Une opportunité passionnante de développer un nouvel instrument pour étudier le stockage de l’eau dans les glaciers. Vous devez avoir une formation en ingénierie ou en sciences de l’environnement, mais avec un vif enthousiasme pour concevoir, construire et tester sur le terrain un instrument qui devra fonctionner dans un environnement difficile.  

CONTEXTE SCIENTIFIQUE

Mesurer le transit de l’eau de fonte à travers les glaciers est essentiel pour prédire leur comportement futur à mesure que le climat se réchauffe. L’augmentation de la fonte en surface peut potentiellement accroître le flux de glace et donc la fonte des glaciers. Cependant, le passage de l’eau de la surface vers le sous-sol est complexe et la capacité du système de drainage à stocker l’eau n’est donc pas bien connue. Ce projet développera un capteur d’entrée dans le système de drainage des glaciers pour mesurer la quantité d’eau stockée dans les « moulins ». Les moulins sont des conduits ou des tunnels dans la glace du glacier qui transportent l’eau de fonte de surface jusqu’au lit du glacier, d’où elle s’écoule à travers un réseau de drainage sous-glaciaire et se dirige vers la mer. On pensait auparavant que les moulins fonctionnaient comme des canalisations directes, déplaçant rapidement l’eau d’une zone à une autre. Des recherches récentes, y compris des explorations en personne, ont démontré que les moulins sont des voies d’écoulement complexes qui peuvent stocker des quantités importantes d’eau. Cela a des implications importantes pour comprendre comment les glaciers réagiront au réchauffement climatique. Nous devons savoir quelle quantité d’eau est stockée dans les moulins, depuis combien de temps elle y réside et dans quelle mesure elle est connectée à l’environnement sous-glaciaire tout au long de la saison de fonte. Les Moulins sont cependant extrêmement difficiles à explorer : remplis d’eau turbulente au débit rapide qui fluctue d’heure en heure et gèle fréquemment, les exigences technologiques pour collecter les données requises sont extrêmes. Les capteurs doivent pénétrer dans le moulin, survivre aux eaux de fonte turbulentes et renvoyer des données à la surface à une fréquence temporelle élevée sans nécessiter de connexion câblée. 

DÉTAILS DU PROJET

Vous concevrez, modéliserez, testerez et déploierez une « plateforme » autonome (un instrument autonome) pour mesurer la quantité et la qualité de l’eau stockée dans les moulins. La plateforme de capteurs sans fil entrera dans le moulin et mesurera l’oxygène dans l’eau pour déterminer le degré de contact avec l’atmosphère (faible oxygène = stockage long), ainsi que les fluctuations du volume d’eau (pression) et la conductivité pour évaluer si l’eau est stockée en contact avec la glace ou le lit du glacier. Combinées sur une plateforme sans fil mobile, ces mesures peuvent démontrer la dynamique du stockage de l’eau. Vous concevrez, testerez et déployerez également un système autonome de mesure de la dilution du sel, pour estimer le volume d’eau traversant le système, donnant ainsi un aperçu plus approfondi du lien entre les conditions hydrologiques supraglaciaires et englaciaires. Les Moulins sont un environnement difficile et la plate-forme devra être robuste pour résister aux projections d’eau de fonte et aux impacts réguliers sur les surfaces dures et glacées.  

Vous travaillerez au sein d’une équipe de recherche dynamique et interdisciplinaire combinant des expertises en sciences et en ingénierie de l’environnement. Ils utiliseront et développeront leurs compétences en conception mécanique, électronique et gestion pour créer et déployer un instrument destiné aux moulins glaciaires. Vous utiliserez des méthodes de simulation en laboratoire, de modélisation informatique, de validation de modèles et de déploiement sur le terrain. Le développement de cet ensemble de compétences diversifiées permettra aux étudiants de résoudre des problèmes d’ingénierie du monde réel, avec une pertinence particulière pour relever les défis climatiques. La capacité de livrer un projet de conception, du concept à l’instrument de terrain testé, est passionnante et donne à l’étudiant une véritable appropriation du projet.  

