The recent discovery of a family of aperiodic monotiles has profoundly impacted the mathematical community, capturing significant attention from specialized and non-specialized audiences. This discovery resolves a long-standing mathematical problem regarding the existence of such monotiles. This monotile family, called Tile(p), with p ∈ [0 - 1] can tile the Euclidean plane through translation and rotation without exhibiting periodicity. With their simplicity, these 14-sided polygons reside at the boundary between order and disorder, potentially giving rise to novel physical properties yet to be explored. 

In this study, we investigate the characteristics of seismic arrays constructed using Tile(p) as individual 14-station seismic arrays or as combinations of multiple tiles. Our findings demonstrate that for a 14-station array consisting of a single Tile(p), an optimal range of p-values exists whereTile(p) outperforms regular seismic arrays. Remarkably, the Specter, aka Tile(1,1) or Tile(0.5), represents one such optimal configuration that surpasses the spatial aliasing limitations of regular arrays. Arrays made of Specter tiles could also be optimal for ambient noise tomography as they produce more even ray paths than regular arrays. 

Professor in the Department of Applied Economics at Oregon State University

Meeting the Challenges of Interdisciplinary Research on Human-Natural Systems to Advance Sustainability

William Jaeger is a professor in the Department of Applied Economics at Oregon State University where he teaches environmental and resource economics and sustainability. His research interests relate to policy and institutional solutions to problems of water, land use, fisheries, agriculture, climate change, and sustainability. Before coming to OSU in 2001 he taught for twelve years at Williams College.

In 2016 he was a Visiting Fellow at the European University Institute, Florence Italy, and a Fulbright Scholar in 2007 at the University of Venice, Italy. He has taught at the University of Washington, University of Oregon, and was a research economist for five years at the World Bank.

Cette conférence aura lieu le vendredi 11 juin à 10 heures.

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Transform faults accommodate the lateral motions between lithospheric plates, producing large earthquakes. Away from active transform boundaries, former oceanic transform faults also form the fracture zones that cover the ocean floor. However, the deep structure of these faults remains enigmatic. I will present the ultra-long offset seismic data from the Romanche transform fault in the equatorial Atlantic Ocean that indicates the presence of a low-velocity anomaly extending to ~60 km depth below sea level. Three-dimensional thermal modelling suggests that the anomaly is probably due to extensive serpentinization down to ~16 km depth, overlying a hydrated, shear mylonite zone down to 32 km depth. The water is considered to be sourced from seawater-derived fluids that infiltrate deep into the fault. Below 32 km depth is interpreted to be a low-temperature, water-induced melting zone that elevates the lithosphere–asthenosphere boundary, causing substantial thinning of the lithosphere at the transform fault.

Our planet undergoes continuous unrest across a broad spectrum of scales, ranging from the gentle footfalls of giraffes to the immense forces unleashed during volcanic eruptions and megathrust earthquakes. Seismic sensors bear witness to this diverse unrest, capturing valuable insights into active geological features and surface dynamics. However, the complexity and volume of seismic data pose challenges to efficiently extracting meaningful information hidden within vast datasets. Automated algorithms analyzing continuous data streams offer a promising solution, capable of uncovering hidden signal patterns and providing new perspectives on the task at hand.

In this seminar, I will introduce machine learning strategies leveraging wavelet transforms (a scattering network) to derive meaningful and continuous patterns from seismograms, identifying groups of seismic signals in a data-driven manner. Through the application of uniform manifold approximation and projection (UMAP), seismic data are then transformed into a two-dimensional representation – termed a seismogram atlas – facilitating visualization and interpretation of signal content within extensive seismic datasets (see attached image). I will present several case studies revealing insights into 1) the signal-modifying effects of surface freezing, 2) a continuously evolving magmatic plumbing system (see attached image), and 3) the distinctive footfall signal characteristics exhibited by various mammal species in the African savanna. The study cases show that continuous seismograms are indeed a goldmine of information, spawning new areas of inquiry within seismology.

Les volcans sont des édifices complexes et hétérogènes. Imager leur structure demande des méthodes adaptées au contexte ainsi qu’à la nature, à la qualité et à la quantité des données disponibles. Ce séminaire présentera plusieurs études d’imagerie de structures de systèmes volcaniques et de sources d’éruptions, combinant plusieurs méthodes géophysiques, et précisera les méthodes d’inversion développées. Les premières images de la structure 3D de l’île volcanique de Basse-Terre en Guadeloupe, obtenues à l’aide d’inversions de données sismologiques, gravimétriques et magnétiques, seront exposées. Le potentiel de l’inversion jointe des données gravimétriques et sismologiques sera discuté. Ensuite, une étude sur le Puy de Dôme montrera l’intérêt de l’inversion jointe de données gravimétriques et muographiques pour l’imagerie de la structure d’un dôme volcanique. Enfin, nous nous intéresserons à la complémentarité des données de déformation et de variations temporelles de gravimétrie pour la caractérisation de sources d’éruptions au Piton de la Fournaise, dans un schéma de modélisation et d’inversion permettant de prendre en compte la topographie, les hétérogénéités du milieu et la complexité géométrique des sources.

