire géologique de la Terre a révélé

that there were periods in its history

qu'il y a eu des périodes par le passé

when sea level rose much more quickly than today.

où la mer a monté bien plus rapidement qu’aujourd’hui.

And right now, we cannot rule out

Et à date, nous ne pouvons pas exclure

the possibility of that happening in the future.

la possibilité d'un épisode similaire à l'avenir.

So why can't we say with confidence

Alors, pourquoi est-il impossible d'affirmer avec certitude

whether or not a significant portion of a continent-scale ice sheet

si une partie importante d'un glacier de la taille d'un continent

will or will not collapse?

s'écroulera ou non ?

Well, in order to do that, we need models

Pour cela, nous avons besoin de modèles

that we know include all of the processes, conditions and physics

qui incluent tous les processus, conditions et propriétés physiques

that would be involved in a collapse like that.

qui pourraient participer à un tel effondrement.

And that's hard to know,

Et c'est difficile à savoir,

because those processes and conditions are taking place

car ces processus et conditions se situent

beneath kilometers of ice,

à des kilomètres sous la glace,

and satellites, like the one that produced this image,

et les satellites comme celui à l'origine de cette image,

are blind to observe them.

ne peuvent pas les observer.

In fact, we have much more comprehensive observations of the surface of Mars

En fait, nous avons des observations plus complètes de la surface de Mars

than we do of what's beneath the Antarctic ice sheet.

que de ce qu'il y a sous la surface de l'inlandsis antarctique.

And this is even more challenging in that we need these observations

Et c'est un défi majeur car nous avons besoin

de ces observations sur une échelle gigantesque dans l'espace et dans temps.

at a gigantic scale in both space and time.

In terms of space, this is a continent.

En termes d'espace, c'est un continent.

And in the same way that in North America,

Et de la même façon qu'en Amérique du Nord,

the Rocky Mountains, Everglades and Great Lakes regions are very distinct,

les régions des Rocheuses, des Everglades et des Grands Lacs sont très différentes,

so are the subsurface regions of Antarctica.

les régions sous la surface de l'Antarctique le sont également.

And in terms of time, we now know

En termes de temps, nous savons désormais que

that ice sheets not only evolve over the timescale of millennia and centuries,

les calottes glaciaires n'évoluent pas que sur des millénaires ou des siècles,

but they're also changing over the scale of years and days.

mais qu'elles changent aussi en l'espace de quelques années ou même de jours.

So what we want is observations beneath kilometers of ice

Donc nous voulons observer à des kilomètres sous la glace

at the scale of a continent,

à l'échelle d'un continent,

and we want them all the time.

et nous voulons le faire en continu.

So how do we do this?

Alors, comment le faire ?

Well, we're not totally blind to the subsurface.

Nous ne sommes pas tout à fait incapables de mesurer sous la surface.

I said in the beginning that I was a radio glaciologist,

J'ai dit au début que j'étais radio-glaciologue,

and the reason that that's a thing

et la raison pour laquelle c'est important,

is that airborne ice-penetrating radar is the main tool we have

c'est que le radar aérien pénétrateur de glace est l'outil fondamental

to see inside of ice sheets.

pour voir à l'intérieur des couches de glace.

So most of the data used by my group is collected by airplanes

Donc la plupart des données utilisées par mon groupe sont récoltées par avion

like this World War II-era DC-3,

comme ce DC3 de la seconde guerre mondiale,

that actually fought in the Battle of the Bulge.

qui a combattu lors de la Bataille des Ardennes.

You can see the antennas underneath the wing.

Vous pouvez voir les antennes sous l'aile.

These are used to transmit radar signals down into the ice.

Celles-ci sont utilisées pour transmettre des signaux radar dans la glace.

And the echos that come back contain information

Et les échos qui reviennent apportent de l'information

about what's happening inside and beneath the ice sheet.

sur ce qui se passe à l'intérieur et sous la couche de glace.

While this is happening,

Lors de cette opération,

scientists and engineers are on the airplane

des scientifiques et ingénieurs restent dans l'avion

for eight hours at a stretch,

huit heures de suite,

making sure that the radar's working.

pour s'assurer que le radar fonctionne.

And I think this is actually a misconception

Et je pense qu'on a une idée erronée

about this type of fieldwork,

de ce type de travail de terrain,

where people imagine scientists peering out the window,

où on imagine les scientifiques en train de regarder par la fenêtre,

contemplating the landscape, its geologic context

contemplant le paysage, son contexte géologique

and the fate of the ice sheets.

et le destin des calottes glaciaires.

We actually had a guy from the BBC's "Frozen Planet" on one of these flights.

Nous avons eu quelqu'un du programme de la BBC « Frozen Planet » sur un de ces vols.

And he spent, like, hours videotaping us turn knobs.

Il a passé des heures à nous filmer pendant qu'on tournait des boutons.

