Titre du stage : Diminution du volume de la glace de mer de l`Océan

Titre du stage : Diminution du volume de la glace de mer de l'Océan Arctique: étude des incertitudes de mesures de l'épaisseur de glace de mer liées à la neige.
Coordonnées et statut des responsables de stage :
-GUERREIRO Kévin (Doctorant, LEGOS): 05 61 33 27 95- [email protected]
-CHEVALLIER Matthieu (Chercheur, CNRM): 05 61 07 98 61 - [email protected]
-FLEURY Sara (Ingénieur, LEGOS): 05 61 33 27 88 [email protected]
Lieu de stage : Essentiellement au LEGOS/OMP en partenariat avec le CNRM.
Contexte du stage :
La glace de mer de l'Océan Arctique a un impact important sur le climat global. Cependant, elle est
encore relativement mal représentée dans les modèles, tout comme ses interactions avec l'atmosphère et l'océan. Depuis 1979, la diminution de l'étendue de la glace de mer dans l'Océan Arctique
a pu être mise en évidence grâce à l'utilisation des satellites radiométriques. Plus récemment, les
scientifiques ont montré qu'en plus de rétrécir, la glace de mer s'amincissait. Ce constat a été rendu
possible grâce aux satellites altimétriques (ICESat, CryoSat2). L'épaisseur de glace de mer est estimée à l'aide de la technique du « freeboard » : elle consiste à mesurer la hauteur de glace émergée
par altimétrie spatiale et à extrapoler l'épaisseur totale en faisant l'hypothèse d'équilibre hydrostatique entre l'océan et la glace (voir figure 1). Néanmoins, pour réaliser ce calcul simple, il est nécessaire de connaître la masse de neige sur la glace de mer. Actuellement, cette information est mal
connue des scientifiques et difficile à mesurer par télédétection. Il s'agit d'une des principales
sources d'incertitude dans l'estimation du volume totale de la glace de mer de l'Océan Arctique.
Figure 1: Schéma d'estimation de l'épaisseur de glace par altimétrie.
Le premier objectif de ce stage est d'évaluer différentes solutions d'estimation de l'épaisseur de
neige sur la glace de mer de l'Océan Arctique en les comparant à des données in situ. Les estimations seront issues de climatologies ainsi que de modèles de diverses complexités. Nous utiliserons
notamment des sorties du modèle d'océan-glace de mer du CNRM, NEMO-GELATO (Voldoire et
al., 2013 ; Chevallier et al., 2013), qui représente également les processus liés à la couverture de
neige sur glace. Le second objectif est d'estimer et analyser les incertitudes liées aux différents jeux
de données de neige sur le calcul d'épaisseur de glace par la méthode du « freeboard ».
Déroulement du stage :
-Bibliographie ; prise en main des outils informatiques (Python ou Matlab) et des différents jeux de
données.
-Étude et comparaison des sorties de modèles (NEMO-GELATO, CROCUS et d'un modèle d'accumulation forcé par des observations – similaire à Kwok and Cunnigham, 2008) et de la climatologie
de Warren et al. (1999) avec les données d'épaisseur de neige des bouées dérivantes issues du programme « Ice Mass Balance » (Richter-Menge et al., 2006).
- Calcul de l'épaisseur de glace à partir du freeboard mesuré par le satellite Cryosat-2 (2009-2015)
et des données de neige issues de chaque source. Comparaison avec des données in situ, évaluation
des incertitudes et analyse des résultats.
-Rédaction du rapport de stage.
Les sorties de modèle seront disponibles au début du stage. Une reconstruction de neige plus récente à l'aide de NEMO-GELATO, produite dans le cadre d'un stage au CNRM sur la même période, pourra éventuellement être utilisée vers la fin du stage pour améliorer les estimations de
d'épaisseur de glace de mer.
UE optionnelles suggérées pour accompagner le stage :
Océanographie côtière (UE 7.3) et Cryosphère (UE 7.5).
Références :
Chevallier, M., Salas y Mélia, D., Voldoire, A., Déqué, M., et Garric, G. (2013). Seasonal forecasts
of the pan-Arctic sea ice extent using a GCM-based seasonal prediction system. Journal of Climate,
26(16), 6092-6104.
Kwok, R., et Cunningham, G. F. (2008). ICESat over Arctic sea ice: Estimation of snow depth and
ice thickness. Journal of Geophysical Research: Oceans (1978–2012), 113(C8).
Richter-Menge, J.A., Perovich, D.K., Elder, B.C., Claffey, K., Rigor, I., Ortmeyer, M., 2006. Ice
mass-balance buoys: a tool for measuring and attributing changes in the thickness of the Arctic seaice cover. Ann. Glaciol. 44, 205–210.
Voldoire, A., et co-auteurs (2013). The CNRM-CM5. 1 global climate model: description and basic
evaluation. Climate Dynamics, 40(9-10), 2091-2121.
Warren, S. G., Rigor, I. G., Untersteiner, N., Radionov, V. F., Bryazgin, N. N., Aleksandrov, Y. I., et
Colony, R. (1999). Snow depth on Arctic sea ice. Journal of Climate, 12(6), 1814-1829.