À partir d'un travail de recherche en master de sciences sociales, Anna questionnera les impensés et les paradoxes de la manière d'agir des climatologues et de la production de la science climatique. Comment expliquer que ces chercheur·es, qui ont des connaissances fines des conséquences dévastatrices du dérèglement climatique continuent d’avoir des pratiques scientifiques restent relativement émettrices de GES ?

 Au-delà du débat sur l’utilité ou non des résultats de cette science, cette communication interroge donc, en plus de son utilisation de ressources, la compatibilité des sciences climatiques avec l’écologie politique. Elle discutera les stratégies d'engagement des scientifiques du climat, de leurs pratiques de recherche, de l'organisation sociale d'un laboratoire, épistémologie... Venez échanger sur ces thématiques, et partager vos doutes, certitudes, émotions, ou stratégies politiques!

Des modélisations numériques précises et fiables sont essentielles pour faire face aux enjeux socio-économiques de la prévision des inondations et des sécheresses dans un contexte de changement climatique. Néanmoins, la modélisation hydrologique reste très incertaine à cause de l'hétérogénéité des propriétés des hydrosystèmes, de la complexité des processus physiques de surface et de subsurface et de leur observabilité limitée - éparse par rapport aux paramètres à estimer. Afin d'avancer dans la découverte de lois hydrologiques utilisables à différentes échelles, la combinaison de modèles basés sur les processus et d'apprentissage machine est une approche récente et très prometteuse. L’utilisation de techniques d'assimilation de données est indispensable pour intégrer la richesse informative de données multi-sourcées d'observation (in situ, drones et satellite) des écoulements et des propriétés de leur support.

Cette contribution présente une approche de modélisation hydrologique multi-échelle, apprenable (MLPM) et régionalisable (LPR, Huynh et al. (2023)) avec assimilation variationnelle de données (VDA) (Huynh et al. 2024). Elle repose sur un modèle direct différentiable qui associe ici (i) deux réseaux de neurones artificiels pour l'apprentissage modèle et la régionalisation des paramètres, (ii) un modèle hydrologique conceptuel spatialement distribué pour la production de ruissellement, et (iii) un modèle de routage de surface simple. L'approche est testée sur une modélisation régionale multi-bassins à une résolution spatio-temporelle de 1km et 1h. Les performances relativement élevées en matière de prédiction des débits mettent en évidence la précision et la robustesse de l'approche proposée, ses capacités d'extrapolation spatio-temporelles par rapport aux approches classiques. Un aspect crucial est l'interprétabilité physique des paramètres spatialement distribués et des états internes qui permet de mettre en avant le comportement nuancé du modèle hybride et sa capacité d'adaptation à des situations particulières et des réponses hydrologiques variées.

Cette approche MLPM-PR, implémentée dans la plateforme open-source SMASH (Spatially distributed Modelling and ASsimilation for Hydrology, https://smash.recover.inrae.fr/) développée à INRAE, est applicable à d’autres structures de modèle hydrologiques et hydrauliques. Elle pourra être utilisée pour apprendre des opérateurs capable par exemple de mieux représenter la répartition de la pluie nette entre composantes latérales lentes et rapides, la représentation de l'évaporation et d'échanges souterrains. Enfin, elle permettra la mise au point de modèles hydrologiques-hydrauliques (e.g. Larnier et al. (2023)) apprenable permettant d'envisager la remontée d'information multi-capteurs à l'échelle de grand bassins versants, et notamment des observations sans précédent des réseaux hydrographiques mondiaux collectées par le satellite SWOT depuis décembre 2022.

Références  :

Ngo Nghi Truyen Huynh, Pierre-André Garambois, François Colleoni, Benjamin Renard, Jérôme Monnier, Hélène Roux. Multiscale Learnable Physical Modeling and Data Assimilation Framework: Application to High-Resolution Regionalized Hydrological Simulation of Flash Flood. (2024) (Submitted)

Ngo Nghi Truyen Huynh, Pierre-André Garambois, François Colleoni, Benjamin Renard, Hélène Roux, Julie Demargne, Pierre Javelle. Learning Regionalization within a Differentiable High-Resolution Hydrological Model using Accurate Spatial Cost Gradients. (2023) (submitted), https://arxiv.org/abs/2308.02040

