Mesure, analyse et modélisation des propriétés physiques du
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Mesure, analyse et modélisation des propriétés physiques du
LGGE - Séminaire de deuxième année Mesure, analyse et modélisation des propriétés physiques du manteau neigeux 9 février 2012, 14h00, salle L. Lliboutry Doctorant : Carlo Carmagnola1,2 Directeurs de thèse : Florent Domine2,3, Samuel Morin1 1 Météo France/CNRS, CNRM-GAME, Centre d’Etudes de la Neige, Grenoble, France CNRS - UJF Grenoble, LGGE, Grenoble, France 3 CNRS, UMI Takuvik, Université Laval, Québec (QC), Canada 2 La neige au sol est un matériel poreux assez complexe constitué d’un ensemble de grains de formes et tailles différentes. Tous ces cristaux de glace subissent au cours du temps une évolution (métamorphisme) qui transforme le manteau neigeux dès sa formation jusqu’à sa fonte et qui résulte de l’action de nombreux paramètres mécaniques et thermodynamiques. Améliorer la compréhension et la représentation de ces processus dans les modèles numériques de manteau neigeux est un pré requis indispensable pour étudier les interactions entre le climat et la cryosphère à toutes les échelles de temps et d’espace. La surface spécifique de la neige (SSA) est l’une des variables physiques qui permettent de caractériser ce phénomène, car elle change de façon prévisible au cours du métamorphisme. Elle représente la surface totale de glace accessible au gaz pour un volume donné de neige et elle est directement liée au rayon optique. A ce titre, elle joue donc un rôle clef pour le calcul du bilan énergétique de surface du manteau neigeux. Le travail de thèse vise à étudier ces processus physiques et se compose de deux parties complémentaires : les mesures sur le terrain des variables (notamment la SSA) qui permettent de décrire le métamorphisme de la neige et la modélisation de leur évolution au cours du temps. Deux campagnes de mesures ont été réalisées : la première sur la calotte glaciaire groenlandaise (Summit, mai et juin 2011, dans le cadre d’une campagne IPEV en collaboration avec la NSF) et la deuxième (encore en cours) dans un site de moyenne altitude dans les Alpes françaises (col de Porte, hiver 2011/2012, dans le cadre du projet LEFE QUASPPER). Les données stratigraphiques, de densité et de SSA collectées à Summit ont permis de simuler les propriétés optiques de la surface de neige (albédo) à partir de ses propriétés physico-chimiques internes, en utilisant un modèle de transfert radiatif. Au col de Porte, l’évolution de la SSA au cours de cette saison est mesurée à l’aide de l’instrument ASSSAP (conçu et développé au LGGE) et mise en relation avec le profil de résistance à l’enfoncement mesuré à l’aide du SnowMicroPen et de la stratigraphie conventionnelle du manteau neigeux. Toutes les données acquises vont permettre d’améliorer la description du métamorphisme de la neige dans le modèle d’évolution du manteau neigeux Crocus. Pour ce faire, un modèle simplifié de manteau neigeux couplé à un algorithme d’évolution de la SSA a été développé. Il permettra de tester les différentes paramètres et lois physiques à intégrer dans le modèle Crocus et pourra être validé et amélioré grâce aux données expérimentales.