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• Publié par: Shawyar
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• Langue: Français

Extrait

THESE DE DOCTORAT DE L’ECOLE CENTRALE PARIS

PRESENTEE PAR

Eric Larour

Titre :

Modélisation numérique du comportement des banquises flottantes, validée par

imagerie satellitaire.

Résumé :

Le bilan de masse de la calotte polaire en Antarctique est déterminé en grande partie par

le vêlage des icebergs le long des fronts de glace des banquises. Ce phénomène peu

étudié est contrôlé principalement par la formation et la propagation de rifts près des

zones de cisaillement de la banquise flottante. Ces rifts se propagent à travers la

banquise, et donnent naissance à de larges icebergs tabulaires par rupture

catastrophique. Une meilleure compréhension des processus intervenant dans la

propagation des rifts est par conséquent nécessaire afin de mieux évaluer les flux de

masse au front de glace, et l’influence du vêlage des banquises sur le bilan de masse de

la calotte polaire.

Nous utilisons des données interférométriques radar InSAR (Interferometric Synthetic

Aperture Radar) pour observer les phénomènes mécaniques intervenant dans l’évolution

d’un champs de rifts près d’Hemmen Ice Rise dans la banquise du Ronne (Antarctique),

peu avant le vêlage de l’iceberg A38 en 1998. Nous observons avec précision des

déformations verticales le long des flancs des rifts et à leur extrémité. Ces déformations

verticales peuvent être modélisées par une flexure verticale visqueuse de la banquise,

engendrée par un déséquilibre entre le moment hydrostatique de l’eau et le moment

lithostatique de la glace au niveau des flancs des rifts. La distribution de déformation à

l’extrémité des rifts est corrélée avec le régime de propagation. Ce lien peut être utilisé

pour obtenir des informations sur le degré de stabilité de propagation des rifts. Cette

distribution a aussi pour conséquence de masquer tout déformation élastique qui aurait

pour origine la singularité de contraintes à l’extrémité des rifts. Par conséquent, aucune

information sur la Mécanique de la Rupture Elastique ne peut être exploitée directement

sur les images interférométriques radars.

A partir d’une série d’observations SAR en amplitude, nous pouvons observer l’évolution

des taux de propagation des rifts avant le vêlage final en 1998. Nous développons un

modèle de propagation par rupture élastique pour reproduire ces observations. En

couplant ce modèle élastique avec un modèle non-linéaire visqueux d’écoulement de la

banquise, nous arrivons à un modèle d’évolution qui prend en compte les processus

mécaniques de rupture des rifts. Nous utilisons ce modèle pour reproduire l’évolution de la

banquise Ronne avant vêlage. Le modèle se révèle très sensible à la présence de

mélange entre les flancs des rifts et à son épaisseur. Ce mélange est composé de débris

de glace tombant le long des flancs, de neige balayée par le vent. Ces éléments

s’accumulent au fond des rifts, se transformant en un mélange ayant une cohésion

structurelle importante. En utilisant le modèle d’évolution, nous montrons que le mélange

joue un rôle important pour la stabilité de la banquise. La rupture dynamique finale de

l’iceberg n’est possible que dans le cas ou le mélange est remplacé par de l’eau. Cette

corrélation présente un lien direct entre le réchauffement climatique et l’augmentation du

taux de vêlage :

En effet, l’épaisseur du mélange est directement liée aux taux de fonte de la glace à

l’interface banquise/mer, et aux températures de surface.

Le modèle d’évolution est très sensible aux variations de rigidité (paramètre B dans

la loi rhéologique de Glen) et d’épaisseur sur toute la banquise du Ronne. Notre con-

-naissance exacte de ces deux grandeurs est limitée. Par conséquent, nous utilisons les

résultats de méthodes inverses pour contraindre notre modèle de façon satisfaisante.

Nous développons donc des méthodes inverses sur l’épaisseur et la rigidité, en utilisant

des cartes de vitesses sur toute la banquise du Ronne, obtenues par imagerie

InSAR. Ces méthodes optimisent rigidité et épaisseur en minimisant la différence entre les

vitesses modélisées grâce au modèle d’écoulement non-linéaire visqueux, et les vitesses

observées. Nous analysons en détail les résultats sur la rigidité. La conclusion principale

est que les variations de rigidité sont importantes sur toute la banquise du

Ronne, et qu’elles doivent absolument être prises en compte pour obtenir des résultats

satisfaisants dans notre modèle d’écoulement.

Visa du Directeur de thèse : D. Aubry