stabilité des plateformes de glace Antarctiques : implications en terme de niveau des mers

par Astrid Zimmermann

Projet de thèse en Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement

Sous la direction de Emmanuel Lemeur et de Fabien Gillet-chaulet.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec Swansea University , dans le cadre de Terre, Univers, Environnement , en partenariat avec Institut des Géosciences de l'Environnement (laboratoire) depuis le 13-12-2018 .


  • Résumé

    La calotte glaciaire Antarctique a diminué en masse sur les 25 dernières années essentiellement au travers de l'accélération de ses glaciers émissaires en réponse à un affaiblissement des plateformes flottantes qui bordent le continent. Si d'un côté les derniers modèles sont capables de reproduire l'essentiel du fluage des glaciers, ils sont en revanche deficients dans la modélisation des processus physiques régissant ces plateformes, à tel point que la dynamique de la calotte Antarctique représente la principale source d'incertitudes dans les projections de l'élévation du niveau des mers à l'horizon 2100. Au pire, les récentes estimations du GIEC (Groupement International d'Experts sur le Climat) de 1 m d'élévation du niveau des mers en réponse à tous les forçages environnementaux pourrait devoir être doublée. Les processus non pris en compte relèvent de perturbations environnementlaes à hautes fréquences comme les marées, le vêlage d'icebergs de tel sorte qu'une rhéolgie visco-élastique pour la glace s'avère nécessaire pour rendre compte des effets court-terme résultants. En effet, les modèles large échelle utilisés pour les projections sur plusieurs siècles ignorent la composante élastique et ne tiennent compte que d'une réponse purement visqueuse. Le but du projet consiste en une meilleure compréhension de cette dynamique spécifique au travers d'une approche basée sur la modélisation physique des processus en jeu et sur l'observation de terrain. Dans un premier temps, il est prévu d'implémenter une rhéologie visco-élastique dans le code aux éléments finis Elmer/Ice, lequel représente l'un des modèles glaciologiques parmi les plus sophistiqués et utilisés dans le monde. Le modèle ainsi amendé sera ensuite validé en comparant ses résultats aux mesures de déformation en surface du glacier test de l'Astrolabe, mesures issues d'un réseau permanent de stations GPS effectif depuis 2011. Il sera aussi validé par les observations détaillées du suivi satellitaire de la désintégration de la plateforme Larsen B en pénisule Antarctique. Enfin, le modèle sera utilisé pour simuler la probable future déstabilisation de la plateforme Larsen C, un processs apparemment amorcé suite au plus gros vêlage d'iceberg observé ce jour avec le détachement de l'iceberg A68 d'une longueur de 160 km en 2017.

  • Titre traduit

    Stability of Antarctic Ice Shelves : Implications in terms of sea level rise


  • Résumé

    The Antarctic Ice Sheet has been losing mass for the last 25 years, primarily through the acceleration of its oulet glaciers in response to the weakening of the floating ice shelves that fringe the continent. While state-of-the art models capture the major processes implicated in the flow of the glaciers, they do not represent all of the important processes in the ice shelves, to the extent that Antarctic ice dynamics represents the largest single source of uncertainty in 21st century sea level rise. In the worst case the most recent Intergovernmental Panel on Climate Change estimate of around one metre sea level rise due to all causes could be doubled. The missing processes are associated with high-frequency perturbations such as tides and calving events and a viscoelastic model of the ice rheology is required to account for the resulting short term effects: large scale ice flow models dealing with century scale projections neglect the elastic part and rely on a purely viscous ice rheology model. The aim of the project is to better understand these processes by a combination of process-based numerical modeling and observations. The first aim of the project will consist of implementing a new viscoelastic rheology model in the finite-element code Elmer/Ice, which is already one of the most widely used and sophisticated ice sheet models in the world. The upgraded model will then be validated by confronting its results with ice surface displacements from a permanent network of GPS beacons measuring stationed on the Astrolabe Glacier in Adélie Land, East Antarctica since 2011, and with satellite observations of the well-documented collapse of the Larsen B ice shelf in the Antarctic Peninsula. Finally, the model well be use to simulate a possible future collapse of the Larsen C ice shelf, an event that may be underway already following the calving of one of the largest icebergs ever observed, the 160 km long A68 iceberg, in 2017.