La bourse peut offrir des opportunités de travaux sur le terrain polaires et à haute altitude, pour permettre à l’étudiant de tester ses prototypes dans un environnement de terrain difficile. L’étudiant aura l’opportunité de travailler avec un vaste réseau de collaborateurs, notamment le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, qui sont intéressés par l’utilisation potentielle de ce projet lors de futures missions sur des lunes glacées comme Titan, Europe et Encelade. La nature interdisciplinaire du projet donnera accès à plusieurs groupes de recherche et à leurs réseaux de soutien. Cela donne accès à un vaste réseau de futurs employeurs dans le monde universitaire et industriel. 1ère classe ou BSc 2:1, MSci ou diplôme de maîtrise pertinent en ingénierie, sciences de la Terre ou disciplines connexes. 

COMPÉTENCES REQUISES

Étant donné que le projet fait appel à un large éventail de compétences, nous ne nous attendons pas à ce qu’un seul candidat possède toutes les compétences souhaitables énumérées ici. Vous aurez accès au soutien de collègues expérimentés pour vous aider à apprendre et à développer les compétences dont vous aurez besoin pour ce projet. Nous disposons également de modèles d’instruments existants destinés à des environnements similaires sur lesquels vous pouvez vous appuyer pour développer votre instrument. 

 Les compétences souhaitables comprennent : 

• Génie mécanique : conception ; Simulation FEM et CFD ; développement de joints résistants à la pression ; essais et évaluations en laboratoire et sur le terrain 
• Génie électronique et logiciel : utilisation de microcontrôleurs ; communications radio sur les fréquences VHF ; interfaçage avec des capteurs analogiques et numériques 
• Travail de terrain : expérience des milieux glaciaires ; camper dans des climats froids 
• Gestion et logistique : gestion du temps ; gestion de projet; compétences logistiques pour organiser le travail sur le terrain et les campagnes de tests en laboratoire. 

PARTENAIRES DU PROJET

Le projet est supervisé conjointement par la School of Earth & Environmental Science de Cardiff, la School of Engineering de Cardiff et la School of Geographical Sciences de Bristol. Vous aurez l’opportunité de travailler dans les trois écoles. Une partie du financement provient de la NASA/JPL et nous espérons que vous aurez l’occasion de visiter leurs laboratoires en Californie.  

ENTRAÎNEMENT

La formation spécifique au projet comprendra une formation au travail sur le terrain (premiers secours, sauvetage en crevasse, défense des ours polaires) et vous aurez accès à un large éventail d’opportunités de formation disponibles dans le cadre du programme de l’Académie doctorale de Cardiff. 

CONDITIONS D’ENTRÉE

BSc de première classe ou 2: 1, MSci ou diplôme de maîtrise pertinent en ingénierie, sciences de la terre/environnement ou disciplines connexes. Les ingénieurs peuvent provenir de n’importe quelle discipline d’ingénierie ; Les scientifiques de la Terre ou de l’environnement devraient en outre démontrer certaines compétences et savoir-faire dans la conception et la fabrication d’objets (peut-être grâce à des passe-temps ou à une expérience professionnelle antérieure). 

COMMENT S’INSCRIRE

Contactez le Dr Mike Prior-Jones ( Prior-JonesM@cardiff.ac.uk ). Le Dr Prior-Jones est en mission sur le terrain du 1er au 14 avril 2024 et à partir de la mi-mai, il se peut donc qu’il soit plus lent que d’habitude à répondre. Pour en savoir plus sur ce que signifie travailler en équipe, contactez le Dr Lisa Craw ( CrawL@cardiff.ac.uk ) ou le Dr Jonathan Hawkins ( HawkinsJ22@cardiff.ac.uk )