(Laughter)

(Rires)

And I was actually watching the series years later with my wife,

Et j'ai regardé le programme des années plus tard avec ma femme,

and a scene like this came up, and I commented on how beautiful it was.

et une scène comme celle-ci est apparue ; j'ai dit combien c'était joli.

And she said, "Weren't you on that flight?"

Et elle m'a répondu : « Tu n'étais pas dans ce vol ? »

(Laughter)

(Rires)

I said, "Yeah, but I was looking at a computer screen."

J'ai dit : « Oui, mais je regardais l'écran de l'ordinateur. »

(Laughter)

(Rires)

So when you think about this type of fieldwork,

Quand vous pensez à ce type de travail sur le terrain,

don't think about images like this.

Ne pensez pas à ce genre d'images.

Think about images like this.

Pensez plutôt à des images comme ça.

(Laughter)

(Rires)

This is a radargram, which is a vertical profile through the ice sheet,

C'est un radargramme, une coupe verticale de la calotte glaciaire,

kind of like a slice of cake.

comme une tranche de gâteau.

The bright layer on the top is the surface of the ice sheet,

La couche brillante en haut est la surface de la glace,

the bright layer on the bottom is the bedrock of the continent itself,

la couche brillante en bas est la roche du continent,

and the layers in between are kind of like tree rings,

et les couches entre sont comme les cernes d'un arbre.

in that they contain information about the history of the ice sheet.

Ils contiennent de l'information sur l'histoire de la calotte glaciaire.

And it's amazing that this works this well.

Et c'est incroyable que cela fonctionne si bien.

The ground-penetrating radars that are used

Les géo-radars qui sont utilisés

to investigate infrastructures of roads or detect land mines

pour analyser l'infrastructure des routes ou détecter des mines

struggle to get through a few meters of earth.

ont du mal à franchir quelques mètres de terre.

And here we're peering through three kilometers of ice.

Ici, nous pouvons observer trois kilomètres sous la glace.

And there are sophisticated, interesting, electromagnetic reasons for that,

Et il y a des raisons électromagnétiques, sophistiquées et intéressantes

but let's say for now that ice is basically the perfect target for radar,

qui l'expliquent, mais on va dire que la glace est la cible parfaite pour le radar

and radar is basically the perfect tool to study ice sheets.

et que le radar est l'outil parfait pour l'étude des calottes glaciaires.

These are the flight lines

Ce sont les lignes de vol

of most of the modern airborne radar-sounding profiles

de la plupart des diagrammes de sondages aériens modernes

collectés sur l'Antarctique.

collected over Antarctica.

This is the result of heroic efforts over decades

C'est le résultat d'efforts héroïques sur des décennies

by teams from a variety of countries and international collaborations.

des équipes de plusieurs pays et de collaborations internationales.

And when you put those together, you get an image like this,

Quand on met tout ensemble, on obtient une image comme ça :

which is what the continent of Antarctica would look like

ce à quoi le continent Antarctique ressemblerait

sans toute sa glace au-dessus.

without all the ice on top.

And you can really see the diversity of the continent in an image like this.

Et vous pouvez apprécier la diversité du continent dans une image comme celle-ci.

The red features are volcanoes or mountains;

Les zones rouges sont des volcans ou des montagnes ;

the areas that are blue would be open ocean

les zones bleues seraient la pleine mer si la calotte glaciaire disparaissait.

if the ice sheet was removed.

This is that giant spatial scale.

C'est gigantesque à l'échelle spatiale.

However, all of this that took decades to produce

Cependant, tout ceci, qui a pris des décennies pour être réalisé

is just one snapshot of the subsurface.

n'est qu'une photo instantanée de la surface du continent.

It does not give us any indication of how the ice sheet is changing in time.

Cela ne donne aucune indication sur la façon dont la glace change avec le temps.

Now, we're working on that, because it turns out

Aujourd'hui on travaille sur ce sujet, parce qu'il s’avère

that the very first radar observations of Antarctica were collected

que les toutes premières observations au radar de l'Antarctique ont été faites

using 35 millimeter optical film.

avec une pellicule optique de 35 mm.

Et il y avait des milliers de bobines de ce film

And there were thousands of reels of this film

in the archives of the museum of the Scott Polar Research Institute

dans les archives du musée de l'Institut de recherche Scott Polar

at the University of Cambridge.

à l'Université de Cambridge.

Alors l'été dernier, j'ai pris un scanner de film de pointe

So last summer, I took a state-of-the-art film scanner

that was developed for digitizing Hollywood films and remastering them,

qui avait été développé pour numériser des films d'Hollywood et les remastériser,

and two art historians,

et 2 historiens de l'art.

and we went over to England, put on some gloves

Nous sommes allés en Angleterre, on a enfilé des gants

and archived and digitized all of that film.

et on a archivé et numérisé tous ces films.

