Apport de la topographie à l'étude des calottes polaires

Apport de la topographie à l'étude des calottes polaires PDF Author: Laurent Testut
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Apport de la topographie à l'étude des calottes polaires

Apport de la topographie à l'étude des calottes polaires PDF Author: Laurent Testut
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Etude des calottes polaires par altimétrie satellitaire

Etude des calottes polaires par altimétrie satellitaire PDF Author: Frédérique Rémy
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Languages : en
Pages : 450

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AFIN D'EXPLOITER LES NOMBREUSES INFORMATIONS CONTENUES DANS LES CALOTTES POLAIRES, ARCHIVES GLACIAIRES DE LA TERRE ET TEMOIN DE L'EVOLUTION CLIMATIQUE, LES MODELES ONT BESOIN DE NOMBREUSES DONNEES A ECHELLE GLOBALE. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CE TRAVAIL EST L'APPORT D'UNE TOPOGRAPHIE FINE, ISSUE DE L'ALTIMETRIE SPATIALE, AUX PROBLEMES DE DATATION ET D'EVOLUTION. AU NIVEAU DE LA GLACIOLOGIE, IL S'AGIT DE DISTINGUER CES TACHES, AU NIVEAU DE L'ALTIMETRIE, DE TIRER PROFIT D'UN INSTRUMENT CONCU POUR L'OCEAN, NOTAMMENT EN COMPRENANT SES LIMITES ET LES ERREURS SPECIFIQUES A NOTRE THEMATIQUE. NOUS MONTRONS QUE, PAR LE CHOIX D'UNE METHODE APPROPRIEE ET SPECIALEMENT ADAPTEE, UNE PRECISION SUBMETRIQUE EST ACCESSIBLE, PERMETTANT DE REMPLIR LES OBJECTIFS. PAR AILLEURS, AFIN DE S'ASSURER DE LA NATURE EXACTE DE LA REFLEXION, (UN ECHO DE VOLUME POUVANT FAUSSER L'INTERPRETATION DE LA HAUTEUR ALTIMETRIQUE), NOUS SOMMES AMENES A ETUDIER L'INTENSITE DU SIGNAL REEMIS PAR LA SURFACE. NOUS MONTRONS ALORS QUE CE PARAMETRE EST TRES FORTEMENT CORRELE AUX VENTS CATABATIQUES ET EN CONSTITUE UNE MESURE, UTILE POUR LES METEOROLOGUES, POUR L'ETUDE DES TRANSPORTS DE NEIGE OU POUR L'INTERPRETATION D'AUTRES CAPTEURS. ENFIN, CETTE ETUDE, DOUBLEE D'UNE ETUDE COMPARATIVE ALTIMETRE-DIFFUSIOMETRE ET ALTIMETRE-RADIOMETRE NOUS ASSURE QUE DANS PLUS DE LA MOITIE DES CAS, LE SIGNAL ALTIMETRIQUE EST DOMINE PAR UN ECHO DE SURFACE; LA HAUTEUR ALTIMETRIQUE CORRESPOND BIEN A L'ALTITUDE DE LA CALOTTE, LA PRECISION OBTENUE LORS DE LA CONSTRUCTION DE CARTE EST DONC TRES ENCOURAGEANTE QUANT AUX OBJECTIFS A ATTEINDRE

Apport de l'altimétrie radar spatiale à l'étude de la neige de la calotte polaire Antarctique

Apport de l'altimétrie radar spatiale à l'étude de la neige de la calotte polaire Antarctique PDF Author: Pascal Lacroix
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Languages : fr
Pages : 146

