Géométrie discrète et mathématiques appliquées pour la métamorphose de neige – DigitalSnow

Le projet est issu de discussions avec des chercheurs du Centre d'Etude de la Neige de météofrance travaillant sur l'analyse de neige. Lors d'une chute de neige, les cristaux de neige s'accumulent sur le sol et forment un structure poreuse complexe composée d'air, d'eau sous forme vapeur, de glace et parfois d'eau sous forme liquide. Une fois sur le sol, la neige se transforme au cours du temps en fonction de paramètres physiques liés à l'environnement. Ce processus, appelé métamorphose, peut apparaître sous différentes forme : la métamorphose de neige humide, la métamorphose isothermique, et la métamorphose liée au gradient de température dans le milieu. Dans un environnement de montagne, ces métamorphoses sont généralement suivies d'une compression liée à la gravitation. Bien que ces phénomènes soient très connus, peu de modèles physiques permettent de les expliquer et de les simuler. Une meilleure compréhension de ces phénomènes sur des micro-structures de neige est cruciale pour modéliser un manteau neigeux à plus large échelle et pour obtenir des modèles de prévision météorologique de neige plus fiable. L'objectif principal du projet est de fournir des outils mathématiques et géométriques pour l'analyse de métamorphose de micro-structures de neige une fois que ces dernières ont été acquises par des techniques de tomographie. Plus précisément, il s'agira de proposer une modélisation mathématique fine des phénomènes physiques, d'exprimer des schémas numériques de métamorphose et d'utiliser des outils de géométrie discrète afin de manipuler, d'analyser et de déformer des images 3-D de très grande résolution (jusqu'à 2048 au cube). L'approche multidisciplinaire envisagée justifie la collaboration envisagée entre le CEN (spécialistes de la physique de la neige), le LAMA (spécialistes de la modélisation mathématique et de géométrie discrète) et le LIRIS (spécialistes de géométrie discrète et de rendu physique).