Impact de l'évolution de la limite pluie-neige au 21ème siècle sur le bilan de masse des glaciers.

Impact of the snow/rain transition on glacier mass balances over the 21st century.

• Auteur / Autrice : Audrey Goutard
• Direction : Delphine Six
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Environnement
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE)

Mots clés

Mots clés libres

Glacier

Modélisation

Bilan de masse et d'énergie

Glacier

Modeling

Mass and Energy balance

Résumé

L'évolution spatio-temporelle des précipitations (quantité et phase) est l'une des grandes incertitudes de l'évolution récente et future du bilan de masse des glaciers. La phase des précipitations (et donc la transition pluie/neige) est en particulier une variable d'intérêt majeure en raison de la rétroaction de l'albédo de surface (neige contre pluie) et le transfert de chaleur dans au sein du manteau neigeux. Les modèles couramment utilisés pour les projections futures de bilan de masse sont, dans leurs grandes majorités, relativement simples. Cependant, la prise en compte de ces rétroactions ainsi que les processus physiques impliqués dans l'évolution de la transition pluie/neige nécessite de s'appuyer sur des modèles complexes de bilan de masse. Une attention particulière sur les processus d'accumulation ainsi que les outils de modélisation permettraient donc une meilleure estimation des incertitudes liées aux projections du bilan de masse des glaciers. En utilisant un modèle physique, cette thèse vise à fournir des projections glaciologiques futures plus réalistes, en tenant compte en particulier des rétroactions de la phase de précipitation sur l'albédo, de la variabilité de l'accumulation, et des impacts de la transition pluie/neige. Pour cette étude, trois glaciers situés dans des zones climatiques contrastées sont sélectionnés : les glaciers d'Argentière (Alpes), de Mera (Himalaya) et de Zongo (Andes). Le modèle sera d'abord évalué avec une attention particulière portée sur la transition neige/pluie. Il sera ensuite utilisé pour simuler le bilan de masse passé et futur de chacun des glaciers. Des tests de sensibilité seront réalisés modifiant l'altitude de la transition pluie/neige. Enfin, ce modèle sera comparé à une approche empirique plus simple afin de mieux appréhender le choix de la complexité du modèle nécessaire pour simuler l'évolution future du bilan de masse dans un contexte de réchauffement. Par conséquent, ce travail de thèse apportera des réponses concrètes concernant l'impact de la transition pluie/neige sur l'évolution du bilan de masse des glaciers dans des contextes climatiques distincts.

A large part of the uncertainty about recent and future glacier mass changes is directly inherited from large uncertainties in the spatio-temporal representation of precipitation (amounts and phase). The phase of precipitation (and thus the rain/snow transition) is a key concern as it affects the surface albedo (snow versus rain) and the heat transfer in the snow layers.State-of-the-art glacier models are in their vast majority relatively simple. However, accounting for such feedback and physical processes linked to the future rain/snow transition rise requires relying on complex models of surface mass balance (SMB), and major improvements in glacier SMB projections can be achieved by focusing on the accumulation processes and modeling. Using a physically-based model, this PhD thesis aims at providing more realistic future glaciological projections including feedback of precipitation phase on albedo and accumulation variability, and impacts of future rain/snow transition height. For that purpose, three glaciers located in contrasted climate areas are selected: Argentière (Alps), Mera (Himalaya), and Zongo (Andes) glaciers. The model will be first evaluated with a specific focus on snow/rain transition, and then used to simulate the past and future mass balance. Sensitivity tests will be performed by raising the rain/snow transition, in order to evaluate this impact on each glacier. Finally, a twin experience by comparing this model to a simpler empirical approach will provide valuable clues for the choice of the model complexity to simulate the future change of surface mass balance in a warming context. Thus, this PhD work will provide concrete answers regarding the impact of the rain/snow transition on the glacier mass balance evolution in distinct climatic contexts.