So that produced two million high-resolution images

Cela a produit deux millions d'images haute résolution

that my group is now working on analyzing and processing

qui sont en train d'être analysées et traitées par mon groupe

for comparing with contemporary conditions in the ice sheet.

pour les comparer aux conditions actuelles de la calotte glaciaire.

And, actually, that scanner -- I found out about it

Et en passant, ce scanner, j'en avais entendu parler

from an archivist at the Academy of Motion Picture Arts and Sciences.

par un archiviste de l'Académie des Arts et Sciences Cinématographiques.

So I'd like to thank the Academy --

Donc, je voudrais remercier l'Académie...

(Laughter)

(Rires)

for making this possible.

d'avoir rendu cela possible.

(Laughter)

(Rires)

And as amazing as it is

Et aussi incroyable que ce soit,

that we can look at what was happening under the ice sheet 50 years ago,

que l'on puisse observer ce qu'il se passait sous la calotte il y a 50 ans,

this is still just one more snapshot.

ce n'est jamais qu'une photo de plus.

It doesn't give us observations

Cela ne nous procure aucune indication

of the variation at the annual or seasonal scale,

sur les variations, annuelles, ou saisonnières

that we know matters.

que nous savons importantes.

There's some progress here, too.

Mais Il y a aussi du progrès.

There are these recent ground-based radar systems that stay in one spot.

Il y a ces systèmes radars récents qui restent fixés en un endroit précis.

So you take these radars and put them on the ice sheet

Donc vous posez ces radars sur la glace,

and you bury a cache of car batteries.

vous les enterrez avec un paquet de batteries,

And you leave them out there for months or years at a time,

vous les laissez là pendant des mois ou des années.

Ils envoient une pulsation vers le bas

and they send a pulse down into the ice sheet

tous les x minutes ou x heures.

every so many minutes or hours.

Donc vous obtenez un aperçu continu dans le temps --

So this gives you continuous observation in time --

but at one spot.

mais en un seul point.

So if you compare that imaging to the 2-D pictures provided by the airplane,

Donc si vous comparez cette image aux images 2D obtenues par l'avion,

this is just one vertical line.

c'est juste une ligne verticale.

And this is pretty much where we are as a field right now.

Et c'est actuellement là où nous en sommes dans ce domaine.

We can choose between good spatial coverage

Nous pouvons choisir entre une bonne couverture spatiale

avec le sondage aérien par radar

with airborne radar sounding

and good temporal coverage in one spot with ground-based sounding.

et une bonne couverture temporaire en un point précis avec les sondes terrestres.

But neither gives us what we really want:

Mais aucun ne nous donne ce que nous voulons vraiment:

both at the same time.

Les deux en même temps.

And if we're going to do that,

Et si on veut faire ça,

on va devoir trouver de tout nouveaux moyens d’observer la glace.

we're going to need totally new ways of observing the ice sheet.

And ideally, those should be extremely low-cost

Et dans l'idéal, à des prix extrêmement bas

so that we can take lots of measurements from lots of sensors.

pour qu'on puisse prendre beaucoup de mesures avec beaucoup de capteurs.

Well, for existing radar systems,

Bon, pour les systèmes radar existants,

the biggest driver of cost is the power required

ce qui coûte le plus cher, c'est la puissance requise

to transmit the radar signal itself.

pour envoyer le signal radar lui-même.

So it’d be great if we were able to use existing radio systems

Ce serait génial si nous pouvions utiliser des systèmes radio existants

or radio signals that are in the environment.

ou des signaux radio déjà présents dans l'environnement.

And fortunately, the entire field of radio astronomy

Et heureusement, le terrain de la radioastronomie est construit

is built on the fact that there are bright radio signals in the sky.

sur le fait qu'il existe de puissants signaux radio dans le ciel.

And a really bright one is our sun.

Et l'un des plus puissants vient de notre soleil.

So, actually, one of the most exciting things my group is doing right now

Et donc une des choses que mon groupe est en train de faire,

is trying to use the radio emissions from the sun as a type of radar signal.

c'est d'essayer d'utiliser les émissions radio solaires comme un signal radar.

This is one of our field tests at Big Sur.

Ceci est un de nos essais de terrain à Big Sur.

That PVC pipe ziggurat is an antenna stand some undergrads in my lab built.

Cette ziggourat en PVC est une antenne construite par des étudiants de mon labo.

And the idea here is that we stay out at Big Sur,

Et l'idée est de passer la nuit dehors à Big Sur,

and we watch the sunset in radio frequencies,

pour regarder le coucher de soleil en fréquences radio,

and we try and detect the reflection of the sun off the surface of the ocean.

et d'essayer de détecter le reflet du soleil près de la surface de l'océan.

Now, I know you're thinking, "There are no glaciers at Big Sur."