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La calotte polaire antarctique est constituée d'une épaisse couche de glace surmontée d'un névé d'une centaine de mètres d'épaisseur. Si les observations satellites, avec une couverture quasi-globale du continent, ont permis depuis bientôt 40 ans de fournir de nombreuses informations sur sa topographie et quelques propriétés de sa surface, la connaissance de son manteau neigeux est encore très limitée. Depuis 2002 et le lancement de ENVISAT, on dispose d'un altimètre radar qui couvre 80% de la calotte polaire Antarctique, dont la particularité est d'acquérir des signaux à deux fréquences différentes (bande S à 3.2 GHz et bande Ku à 13.6 GHz). Ces deux ondes pénètrent dans le manteau neigeux sur plusieurs mètres et ont des sensibilités aux propriétés de la neige différentes. Ainsi, l'idée de cette thèse est d'utiliser cette double information pour retrouver les propriétés du manteau neigeux. On résous cette problématique par une analyse et une modélisation des signaux altimétriques bi fréquences sur la calotte polaire, puis par leur inversion. On se penche tout d'abord sur quelques études de cas pour estimer la sensibilité des signaux aux différentes propriétés de la neige: rugosité de la surface, strates en profondeur, puis que le signal altimétrique est sujet à des variations saisonnières. Un modèle de l'interaction de l'onde avec le manteau neigeux est ensuite réalisé. Le modèle permet d'expliquer les variations saisonnières observées par la densification de la neige en surface. On développe finalement un protocole de mesure de la rugosité de la neige, qui est testé sur un glacier du Spitzberg.

L'Utilisation des isotopes dans l'étude glaciologique des calottes polaires

L'Utilisation des isotopes dans l'étude glaciologique des calottes polaires PDF Author: Claude Lorius
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Languages : fr
Pages : 0

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L'utilisation des isotopes dans l'étude glaciologique des calottes polaires

L'utilisation des isotopes dans l'étude glaciologique des calottes polaires PDF Author: Claude Lorius
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Languages : fr
Pages : 19

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Interactions entre les calottes polaires et la circulation atmosphérique pendant les âges glaciaires

Interactions entre les calottes polaires et la circulation atmosphérique pendant les âges glaciaires PDF Author: Pauline Beghin
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Languages : fr
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La dernière période glaciaire est marquée par la présence de deux grandes calottes boréales recouvrant l'actuel Canada et le nord de l'Eurasie. Ces calottes constituent un élément actif du système climatique en interagissant avec les différentes composantes du système Terre. L'objectif de cette thèse est de déterminer par quels mécanismes les changements de circulation atmosphérique lors du dernier cycle glaciaire induisent potentiellement une téléconnexion entre les paléo-calottes de l'hémisphère nord. L'utilisation d'un modèle couplé climat-calotte simplifié m'a permis de tester séparément l'influence de la topographie et de l'albédo des calottes sur les champs de température et de précipitation lors du dernier cycle glaciaire, et de mettre en évidence le rôle de la circulation atmosphérique dans la synergie entre les paléo-calottes de l'hémisphère nord. Pour étudier plus en détail les mécanismes de cette interaction, l'utilisation d'un modèle de circulation générale s'est avérée nécessaire. J'ai tout d'abord effectué une inter-comparaison des modèles ayant participé à l'exercice PMIP3 pour le dernier maximum glaciaire (DMG). Cette inter-comparaison a permis d'illustrer l'impact des conditions glaciaires sur le décalage du courant-jet en Atlantique Nord et d'établir un lien entre ce décalage et les précipitations au sud de l'Europe. Enfin, à l'aide d'expériences idéalisées menées avec le modèle atmosphérique LMDZ, j'ai pu étudier le rôle de chacune des calottes dans les changements de circulation atmosphérique observés auDMG. Cette étude montre en particulier l'influence notable de la calotte nord-américaine sur le bilan de masse de surface de la calotte eurasienne.

Valorisation des données altimétriques de SARAL/AltiKa pour l'étude de la calotte Antarctique

Valorisation des données altimétriques de SARAL/AltiKa pour l'étude de la calotte Antarctique PDF Author: Aurélie Michel
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Languages : fr
Pages : 185

