Modélisation hybride des changements de stabilité des terrains de pergélisol – PERMACHANGE

Le pergélisol est un sol gelé en profondeur de manière permanente, couvrant un quart des terres de l’hémisphère Nord. Du fait du réchauffement climatique, ce pergélisol dégèle rapidement, ce qui entraîne des impacts importants sur les environnements et les sociétés arctiques, avec à la clé des coûts potentiels qui pourraient aller jusqu’à plusieurs centaines de milliards d’euros pour y maintenir les activités humaines clés au cours de ce siècle. Par ailleurs, le dégel du pergélisol entraîne des rétroactions importantes sur le climat, comme l'émission massive de gaz à effet de serre. Pour mitiger ces impacts et contrôler ces coûts, anticiper au mieux le dégel du pergélisol est crucial, d’ou l’intérêt de la simulation numérique pour ces applications. Néanmoins ce type de modélisation est d’une extrême difficulté du fait de la complexité de la physique impliquée, fortement non-linéaire et fortement couplée. Le projet PERMACHANGE vise à gagner plusieurs ordres de grandeur de performance pour la simulation numérique de la dynamique thermo-hydro-mécanique des pergélisols. Il s’agira d’appliquer le nouveau paradigme de modélisation du jumeau hybride développé au PIMM à l’outil de simulation massivement parallèle permaFoam développé au GET (projet HiPerBorea, hiperborea.omp.eu), puis de chaîner le modèle thermo-hydrique avancé ainsi obtenu avec un modèle surrogate de mécanique des sols avec gel/dégel développé à Navier. Grâce au workflow développé, des simulations de dynamique du pergélisol quantitatives, en temps réels et avec estimation des incertitudes deviendront possible aux échelles d’intérêt. Ces avancées permettront l’utilisation opérationnelle de ce type de modélisation pour les problèmes d’ingénieurie et d’aménagement du territoire liés au dégel du pergélisol, comme la déstabilisation des infrastructures surjacentes ou les impacts sur les ressources en eau.