Je sais que vous pensez : « Il n'y a pas de calotte glaciaire à Big Sur. »

(Laughter)

(Rires)

And that's true.

Et c'est vrai.

(Laughter)

(Rires)

But it turns out that detecting the reflection of the sun

Mais il s'avère que détecter le reflet du soleil

off the surface of the ocean

sur la surface de l'océan,

et détecter le reflet sur le bas d'une couche de glace,

and detecting the reflection off the bottom of an ice sheet

are extremely geophysically similar.

c'est géo-physiquement extrêmement similaire.

And if this works,

Et si ça marche,

we should be able to apply the same measurement principle in Antarctica.

nous devrions pouvoir appliquer le même principe pour l'Antarctique.

Ce n'est pas aussi farfelu qu'il n'y paraît.

And this is not as far-fetched as it seems.

L'industrie sismique a réalisé un exercice de développement de technique semblable

The seismic industry has gone through a similar technique-development exercise,

quand ils ont pu passer de la détonation de la dynamite comme source,

where they were able to move from detonating dynamite as a source,

to using ambient seismic noise in the environment.

à l'utilisation du bruit sismique naturellement présent.

And defense radars use TV signals and radio signals all the time,

Et les radars de défense utilisent les signaux télé et radio continuellement

so they don't have to transmit a signal of radar

pour ne pas avoir à envoyer un signal radar

and give away their position.

et révéler leur position.

So what I'm saying is, this might really work.

Donc cela peut vraiment marcher.

And if it does, we're going to need extremely low-cost sensors

Et si ça marche, nous aurons besoin de capteurs très bon marché

so we can deploy networks of hundreds or thousands of these on an ice sheet

pour en déployer des réseaux par centaines ou milliers sur la glace

to do imaging.

pour l'imagerie.

And that's where the technological stars have really aligned to help us.

C'est là où les stars de la technologie ont vraiment contribué à nous aider.

Those earlier radar systems I talked about

Ces anciens systèmes de radar dont je parlais

were developed by experienced engineers over the course of years

ont été développés par des ingénieurs expérimentés pendant des années

at national facilities

dans des installations nationales

with expensive specialized equipment.

avec des équipements spécialisés et coûteux.

But the recent developments in software-defined radio,

Mais les récentes évolutions des logiciels de radio,

la rapidité de fabrication et le mouvement Fab Lab,

rapid fabrication and the maker movement,

make it so that it's possible for a team of teenagers

rendent possible à un groupe d'adolescents

working in my lab over the course of a handful of months

qui travaillent dans mon labo depuis quelques mois seulement

to build a prototype radar.

de créer un prototype de radar.

OK, they're not any teenagers, they’re Stanford undergrads,

OK, pas n'importe quels ados, ce sont des étudiants de Stanford,

but the point holds --

mais l'idée se tient.

(Laughter)

(Rires)

that these enabling technologies are letting us break down the barrier

Que ces technologies nous permettent de rompre la barrière entre

between engineers who build instruments and scientists that use them.

les ingénieurs qui construisent ces outils et les scientifiques qui les utilisent.

And by teaching engineering students to think like earth scientists

Et en apprenant aux étudiants ingénieurs à penser comme des géo-scientifiques

and earth-science students who can think like engineers,

et à ceux de géosciences à penser comme des ingénieurs,

my lab is building an environment in which we can build custom radar sensors

mon labo crée un environnement dans lequel on peut construire des capteurs radar

for each problem at hand,

sur mesure pour chaque type de problème,

that are optimized for low cost and high performance

qui sont optimisés pour être bon marché et de haute performance

for that problem.

pour chacun de ces problèmes.

And that's going to totally change the way we observe ice sheets.

Cela va changer complètement la façon dont nous observons les calottes glaciaires.

Look, the sea level problem and the role of the cryosphere in sea level rise

Voyez-vous, le problème du niveau de la mer

et le rôle de la cryosphère dans son élévation sont extrêmement importants

is extremely important

and will affect the entire world.

et affecteront le monde entier.

But that is not why I work on it.

Mais ce n'est pas pour ça je travaille dessus.

I work on it for the opportunity to teach and mentor

Je travaille dessus pour l'opportunité d'enseigner et de guider

extremely brilliant students,

des étudiants extrêmement brillants,

because I deeply believe that teams of hypertalented,

parce que je crois profondément que des équipes de jeunes

hyperdriven, hyperpassionate young people

super talentueux, super motivés et super passionnés

can solve most of the challenges facing the world,

peuvent résoudre la plupart des défis auxquels le monde est confronté,

and that providing the observations required to estimate sea level rise

et fournir les observations requises pour estimer la hausse du niveau de la mer

is just one of the many such problems they can and will solve.

n'est qu'un seul parmi tous ces problèmes qu'ils peuvent et sauront résoudre.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)