Critical Zones exhibition

When a sick person enters an intensive care unit, the first thing caregivers do is to apply multiple instruments to get a good reading of the main variables that will help physicians to monitor the patient’s condition. In the same way, it is necessary to devise Critical Zone Observatories (CZO) for the Earth, to monitor all of the different parts that compose the fragile and complex domain of the Critical Zone, and to come to understand how it has worked in the past and how it is going to cope in the future with human activity. In Atrium 2, you are going to enter into one of those CZOs. We have chosen the Strengbach Observatory, set up in the Vosges near the village of Aubure, 150 kilometers from Karlsruhe. Equipped with many instruments, it has become a sort of outdoor laboratory covering eighty hectares, getting data from the top of the tree canopy to 150 meters underground.

Warning: this view of Aubure is very different from a tourist’s view of a Vosges landscape. Rather, we want you to experience, as close as possible, how scientists themselves follow the behavior of some of the phenomena making up a landscape: the water cycle, forest evolution, chemical weathering, patterns of rain, etc. Most elements that sustain this landscape are invisible, except through long-term data accumulation and close monitoring. A CZO is composed of multiple sensors that give scientists another feel for the land. Those are the feelings we need to share with the scientists – just as the villagers of Aubure do. You, the visitors, will become the observers. In this zone of observation you can experience how scientists observe the Earth’s crust with highly technical instruments. You will discover that you too are part of the natural cycle of atmosphere, biosphere, and hydrosphere. You do not only live on the Earth, but from the Earth, and by doing so you are changing the Earth. In this way, a feedback is established between what we are doing to the soil we live on, and how the soil reacts to our collective action.

Un observatoire de la zone critique est un bassin versant équipé d’instruments scientifiques pour capter la complexité du sol. Ici nous sommes dans la forêt es Vosges, menacée par les pluies acides et la sécheresse (manque d’eau, parasites, déclin du couvert forestier). L’installation ‘CZO space’ déplace un « morceau de paysage », un Observatoire, dans l’atrium du ZKM, donnant aux visiteurs l’accès aux instruments des scientifiques qui décomposent la forêt vosgienne en de nombreux composants, événements et phénomènes. Mise à l’échelle dans le volume spatial du ZKM, nous nous déplaçons à l’intérieur du bassin versant du Strengbach, d’une station instrumentée à une autre, de l’atmosphère en surface aux roches en profondeur.

Ici, dans cette partie de la forêt vosgienne, les scientifiques retracent la pollution par le soufre et les pluies acides causées par les gaz industriels. Nous suivons les grains de sol et les gouttes d’eau du site au laboratoire. Le site instrumenté, d’une superficie de 80 hectares et d’une profondeur de 150 mètres, est un paysage multifocal de la zone critique que seuls des capteurs peuvent saisir : ici l’orchestre des éléments chimiques de la rivière, ici les vagues de la mer du Nord qui se font sentir dans les profondeurs du sol, ici les chroniques du soufre qui retracent l’histoire de la forêt, ici l’eau fossilisée, le murmure du sol, les minéraux dans les roches, la fragilité des arbres face au changement climatique, …

Station géosismique. Des lignes de géophones placées momentanément à la surface du bassin versant sondent la composition du sol jusqu’à -150 mètres. Des vibrations sont déclenchées sur le sol et leur propagation est suivie, permettant d’évaluer les qualités de la roche. Cet instrument Reconstitue une dimension de la carte : la porosité des sols en profondeur Station Arbres. Les arbres sont des sentinelles de l’environnement. De grandes parties de la forêt sont surveillées pour comprendre s’il y a ou non une résilience après les tempêtes, les pluies acides, les parasites et l’impact de l’industrie forestière. De grandes gouttières rectangulaires sont placées sous les arbres et elles recueillent l’eau de pluie pour analyser ses polluants, notamment le soufre, qui acidifie le sol et est responsable de la mort des arbres.

Station météo. Plusieurs appareils enregistrent les variations de la basse atmosphère et la direction de tous les éléments transportés par les vents. Les émissions de soufre des industries asiatiques qui causent les pluies acides peuvent traverser la forêt vosgienne en moins de 20 jours. Et sur le terrain, la visite du site est particulière puisqu’il s’agit de faire le tour des instruments avec les scientifiques qui nous montrent les étapes du processus, de la récolte de matière jusqu’au laboratoire. L’important pour nous c’était de rendre compte de l’expérience de terrain : se déplacer d’instruments en instruments, qui nous donnent accès à une dimension particulière de ce paysage : les molécules de soufre, l’effet des marées sur la nappe, les fractures des roches, ou comment l’eau s’infiltre.

Piézomètres et carottages. Les colonnes extraient le sol des profondeurs du sous-sol, exposant des poches d’eau insoupçonnées jusqu’alors, à près de 120 mètres de profondeur. L’eau déclenche des réactions chimiques dans les roches, permettant peut-être même la présence d’organismes. Les limites de la ZC s’étendent intensivement dans les profondeurs. La carte est donc construite à partir de ces instruments, ces capteurs, qui offrent des visions différentes, inédites, des phénomènes environnementaux et qui donc nous font redécouvrir le paysage qui n’est plus un décor passif mais qui est traversé d’une multitude de phénomènes, avec des tas d’entités, qui sont invisibles à l’œil nu et qui ne sont appréhendables que grâce aux capteurs scientifiques. Dans ces cartes, l’espace n’est plus vu du ciel, vue d’en haut, mais il y a un autre rapport à l’espace, depuis le sol, voire depuis le micro. Et c’est l’ensemble des capteurs qui permet in fine de construire une nouvelle carte.

Station de gravimétrie. Cette machine enregistre le signal de la nappe en profondeur. Mais elle est si sensible qu’elle enregistre aussi d’autres signaux comme la force de gravité des marées qui se brisent sur la côte maritime située à des centaines de kilomètres, comme des échos se propageant jusqu’à la forêt continentale. Station Riverlab. Le Riverlab est un minuscule laboratoire installé directement sur le terrain. A l’intérieur, la machine enregistre les variations chimiques de la rivière en laissant passer l’eau de la rivière dans ses circuits en temps réel. Plus de 10 composants chimiques sont mesurés toutes les 20 minutes. Les scientifiques montrent qu’ils ont des comportements différents selon le jour et la nuit, la saison ou les crues. C’est une sorte de microscope pour la géochimie qui décompose la rivière en autant de particules qu’il y a à l’intérieur d’une goutte d’eau. Dans cette optique, Il n’y a pas seulement une rivière d’eau mais il y a une rivière de soufre, une rivière de phosphore, une rivière de calcium, une rivière de magnésium. Cela change la façon dont on comprend les éléments d’un paysage.