Modélisation de l'action des saisons sur les sols gelés – ModAFroSt

Les sols des domaines périglaciaires sont gelés en permanence ou pendant une grande partie de l'année. La présence et le déplacement d'un front de solidification dans ces sols génèrent des écoulements d'eau souterrains ainsi que des déformations du sol. Ces deux phénomènes sont fortement couplés et sont à l'origine des déformations importantes observées à la surface des sols périglaciaires. Avec le réchauffement climatique, ces flux internes sont modifiés, altérant les paysages, leurs écosystèmes et déstabilisant les infrastructures. Les processus régissant les écoulements d'eau dans les sols partiellement gelés ainsi que ceux qui gouvernent les déplacements de grains à l'origine de la déformation plastique de ces sols, sont encore mal compris car les mécanismes physiques associés ne sont pas encore identifiés. Le but de notre projet est d'identifier ces mécanismes et d'en apporter une compréhension physique par une démarche de modélisation. Différents modèles de sols, allant de matrices poreuses 2D hautement idéalisées à des expériences 3D avec des matériaux granulaires réalistes, partiellement ou complètement saturés en eau et soumis à des gradients de température, seront étudiés expérimentalement afin de mesurer les écoulements d'eau, la dynamique des fronts de glace et les déplacements des grains. Ces mesures micro-mécaniques nous permettront de développer des modèles prédictifs pour les dynamiques observées et d'appliquer ces résultats à des configurations expérimentales reproduisant les conditions naturelles. Grâce à un consortium alliant des physiciens, géomorphologues et géophysiciens, nos résultats permettront d'améliorer de manière décisive notre compréhension des écoulements d'eau et de la déformation des sols dans le domaine périglaciaire, des résultats qui ont un enjeu à l'échelle globale puisque l'hydrologie de ces régions est à présent prise en compte dans les modèles de prédiction du climat.