CE01 - Terre fluide et solide

Cadre numérique pour la prévision de l'évolution des glaciers – MAGIC

MAGIC

The MountAin GlacIer foreCast framework

Prévision de l'évolution des glaciers

Le retrait généralisé des glaciers est un effet marquant du changement climatique. Ce déclin va se poursuivre à l'avenir avec des<br />conséquences sociales importantes.<br /> Le but de ce projet est de fournir un cadre numérique robuste pour la modélisation passée et future de l'évolution des glaciers et de réduire les incertitudes liées à l'état initial et aux forçages.<br />Le modèle développé sera utilisé pour ré-analyser et prévoir l'évolution de glaciers dans des régions aux conditions climatiques variées

Nous nous intéresserons principalement à deux sources d'incertitude
(i) nous améliorerons et développerons les méthodes d'assimilation de données afin de mieux contraindre la topographie basale et les paramètres du modèle pour une meilleure représentation de l'état actuel et de la dynamique de l'écoulement
(ii) nous implémenterons des modèles avancés de bilan de masse de surface qui montrent des relations stables sur des échelles de temps multidécennales

Enfin, basé sur la modélisation d'ensemble, le modèle permettra de mieux quantifier la propagation des différentes sources d'incertitude.

Les développements méthodologiques pour l'assimilation de données sont en cours de développement et de test sur des applications synthétiques.
Différents modèles de bilan de masse de surface ont été calibré s et validés pour le glacier de Schiaparelli en Patagonie.
Nous avons déjà réalisé les premières simulations 3D à l'échelle du massif du Mont-Blanc.

Le modèle sera validé sur la période récente avec les observations satellitaires disponibles. Ceci permettra d'affiner les prévisions faites pour 2100.

Développement logiciel:
- Développement du logiciel libre Elmer/Ice

Communications:
- Cook, S. and Gillet-Chaulet, F.: 2D sequential data assimilation in Elmer/Ice with Stokes, EGU General Assembly 2021, online, 19–30 Apr 2021, EGU21-105, doi.org/10.5194/egusphere-egu21-105, 2021.

Le recul général des glaciers dans le monde est devenu un symbole pour illustrer les effets du réchauffement de la planète. Les modèles prévoient que cette disparition se poursuivra et qu'elle participera de manière significative à l'élévation du niveau moyens des océans. Le déclin des glaciers peut également induire des changements dans la répartitions des ressources régionales en eau douce, exposant certains endroits à un risque élevé de stress hydrique au cours de l’année. De meilleures projections du recul des glaciers sont donc essentielles en termes d'impact côtier, de gestion de l'eau et de risques hydro-glaciologiques.
L'objectif général du projet MAGIC est de fournir un cadre numérique pour améliorer les projections passées et futures du volume des glaciers. Basé sur une approche physique fondée sur le modèle d'écoulement glaciaire Elmer/Ice, ce cadre permettra de réduire trois sources d'incertitude potentiellement importantes. Anticipant la croissance des observations provenant de la télédétection par satellite, nous améliorerons et mettrons au point des méthodes d'assimilation de données robustes pour déduire la topographie basale des glaciers et calibrer les paramètres du modèle d'écoulement. Ceci conduira à une meilleure représentation de l'état initial et de la dynamique des glaciers. Le modèle d'écoulement sera couplé à un modèle amélioré de bilan de masse de surface présentant une paramétrisation de la fonte de surface stable sur des échelles de temps pertinentes de plusieurs décennies. Basé sur des simulations d'ensemble, les prévisions permettront de mieux quantifier l'interaction et la propagation de ces incertitudes.
Afin de valider et démontrer l’efficacité de notre approche, nous ré-analyserons et prévoirons l'évolution de deux glaciers dans les Alpes françaises et d’un glacier dans la Cordillère de Darwin (Chili). Ces sites ont été choisis en raison de la disponibilité d'observations in situ et par télédétection et parce que, pour ces deux zones, l'écoulement joue un rôle important dans l’évolution des glaciers. Les deux sites serviront en outre de banc d’essai pour examiner l'applicabilité, la performance et la robustesse du cadre de modélisation dans des conditions climatiques et des paramètres dynamiques différents.

Les deux groupes de l'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) de Grenoble et de l'Institut de Géographie de l'Université d'Erlangen-Nuremberg (FAU) apportent une expertise complémentaire pour conduire les développements majeurs du modèle Elmer/Ice et l'appliquer aux régions proposées.

Coordination du projet

Fabien Gillet-Chaulet (Institut des Géosciences de l'Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IGE Institut des Géosciences de l'Environnement
FAU University of Erlangen-Nuremberg / Institute of Geography

Aide de l'ANR 271 950 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2020 - 36 Mois

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