Quel est l'impact de l'anisotropie du comportement mécanique de la glace des glaciers sur leur écoulement ?

What is the impact of the anisotropic mechanical behavior of ice in glaciers flow?

• Auteur / Autrice : Antonin Hilzheber
• Direction : Maurine Montagnat-rentier, Florent Gimbert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MG - Mécanique, génie civil
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE)

Mots clés

Mots clés libres

Glaciers et changement climatique

Glaciers alpins

Glaciers émissaires

Modélisations à méso et grande échelle

Déformation anisotrope de la glace

Dynamique des glaciers

Ice streams

Meso and large scale modeling

Alpine glaciers

Anisotropic deformation of ice

Glacier dynamics

Glaciers and global warming

Résumé

Les glaciers émissaires qui entourent le Groenland et l'Antarctique, tout comme les glaciers de montagne, sont des sentinelles du climat. Ils s'écoulent rapidement et sont très sensibles à la fonte de surface et aux conditions basales en particulier. Depuis quelques années, des mesures géophysiques et des modèles d'écoulement simplifiés s'intéressent à l'impact du comportement viscoplastique anisotrope de la glace dans cet écoulement (Rathmann et al. 2021, Law et al. 2021, Kuffner et al. 2023). En effet, la glace est un matériau qui possède une très forte anisotropie viscoplastique et qui développe des textures cristallographiques marquées au cours de la déformation et de la recristallisation dynamique, dans les conditions des glaciers et des calottes polaires. C'est en particulier le cas dans les marges cisaillantes, au niveau des zones de transition de l'écoulement des glaciers, dans lesquelles les textures créées pourraient participer à la localisation de l'écoulement. Afin d'améliorer la modélisation de l'écoulement à grande échelle de ces glaciers, et leur interaction avec leur environnement (climat, océan, plateforme de glace, etc.), il est nécessaire de proposer des lois de comportement susceptible de prendre en compte cette anisotropie et son évolution. Nous disposons, à l'IGE, de l'un des modèles d'écoulement grande échelle le plus performant et le plus versatile, Elmer/Ice, et depuis peu, d'un modèle de simulation de l'évolution des textures de la glace (R3iCe) pour des conditions typiques des glaciers concernés (issu du projet ERC RHEOVOLUTION). Enfin, nous avons accès à des mesures géophysiques (sismiques, logger sonique, fibre optique, radar) qui nous permettent de suivre les caractéristiques des glaciers, incluant l'anisotropie élastique (i.e. textures) de la glace (projet ERC REASSESS). Dans cette configuration, le doctorant sera en charge du développement d'une approche permettant de simuler l'anisotropie et son évolution dans les modèles grandes échelles. Ces simulations seront nourries et comparées aux mesures de terrains et des approches d'optimisation pourront être mises en place. Il s'agira d'évaluer, au final, l'impact relatif de l'anisotropie du comportement mécanique et de son évolution sur l'écoulement des glaciers rapides.

The ice stream that surround Greenland and Antarctica, like the mountain glaciers, are sentinels of the climate. They flow rapidly and are highly sensitive to surface melting and basal conditions in particular. In recent years, geophysical measurements and simplified flow models have focused on the impact of the ice's anisotropic viscoplastic behaviour on this flow (Rathmann et al. 2021, Law et al. 2021, Kuffner et al. 2023). Ice is a material with a very high viscoplastic anisotropy and develops marked crystallographic textures during deformation and dynamic recrystallization under the conditions of glaciers and polar ice caps. This is particularly the case in shear margins, in the transition zones of glacier flow, where the textures created could help to localise the flow. In order to improve the modelling of the large-scale flow of these glaciers, and their interaction with their environment (climate, ocean, ice shelf, etc.), it is necessary to propose behaviour laws that can take this anisotropy and its evolution into account. At the IGE, we have one of the most powerful and versatile large-scale flow models, Elmer/Ice, and since more recently, a model for simulating the evolution of ice textures (R3iCe) for conditions typical of the glaciers concerned (from the ERC RHEOVOLUTION project). Finally, we have access to geophysical measurements (seismic, sonic logger, fibre optics, radar) that enable us to monitor the characteristics of the glaciers, including the elastic anisotropy (i.e. textures) of the ice (ERC REASSESS project). In this configuration, the PhD student will be responsible for developing an approach for simulating the ice anisotropy and its evolution in large-scale models. These simulations will be compared with field measurements, and optimisation approaches may be implemented. In the end, the aim will be to assess the relative impact of the anisotropy of the mechanical behaviour and its evolution on the flow of fast-moving glaciers.