Larnier K., Garambois P.-A., Pujol L., Monnier J., Emery C., Ledauphin T., Yesou H. Calmant S. (2023) Towards enhanced regionalization of Hydrologic-hydraulic river networks models with assimilation of multi-source data and SWOT hydraulic visibility. Colloque SHF, prévision des crues-inondations, Toulouse. https://hal.inrae.fr/hal-04217797/document

Enerex est une startup au statut de jeune entreprise universitaire (JEU) à forte part de R&D. Spécialisée dans l’exploration du sous-sol à partir de méthodes non intrusives, Enerex réalise des prestations de service et participe à des projets de recherche avec des acteurs privés comme publics sur les thématiques de l’exploration des nouvelles ressources du sous-sol (Géothermie, Lithium, Hydrogène...), du stockage géologique, du risque géotechnique, de la dépollution, et de l’archéologie. Signataire d’une convention avec l’Unistra, la société occupe un bureau à l’EOST depuis 2022 où est réalisé une partie de son activité R&D sur les méthodes potentielles, à travers notamment l’encadrement et l’hébergement de deux stages ingénieur (EOST), et deux Master en géosciences soutenus au cours des deux dernières années (Université de Pau et des Pays de l’Adour ; Université de Jérusalem). L’objectif principal de cette convention est de faciliter les interactions et collaborations autour de projets de recherche et de valorisation de la recherche auprès des acteurs socio-économiques. Ainsi, le but de ce séminaire est de présenter une partie des travaux dont j’ai la charge, en tant que directeur du service géophysique, dans l’optique de susciter de potentielles collaborations futures.

À mon arrivée dans la société, j’ai pu m’appuyer sur mes travaux antérieurs conduits à l’EOST, en particulier en magnétisme : sur les premières intégrations aéroportées en ULM et drone pour la détection de sources fortement aimantés (Gavazzi et al., 2016), l’intégration sur drone léger électrique et application multi-échelles dans un projet d’exploration géothermique aux Antilles (Gavazzi et al. 2019), et des premiers travaux de traitement et d’analyse conjointe multi-échelle de données aéroportées pour l’interprétation géologique et structurale dans le bassin Rhénan (Bertrand et al., 2020 ; Gavazzi et al., 2020). Le séminaire retrace brièvement l’historique de ces travaux et présente de nouveaux résultats inédits issus de ma recherche chez Enerex.

En premier lieu, deux sites d’étude dans le cadre du Groupement d’Intérêt Scientifique Géodenergies seront présentés : - En contexte d’exploration de ressources géothermiques et de lithium, le résultat des premiers vols expérimentaux très haute résolution en drone ultra léger sur la bordure du bassin Rhénan, révélant à la fois de nouvelles informations sur la structure du socle cristallin, et la poursuite du champ de fracture de Saverne sous la couverture tertiaire ; - En contexte d’exploration d’hydrogène natif, la détection et caractérisation de Lherzolites non affleurantes dans les Pyrénées. Les résultats de ces deux sites ont permis d’alimenter la première version du UAV Total and Vector Field Magnetics Surveying Guidelines du Near-Surface Geophysics Inter-Society Committee on UAV Geophysics Guidelines, dont je suis co-auteur.

Ensuite seront présentés les résultats sur l’investigation d’un glissement de terrain dans le cadre de travaux conjoints avec l’EOST et l’OSU Theta pour la commune d’Embrun.

Enfin le séminaire se conclura par une ouverture sur de potentielles perspectives, de nouvelles pistes d’études, et projets en cours de structuration

Références

Bertrand, L., Gavazzi, B., Mercier de Lépinay, J., Diraison, M., Géraud, Y. et Munschy, M. (2020). On the use of aeromagnetism for geological interpretation : 2. a case study on structural and lithological features in the northern vosges. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 125(5).

Gavazzi, B., Bertrand, L., Munschy, M., Mercier de Lépinay, J., Diraison, M. et Géraud, Y. (2020). On the use of aeromagnetism for geological interpretation : 1. comparison of scalar and vector magnetometers for aeromagnetic surveys and an equivalent source interpolator for combining, gridding, and transforming fixed altitude and draping data sets. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 125(5).

Gavazzi, B., Le Maire, P., Mercier de Lépinay, J., Calou, P. et Munschy, M. (2019). Fluxgate three- component magnetometers for cost-effective ground, uav and airborne magnetic surveys for industrial and academic geoscience applications and comparison with current industrial standards through case studies. Geomechanics for Energy and the Environment, 20(100117) :100117.

