Modelisation de la transformation de la neige en glace a la surface des calottes polaires ; etude du transport des gaz dans ces milieux poreux

par LAURENT ARNAUD

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Duval, Paul.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    La glace, lorsqu'elle se forme dans les zones centrales des calottes polaires, est surmontee de plus de 100 m de neige et de neve. Au moment, ou elle emprisonne dans ces bulles l'air atmospherique, l'age de cette glace peut depasser plusieurs milliers d'annees. Ce travail contribue a preciser les etapes de cette transformation neige/neve/glace en s'appuyant sur des donnees de structure de ce milieu poreux et sur une modelisation physique de ces processus. La structure 2d a ete caracterisee grace a une nouvelle methode, basee sur l'observation en episcopie coaxiale de la surface sublimee des echantillons. A l'aide de ces donnees experimentales et au regard des theories classiques du grossissement normal des grains, le grossissement dans le neve polaire et son influence sur la microstructure ont ete etudies. La densification du neve polaire a ete modelisee en utilisant les processus physiques decrits pour le pressage a chaud des ceramiques. Notre modele physique de densification du neve permet de simuler l'ensemble des profils experimentaux, en mettant en exergue le role preponderant de la densite a la transition neige-neve liee a la competition entre les mecanismes de deformation plastique. A partir des etudes sur le grossissement des grains et du modele de densification, un modele decrivant la fermeture des pores dans le neve a ete construit. Ce modele physique permet de reproduire l'evolution des courbes experimentales de porosite fermee et de proposer une explication aux variations geographiques des mesures de teneur en gaz. Enfin, les modeles de densification et de fermeture des pores ont ete utilises pour simuler la transformation de la neige en glace a vostok pour des conditions climatiques glaciaires. S'appuyant sur ces modelisations du milieu poreux, un modele de transport des gaz dans les pores, de l'atmosphere aux bulles de la glace, a ete elabore. Un interet particulier a ete porte a l'evaluation des coefficients de diffusion des gaz atmospheriques dans le neve poreux, qui ont ete mesures en fonction de la porosite ouverte sur deux sites. Le modele permet de retrouver a partir des scenario atmospheriques la composition de l'air du neve en fonction de la profondeur. Il constitue la premiere etape d'une deconvolution objective du signal mesure dans l'air des bulles de la glace en terme de composition atmospherique.


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  • Détails : 297 P.
  • Annexes : 155 REF.

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