Thèse : Vers une évaluation quantitative de la stabilité des glaciers à partir de la modélisation physi

Sujet de thèse :
Les avalanches de glace associées à l'effondrement de glaciers comptent parmi les aléas les plus spectaculaires dans les zones montagneuses (Kääb et al., 2021). En raison de leur volume important (plusieurs millions de mètres cubes) et de leur longue portée (plusieurs kilomètres), ces événements constituent une menace significative pour les zones habitées. Cependant, la prévision de l'effondrement des glaciers reste difficile, et il n'est actuellement pas possible d'évaluer quantitativement quels glaciers sont susceptibles de s'effondrer. Dans ce contexte, la modélisation physique des écoulements glaciaires peut être utilisée pour évaluer la stabilité actuelle et future de glaciers spécifiques afin de déterminer si une surveillance in-situ doit être mise en place. La modélisation de l'effondrement des glaciers nécessite une description détaillée de l'évolution de la température, du frottement basal, de la fracturation de la glace et du champ de contraintes dans des géométries tridimensionnelles réalistes. Notre groupe de recherche a travaillé à l'élaboration d'un tel modèle en développant le code éléments finis Elmer/Ice, qui inclut la plupart des processus pertinents pour la modélisation de l'effondrement des glaciers. Ce code a été utilisé pour estimer les variations de température futures des glaciers suspendus (Gilbert et al., 2015) et pour réanalyser des effondrements glaciaires notables survenus par le passé, tels que ceux des glaciers d'Aru au Tibet (Gilbert et al., 2018) et du glacier de Birch en Suisse (Brondex et al., en préparation). Ces études soulignent l'importance des interactions entre les parties gelées et dégelées à la base d'un glacier dans son évolution vers un état instable, et montrent comment la rugosité du lit à plusieurs échelles contrôle la redistribution des contraintes à la suite d'une perturbation, déterminant ainsi la capacité du glacier à maintenir l'équilibre global des forces. Cependant, plusieurs facteurs inconnus, notamment concernant la valeur de paramètres critiques, restent à élucider afin d'obtenir une estimation fiable du risque d'effondrement glaciaire. En particulier, il manque une description précise, basée sur l’observation, de la manière dont la concentration des contraintes endommage la glace jusqu'à la rupture. De plus, les changements de frottement qui se produisent lors de la transition d'une interface glace-roche gelée à une interface dégelée sont mal quantifiés, alors qu'ils sont essentiels pour évaluer la stabilité des glaciers dans un contexte de réchauffement climatique.
L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique capable de prédire l'effondrement des glaciers en déterminant les paramètres inconnus grâce à la réanalyse de plusieurs effondrements observés par le passé. La recherche s'attachera à définir des critères de rupture réalistes de la glace, ainsi qu'à modéliser avec précision les variations transitoi
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