Amélioration de la modélisation de la calotte de glace Antarctique à partir de la topographie de la surface

par Giuliat Navas

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Catherine Ritz et de Frédérique Rémy.

Soutenue le 22-11-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement (équipe de recherche) .

Le président du jury était Jean Braun.

Le jury était composé de Catherine Ritz, Jean-paul Gaudet, Christian Duquennoi, Tien Le van, Muriel Ney, Hervé Laroche.

Les rapporteurs étaient Sylvie Charbit, Jerôme Monnier, Jose Teixeira.


  • Résumé

    La modélisation des calottes polaires est importante pour reconstruire l'état passé des calottes, comprendre l'état présent, et prévoir son évolution dans le contexte du réchauffement climatique et de l'élévation du niveau des mers. Les mécanismes qui interviennent dans la dynamique des calottes de glace et qui dépendent du climat sont nombreux, mais pour l'Antarctique il y a deux mécanismes très importants qui s'opposent : L'augmentation de la température qui est supposée entraîner une augmentation de la précipitation et un épaississement de la calotte, et l'intensification de l'écoulement de la glace qui tend à amincir la calotte. Pour étudier ces deux mécanismes, nous avons suivi deux approches : caractériser la calotte à partir des observations directes (c.-à-d. topographie de la surface et les vitesses d'écoulement de glace) ou indirectes (c.-à-d. Flux de bilan). Et la modéliser avec GRISLI (GRenoble Ice Shelf and Land Ice), en prenant en considération la dynamique des fleuves de glace et leurs localisations précises, pour mieux comprendre les mécanismes actifs qui interviennent dans la calotte. Le sujet de la thèse est l'amélioration de la modélisation de la calotte Antarctique à partir des données disponibles. Notamment celles basées sur la première et la deuxième dérivées de la surface (pente et courbures respectivement) pour faire des liens avec le drainage de la glace, et les structures de vitesses de bilan. Ces informations nous ont permis entre autres de développer différentes méthodes pour autoriser les fleuves de glace, qui ensuite ont été introduites dans GRISLI. Nous avons ensuite fait plusieurs études de sensibilité de la calotte sur les localisations des fleuves de glace, les données du flux géothermique et des paramètres qui contrôlent le glissement et la déformation de la glace. Enfin nous avons fait des comparaisons entre les structures observées et modélisées de la calotte, et nous avons vu que le modèle n'est pas loin de reproduire les structures observées.

  • Titre traduit

    Joined data/modelling study of the dynamics of the Antarctic Ice sheet evolution in the context of climate change.


  • Résumé

    Modelling of the polar ice sheets is important to reconstruct its past, understand its current state and predict its evolution in the context of the global warming and rising sea levels. There are numerous mechanisms involved in the dynamics of ice sheets and these are climate-dependent. In particular there are two very important opposing mechanisms: the increase in the temperature which is supposed to lead to increased precipitation and thickening of the ice, and increased melting of the ice, which tends to reduce the mass of the ice sheets. To study these two mechanisms, we followed two approaches: characterize the ice sheets from direct observations (i.e., surface topography and ice flow velocities) or indirect observations (i.e., flow balance), and model it with GRISLI (Grenoble Ice Shelf and Land Ice), taking into account the dynamics of ice streams and their precise locations, to better understand the active mechanisms involved in the ice sheets. The subject of this thesis is to improve the modelling of ice sheets from the available data, especially those based on the first and second derivatives of the surface (slope and curvature respectively), and to link with the ice drainage, and velocity structure outcome. This data has allowed us to develop methods to model ice flows, subsequently introduce them into the GRISLI. We then made several sensitivity studies of the ice sheets, to localize ice streams, geothermal data flow and the parameters that control the slip and deformation of the ice. Finally, we compare the observed and modelled structures of the ice sheets, and show that model results are not far from the actual observed structures.


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