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OSUG - Terre Univers Environnement

Déterminer l’emplacement possible d’une archive glaciaire antarctique vieille d’1,5 millions d’années

Olivier Passalacqua (2014-2017)

par Xavier Fain - 28 juin 2017 ( maj : 29 juin 2017 )

Directeurs : Fréderic Parrenin et Olivier Gagliardini
Financement : bourse AGIR-UJF

Les analyses des carottes de glace ont été utilisées pour reconstruire, pour les 800 000 dernières années, les variations des gaz à effet de serre primaires (CO2, CH4, N2O), et des températures, accumulations de surface et flux d’aérosols au-dessus de l’Antarctique (Jouzel et al., 2007 ; Loulergue et al., 2008 ; Lüthi et al., 2008 ; Schilt et al., 2010 ; Wolff et al., 2006). Les résultats de ces carottages ont beaucoup d’implications pour la compréhension des mécanismes climatiques en général et la prédiction de l’évolution du climat au cours du siècle à venir en particulier. La communauté internationale, regroupée dans IPICS (International Partnership In Ice Core Science) vise aujourd’hui à forer une carotte de glace d’1,5 million d’années en Antarctique, une période durant laquelle il est établi, à partir des sédiments océaniques (Lisiecki and Raymo, 2005), que les cycles glaciaires étaient plus courts (40 000 ans contre environ 100 000 ans actuellement) et avec une relation entre CO2 et climat peut-être différente (Fischer et al., 2013).
Le but de ce projet est donc de définir où la calotte polaire Antarctique a la meilleure chance d’avoir enfermé une séquence continue et non-perturbée des conditions climatiques et environnementales durant les derniers 1,5 million d’années. Le Dôme C où est située la base franco-italienne de Concordia a été identifié comme un des sites les plus prometteurs (Fischer et al., 2013). L’approche se base essentiellement sur de la modélisation numérique contrainte par des données d’observations.
L’âge de la glace près du socle dépend différents paramètres : caractère anisotrope de la glace, notamment en profondeur ; glissement de la glace sur la socle ; valeur du flux géothermique, qui a tendance à faire fondre les couches au niveau du socle, géométrie historique du dôme. Il faut donc déterminer la valeur de ces différents paramètres, en procédant par inversion des données d’observation issues des campagnes de terrain autour du Dôme C. Les données d’observation sont de plusieurs natures. 1) topographie de surface 2) vitesse de la glace en surface 3) épaisseur de glace au-dessus du socle rocheux 4) lignes isochrones. Les premières simulations se feront avec des hypothèses simples, glissement nul, flux géothermique uniforme et géométrie fixée, puis on prendra compte des variations spatiales ou temporelles de ces différents paramètres. On comparera à chaque étape les résultats obtenus avec les valeurs observées (Gillet-Chaulet, 2006 ; Vittuari et al., 2004 ; Parrenin et al., 2007).
Cette thèse s’appuiera sur l’expertise en modélisation existant à l’IGE avec l’utilisation localisée du modèle de calotte polaire aux éléments finis Elmer/Ice (Gagliardini et al., 2013), développé conjointement à l’IGE à Grenoble par Olivier Gagliardini et Fabien Gillet-Chaulet et au Center for Scientific Computing (CSC) en Finlande. Nous nous appuierons également, pour les problèmes d’évolution aux grandes échelles de temps et d’espace de la calotte Antarctique, sur le modèle GRISLI, développé à l’IGE par Catherine Ritz. GRISLI fournira des conditions aux limites à Elmer/Ice.

Mots clef : écoulement glaciaire, datation, Dôme C, éléments finis, méthodes inverses