Gavazzi, B., Le Maire, P., Munschy, M. et Dechamp, A. (2016). Fluxgate vector magnetometers : A multisensor device for ground, uav, and airborne magnetic surveys. The Leading Edge, 35(9) :795– 797

Nos équipes pédagogiques vous proposent un live spécial sur la présentation des différents parcours de Master le
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Parcours

• Parcours d'excellence en sciences de la Terre et de l'environnement
• Géologie et dynamique de la Terre
• Géosciences pour la transition énergétique - Geosciences for the Energy System Transition (ITI - GeoT)
• Ingénierie et géosciences pour l'environnement

The Gauls occupied the Western Europe territory during the Second Iron Age (500 BCE - 50 BCE). Originating from the Celts, the Gauls gathered in tribes and interacted through trading and war. Due to the transmission of their knowledge through oral communication, there is a lack of direct testimony of their cultural legacy, while written reports by foreigners such as Greeks or Romans are abundant and contributed to the commonly accepted idea that the Gauls were boorish and barbaric. A new conception of this civilization has emerged through the discovery of numerous Gallic archaeological sites in Europe.

The Gauls experienced, during the Second Iron Age, major political changes and specific climate conditions. The Roman conquest and tribal wars among Gallic tribes, within the context of a climate optimum, have influenced the cultural practices of these populations. Two archaeological sites from Northern France have been studied: Thézy-Glimont and Ribemont- sur-Ancre. Each site bears specific issues about the origin and the social status of the buried individuals, which could not be resolved by archaeological and anthropological studies. These issues have been studied through radiocarbon dating, stable and radiogenic isotope analysis of bone and dental remains from the humans and animals buried in the archaeological sites. The work carried out highlights the environmental and societal context in which the Gauls have evolved and improves the understanding of the two considered archaeological sites.

Keywords: Gauls, Iron Age, stable isotopes, bone and dental remains, climate, diet, migrations, bioarchaeology.
 

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1 Cour des cigarières, Strasbourg, KRUTENAU

The critical zone is the thin layer of the Earth's surface that supports most of the terrestrial biosphere. It is a coupled system involving the atmosphere, hydrosphere and biosphere, whose dynamics are largely controlled by the flow of water between these compartments. Characterizing the dynamics of water within the critical zone would allow us to quantify the availability of water resources for the biosphere, and to assess the impact - current and future - of climate change on the functioning of ecohydro-systems. By their nature, soils and aquifers are not easily accessible and are highly spatially heterogeneous. Characterizing the spatiotemporal dynamics of water stocks therefore represents a real challenge, which hydro-geophysical methods help to solve by providing spatially distributed data acquired noninvasively. This presentation will demonstrate the contribution of hydrogravimetry and complex electrical resistivity tomography to the characterization of water dynamics within a headwater catchment and a wine-growing agro-system.

Retour en images sur la remise des diplômes des Masters 2 ISIE 

Promotion 2023

Le 9 février 2024

In active seismic imaging, the tomographic macro-model is seen as a smooth representation, containing only the long wavelength components, of the exact subsurface model. We often resort to migration methods to resolve the short wavelengths or full-waveform inversion (FWI) to recover short to intermediate wavelengths. Two main steps of the seismic imaging emerged historically, recovering low wavenumbers through tomography first and then reconstruct high wavenumbers through migration or FWI. In theory, macro-models are in most cases enough to explain well the kinematics governing wave propagation, especially for diving waves and most single-scattered arrivals. On the other hand, in some complex settings, these models are not accurate enough to serve as initial guess for FWI.
Aside from the ill-famed challenges of the seismic imaging workflow. We discuss in this seminar how data are often underexploited, especially in academia. A high-resolution reflection tomography method is then presented. Slope tomography exploit the density of the data to the fullest with subsurface parameters drastically more resolved than the ones derived through conventional methods. After a recap on the main obstacles of an FWI-based workflow, we look at how multi-component data could be much better exploited, offering superior robustness compared to vanilla FWI recipes. 

Mais le risque sismique n’est pas le seul aléa tellurique qui suscite l’intérêt du public : les éruptions volcaniques sont également au cœur des travaux de l’Ites-Eost grâce à un financement européen (DNA du 30 octobre 2023). En s’enfonçant plus profondément sous terre, on peut aussi noter des interviews sur le noyau de la Terre et sa rotation dans divers journaux (Le Parisien, L’Express, AFP Factuel). 

Enfin, notre communication sur l’environnement est également très présente puisque « le devenir des micro-plastiques en eau de rivière » a fait l’objet d’un éclairage scientifique dans le magazine Savoir de l’Université de Strasbourg. La zone critique, en particulier le bassin versant du Strengbach, fait par ailleurs l’objet d’un article dans le numéro spécial octobre/décembre 2023 du magazine Sciences et Avenir. 

Voir la liste des articles

Elle sera précédée par des présentations d'anciens diplômés de cette formation à partir de 14h30. Cette demi-journée a été organisée par 4 Masters 2 ISIE encadrés dans le cadre de leur stage du premier semestre.

L' occasion d'échanger tous ensemble autour d'une pause conviviale.