Assimilation de données pour un modèle d`évolution de calotte polaire

Séminaire Thèse 2ème Année
Mardi 6 Novembre 2012, 14:00
Salle Louis Lliboutry, LGGE
Betrand Bonan
Laboratoire J. Kuntzmann, Grenoble, France
Assimilation de données pour un modèle d'évolution de calotte polaire
Par leurs gains et pertes en masse, les glaciers et calottes polaires jouent un rôle majeur dans
l'évolution du niveau de la mer. Des observations récentes montrent que d'importants changements
dans la vitesse d'évolution des calottes polaires en Antarctique et au Groenland ont lieu. Cela peut
suggérer que des changements irréversibles ont été enclenchés avec des impacts encore mal évalués
sur l'évolution du niveau de la mer. Il existe de nombreux modèles de calottes déterminant
l'évolution de leur épaisseur sur une période de temps donnée. Néanmoins, ces modèles sont
sensibles à de nombreux facteurs, tels la topographie du socle rocheux, le frottement basal ou les
conditions climatiques par exemple, et ces facteurs sont souvent mal connus. Par contre, on dispose
d'un certain nombre d'informations sur la calotte elle-même, telles l'altitude de sa surface, les
vitesses de surfaces, ... . Tirer le meilleur parti des modèles et des observations est l'objet de
l'assimilation de données.
L'objectif de ma thèse est de mettre en place un système d'assimilation de données efficace
pour un modèle d'évolution de calotte polaire grande échelle afin d'estimer au mieux les variables et
données d'entrée mal connues pour permettre de meilleures simulations d'évolution. Nous
commençons tout d'abord nos travaux avec un modèle d'évolution 2D simplifié Winnie (le long
d'une ligne d'écoulement) comme premier pas vers l'assimilation de données avec un modèle 3D,
GRISLI. Malgré sa simplicité, la physique contenue dans Winnie est fortement non linéaire et ce
modèle est un bon prototype pour tester nos méthodes (valider et mesurer la qualité des résultats
obtenus).
Ce séminaire a pour but de faire état de l'avancement des travaux réalisés. Le filtre de
Kalman d'ensemble LETKF [Hunt et al., Physica D, 2007] est introduit dans un cas Winnie SIA
simplifié où l'on recherche uniquement comme variable l'épaisseur de la calotte et comme donnée
d'entrée la topographie du socle rocheux (pas de frottement basal dans ce cas) à l'aide d'observations
sur l'altitude de surface, les vitesses de surface et le volume de la calotte. Afin de tester la validité de
l'approche, plusieurs expériences jumelles (générer des observations à partir d'un run choisi puis
essayer de retrouver l'état de la calotte source de ces observations) sont réalisées. La validité des
résultats obtenus dans ce cadre est étudiée à l'aide de différents diagnostics et critères (critères de
convergence, diagnostics de consistance, ...). Enfin, quelques perspectives sont tracées à partir des
résultats exposés notamment sur la prise en compte et l'assimilation du frottement basal.