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L'Antarctique est encore un continent à explorer pour comprendre le climat terrestre, passé, présent et futur. Grâce à l'analyse des carottages, on peut remonter l'histoire du climat terrestre sur plusieurs centaines de milliers d'années. Grâce à l'étude de sa topographie, on peut remonter à la variabilité de son climat, connaître sa dynamique : écoulement de la glace, vêlages d'icebergs. . . Grâce au suivi de la topographie, c'est-à-dire la variation de la hauteur de glace, on peut estimer les pertes et les gains de masses ainsi que la contribution à la hausse du niveau de la mer, pour déduire l'impact sur les océans et les littoraux. Pour explorer ce continent, nous utilisons dans cette thèse l'instrument embarqué sur satellite qu'est l'altimètre. Une onde radar ou laser est envoyée sur le sol et la réflexion de ce signal est enregistrée permettant d'extraire des paramètres pertinents et la hauteur de glace. Les satellites ont pris le relais des expéditions célèbres du XIXème siècle, notamment depuis le lancement du premier altimètre couvrant jusqu'à 82æ S ce continent, embarqué sur la mission ERS-1. Depuis 2013, SARAL marque un changement dans les caractéristiques instrumentales par rapport aux missions précédentes, car elle émet dans une fréquence appartenant à la bande Ka (36.75 Ghz) au lieu des bandes Ku (13.6 Ghz) et S (3.2 Ghz) ce qui implique une interaction avec la surface différente qu'il faut pouvoir comprendre. Avec près de trois ans d'observations, ce manuscrit regroupe les travaux sur le traitement des données altimétriques dans un but de valorisation de la mission SARAL. Nous présentons le contexte géographique et le contexte technique pour montrer les difficultés du traitement des données . En utilisant la méthode des points de croisement que nous expliciterons, nous présentons l'importance de la comparaison de deux missions concomitantes, ENVISAT et ICESat afin d'estimer la profondeur de pénétration en bande Ku de l'onde radar et corriger de cet effet, étude que l'on pourra répéter avec SARAL une fois la mission ICESat-2 lancée. Nous avons adapté une chaîne de calibration et de validation des données sur glace continentale qui nous permet d'établir des diagnostics, des statistiques et des suivis temporels. La pente de la surface joue un rôle prépondérant dans la dégradation de la précision des données. Nous mettons en place un processus de sélection des données altimétriques afin d'augmenter cette précision. Grâce à cette sélection et l'application de la correction de marée océanique, nous quantifions avec des métriques aux points de croisement la performance de la mesure de SARAL sur glace continentale, et nous réduisons l'imprécision de la mesure de plus de 90%. Enfin, grâce aux sorties de notre chaîne de validation, nous décrivons les observations de SARAL sur près de trois ans afin d'apporter une analyse préliminaire cohérente avec la mission précédente qu'est ENVISAT. Nous soulevons les améliorations à apporter pour aller plus loin dans la physique de la mesure. Que ce soit la comparaison avec d'autres missions, l'utilisation de modèles ou des modifications dans l'algorithme d'extraction des paramètres du signal appelé retracking, SARAL apporte de nouvelles perspectives afin que l'évolution de la calotte Antarctique soit connue avec une précision toujours croissante.

Contribution à l'étude du comportement viscoplastique des glaces des calottes polaires

Contribution à l'étude du comportement viscoplastique des glaces des calottes polaires PDF Author: Maurine Montagnat Rentier
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Languages : fr
Pages : 184

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La déformation de la glace des calottes polaires implique des vitesses de déformation inférieures à 10-10 S-1. La glace se déforme essentiellement par glissement intracristallin auquel sont associés les processus de grossissement normal et de recristallisation. La loi de fluage se caractérise par un exposant des contraintes inférieur à 2. Les mécanismes physiques qui interviennent au cours de la déformation de la glace polaire sont étudiés par l'intermédiaire d'un modèle physique basé sur l'équilibre écrouissage/restauration. Des expériences de diffraction des rayons X à hautes énergies sont réalisées sur des monocristaux de la carotte de Vostok (Antarctique). Ces mesures ont permis de caractériser les distorsions du réseau cristallin de ces glaces et de préciser les modes de déformation. Les dislocations géométriquement nécessaires auxquelles sont associées les hétérogénéités de déformation dans les grains sont des dislocations basales de type vis et coin. Nous présentons une étude de la simulation d développement des textures par le modèle viscoplastique auto-cohérent VPSC "1-site" de Lebensohn et Tomé (1993). Ce dernier a été modifié afin d'améliorer la prise en compte des caractéristiques de la déformation inhérentes aux calottes polaires. Une bonne estimation de développement des textures des glaces de Vostok et de GRIP (Groenland) est obtenue. le couplage à un modèle de recristallisation par rotation ne permet pas de montrer un quelconque effet des mécanismes de germination et de grossissement des grains sur le développement des textures. Enfin, une perspective est ouverte sur une simulation de type "n-site", le modèle FFT, permettant de prendre en compte les hétérogénéité de déformation dans les grains, et les interactions entre grains.

