Axe 1 : Processus glaciaires

Cet axe fort de CryoDyn a pour objectif de mieux comprendre et quantifier les processus fondamentaux régissant l’écoulement des glaciers et calottes polaires (glissement basal, déformation), en utilisant des approches variées incluant développements théoriques, expérimentations en laboratoire, et instrumentations de terrain (voir bande dessinée SAUSSURE).

Les travaux de CryoDyn visent à progresser sur la compréhension et formulation du frottement à la base des glaciers, grâce à des mesures en milieu naturel. Le couplage entre le glissement et l’hydrologie sous-glaciaire est un ingrédient manquant dans les lois de frottement, et il implique des échelles de temps allant du journalier au multi-décennal. Ces travaux sont les fondements des projets ANR SAUSSURE et ERC REASSESS (2024-2029).

En parallèle, CryoDyn étudie les processus de déformation de la glace et l’incorporation de ces derniers dans des lois constitutives. Il a par exemple été montré que la déformabilité de la glace est plus importante qu’attendue en profondeur dans un glacier alpin du fait de la teneur en eau distribuée dans la matrice. CryoDyn a aussi démontré l’importance de l’historique de déformation du cristal de glace dans sa déformabilité, pouvant générer des changements jusqu’à un ordre de grandeur. CryoDyn a enfin pu montrer que la fracturation intervient à toutes les profondeurs dans la glace et peut donc significativement affecter sa résistance mécanique globale.

L’expérimentation en laboratoire et la modélisation à l’échelle du polycristal sont des compléments essentiels pour comprendre et formaliser les différents mécanismes qui contrôlent la déformation en conditions naturelles. Cette thématique se fait en lien direct avec la communauté matériaux (GDR Recristallisation, ERC RhEoVOLUTION). La déformation ductile est principalement étudiée, de la dynamique des dislocations à la recristallisation dynamique en passant par la densification de la neige, avec quelques ouvertures à la déformation fragile dans les failles ou à haute vitesse de sollicitation.

Une limite aux travaux abordés ci-dessus est le manque d’observations des processus de glissement basal et de déformation de la glace. Une part grandissante de l’équipe se consacre donc au développement de techniques géophysiques pour documenter les changements mécaniques spatio-temporels du milieu. CryoDyn utilise des réseaux sismiques denses permettant d’étudier la fracturation, le glissement basal, l’anisotropie, ou l’écoulement d’eau sous-glaciaire, dans les Alpes puis en Antarctique (projet IPEV SEIS-ADELICE) et au Groenland (ERC REASSESS). Dans les Alpes et aux pôles, CryoDyn développe les mesures en trou de forage, en innovant notamment avec l’utilisation de la fibre optique. Ces mesures sont complétées par les observations pérennes de l’observatoire GLACIOCLIM.