Modélisation de l'écoulement des glaciers tempérés

par Martina Schäfer

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'univers et de l'environnement

Sous la direction de Catherine Ritz et de Emmanuel Le Meur.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

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  • Résumé

    Des aspects variés de la modélisation de l'écoulement glaciaire sont abordés. Le modèle de Le Meur et Vincent (2003) est utilisé à plusieurs reprises. Plusieurs améliorations sont effectuées (conservation de la masse, traitement des épaisseurs négatives, traitement de la glace située en amont de la rimaye). Sur le glacier de St. Sorlin (France) une comparaison entre le champ de bilan issu des mesures et celui issu d'un modèle est effectuée. Le comportement du glacier sous un scénario climatique futur est prédit. Une intercomparaison entre différents types de modèles est effectuée avec pour objectif la détermination du type de modèle le plus approprié en fonction du type de glacier. Les modèles testés sont le modèle SIA de Le Meur et Vincent (2003), le modèle SIA et le modèle d'ordre supérieur de Pattyn (2003) et un modèle Full Stokes (Elmer). Des géométries synthétiques sont utilisées ainsi qu'un cas réel. Les tests synthétiques montrent les limites de l'applicabilité de la SIA. Par contre, une comparaison rapide montre le gain considérable en temps CPU. D'un autre côté, l'augmentation du coût en terme de temps CPU ne s'avère pas très importante lors du passage d'un modèle d'ordre supérieur à un modèle Full Stokes. Les simulations effectuées sur le glacier de St. Sorlin donnent un aperçu des limites de la validité de la SIA sur ce glacier. Même si elle reproduit globalement l'évolution observée du glacier, elle ne reproduit pas correctement le champ de vitesse ni certaines structures de la géométrie. Les simulations sont comparées avec les observations pour la position du front et les vitesses de surface. Un dernier chapitre est consacré au glacier Cotopaxi (Andes).


  • Résumé

    In this work, various aspects of glacier flow modelling are addressed. The model developed by Le Meur and Vincent (2003) is used at different occasions. It is upgraded by switching to a semi-implicit scheme, mass conservation is improved and other shortcomings are resolved (ice-thickness that may become negative and an unrealistic ice settlement above the bergschrund). A comparison between two different approaches for mass balance fields is performed on the St. Sorlin glacier (France) : mass balance from measurements and mass balance from a model. The future behaviour of the glacier under a climatic scenario is also predicted. An intercomparison is done with the goal to determine the type of model that is the most appropriate for a given type of glacier geometry. The models used are : the SIA model from Le Meur and Vincent (2003), the SIA model and the higher-order model from Pattyn (2003) and a Full Stokes model (Elmer). Different synthetic geometries are used as well as a real case. The synthetic tests show on the one hand the limits of the applicability of the SIA. On the other hand a rough comparison of CPU times shows the gain in CPU time. Conversely, the increase in CPU time turns out to be reduced when switching from a higher-order model to a Full Stokes model. The simulations on the St. Sorlin glacier give an insight into the validity of the SIA on this glacier. Even if the large-scale evolution is correctly reproduced, neither the velocity field nor some small structures in the surface geometry can be properly reproduced. Simulations are compared to observations for snout position and surface velocities. A last chapter deals with the Cotopaxi glacier (Andes).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (420 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 135 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0245/D
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