Amélioration de la modélisation de la calotte de glace Antarctique à partir de la topographie de la surface

Amélioration de la modélisation de la calotte de glace Antarctique à partir de la topographie de la surface PDF Author: Giuliat Navas
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Languages : fr
Pages : 0

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La modélisation des calottes polaires est importante pour reconstruire l'état passé des calottes, comprendre l'état présent, et prévoir son évolution dans le contexte du réchauffement climatique et de l'élévation du niveau des mers. Les mécanismes qui interviennent dans la dynamique des calottes de glace et qui dépendent du climat sont nombreux, mais pour l'Antarctique il y a deux mécanismes très importants qui s'opposent : L'augmentation de la température qui est supposée entraîner une augmentation de la précipitation et un épaississement de la calotte, et l'intensification de l'écoulement de la glace qui tend à amincir la calotte. Pour étudier ces deux mécanismes, nous avons suivi deux approches : caractériser la calotte à partir des observations directes (c.-à-d. topographie de la surface et les vitesses d'écoulement de glace) ou indirectes (c.-à-d. Flux de bilan). Et la modéliser avec GRISLI (GRenoble Ice Shelf and Land Ice), en prenant en considération la dynamique des fleuves de glace et leurs localisations précises, pour mieux comprendre les mécanismes actifs qui interviennent dans la calotte. Le sujet de la thèse est l'amélioration de la modélisation de la calotte Antarctique à partir des données disponibles. Notamment celles basées sur la première et la deuxième dérivées de la surface (pente et courbures respectivement) pour faire des liens avec le drainage de la glace, et les structures de vitesses de bilan. Ces informations nous ont permis entre autres de développer différentes méthodes pour autoriser les fleuves de glace, qui ensuite ont été introduites dans GRISLI. Nous avons ensuite fait plusieurs études de sensibilité de la calotte sur les localisations des fleuves de glace, les données du flux géothermique et des paramètres qui contrôlent le glissement et la déformation de la glace. Enfin nous avons fait des comparaisons entre les structures observées et modélisées de la calotte, et nous avons vu que le modèle n'est pas loin de reproduire les structures observées.

Contribution à l'étude du comportement viscoplastique des glaces des calottes polaires

Contribution à l'étude du comportement viscoplastique des glaces des calottes polaires PDF Author: Maurine Montagnat Rentier
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Languages : fr
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La déformation de la glace des calottes polaires implique des vitesses de déformation inférieures à 10-10 S-1. La glace se déforme essentiellement par glissement intracristallin auquel sont associés les processus de grossissement normal et de recristallisation. La loi de fluage se caractérise par un exposant des contraintes inférieur à 2. Les mécanismes physiques qui interviennent au cours de la déformation de la glace polaire sont étudiés par l'intermédiaire d'un modèle physique basé sur l'équilibre écrouissage/restauration. Des expériences de diffraction des rayons X à hautes énergies sont réalisées sur des monocristaux de la carotte de Vostok (Antarctique). Ces mesures ont permis de caractériser les distorsions du réseau cristallin de ces glaces et de préciser les modes de déformation. Les dislocations géométriquement nécessaires auxquelles sont associées les hétérogénéités de déformation dans les grains sont des dislocations basales de type vis et coin. Nous présentons une étude de la simulation d développement des textures par le modèle viscoplastique auto-cohérent VPSC "1-site" de Lebensohn et Tomé (1993). Ce dernier a été modifié afin d'améliorer la prise en compte des caractéristiques de la déformation inhérentes aux calottes polaires. Une bonne estimation de développement des textures des glaces de Vostok et de GRIP (Groenland) est obtenue. le couplage à un modèle de recristallisation par rotation ne permet pas de montrer un quelconque effet des mécanismes de germination et de grossissement des grains sur le développement des textures. Enfin, une perspective est ouverte sur une simulation de type "n-site", le modèle FFT, permettant de prendre en compte les hétérogénéité de déformation dans les grains, et les interactions entre grains.