Observations et modélisation de la neige soufflée en Antarctique

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Observations et modélisation de la neige soufflée en Antarctique

Alexandre Trouvilliez

To cite this version:

Alexandre Trouvilliez. Observations et modélisation de la neige soufflée en Antarctique. Sciences de

la Terre. Université de Grenoble, 2013. Français. �NNT : 2013GRENU023�. �tel-01072241�

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**Introduction...1** !

1 ! ChapitreI:Principesgénéraux,mesuresetmodélisationsrégionalesdutransportde **neigeparlevent...*5** !

1.1 ! La%neige%sous%toutes%ses%formes%...%6 !

1.1.1 ! La!formation!des!différents!types!de!cristaux!...!6 !

1.1.2 ! Modification!des!cristaux!lors!de!leur!chute!...!7 !

1.1.3 ! Le!manteau!neigeux!et!la!métamorphose!des!cristaux!...!7 !

1.2 ! Le%vent%et%la%structure%de%l’atmosphère%...%8 !

1.2.1 ! Structure!générale!de!l’atmosphère!...!8 !

1.2.2 ! La!troposphère!et!la!couche!limite!atmosphérique!...!9 !

1.2.3 ! Les!vents!dans!la!couche!de!surface!...!10 !

1.3 ! Le%transport%de%neige%par%le%vent%...%14 !

1.3.1 ! La!vitesse!de!frottement!seuil!...!14 !

1.3.2 ! Les!différents!modes!de!transport!...!17 !

1.3.3 ! Les!quantités!transportées!...!20 !

1.4 Rétroaction%du%transport éolien%sur l’écoulement ...25

1.4.1 ! Modification!de!la!surface!de!neige!pendant!le!transport!...!25 !

1.4.2 ! Rétroaction!dans!la!couche!de!saltation!...!28 !

1.4.3 ! Rétroaction!dans!la!couche!de!diffusion!...!30 !

1.5 ! Les%modules%de%transport%de%neige%par%le%vent%...%31 !

1.5.1 ! Les!différents!modèles!numériques!suivant!leurs!applications!...!31 !

1.5.2 ! Le!Modèle!atmosphérique!Régional!...!33 !

1.6 ! Les%mesures%de%transport%éolien%de%neige%en%milieu%naturel%...%42 !

1.6.1 ! Les!pièges!à!neige!...!43 !

1.6.2 ! Les!instruments!optiques!...!47 !

1.6.3 ! Les!«!instruments!impacts!»!...!49 !

1.6.4 ! Les!capteurs!de!champs!électriques!...!51 !

1.6.5 ! Limites!des!capteurs!...!52 !

1.7 ! Synthèse%du%Chapitre%I%...%52 !

2 ! ChapitreII:*Instrumentschoisisetvaliditédesmesuresdetransportdeneigeparle **vent,intercomparaisonmenéesurlesiteexpérimentalduColduLacBlanc...*53** !

2.1 ! De%la%nécessité%d’une%nouvelle%campagne%antarctique%...%53 !

2.1.1 ! Les!contraintes!de!modélisation!...!53 !

2.1.2 ! Les!précédentes!campagnes!en!Antarctique!...!53 !

2.2 ! Le%choix%du%capteur%...%56 !

2.2.1 ! Les!contraintes!du!milieu!polaire!...!56 !

2.2.2 Les capteurs envisageables ...56

2.2.3 ! Le!capteur!choisi!:!le!FlowCapt!...!57 !

2.3 ! Capacité%de%mesure%du%transport%éolien%de%neige%des%FlowCapts%...%59 !

2.3.1 ! Le!site!d’étude!...!60 !

2.3.2 ! La!comparaison!de!la!vitesse!des!vents!...!63 !

2.3.3 ! Occurrence!de!transport!...!64 !

2.3.4 ! Quantification!des!flux!...!66 !

2.3.5 ! Résumé!de!la!comparaison!...!73 !

2.4 ! Synthèse%du%Chapitre%II%...%74 !

3 ! **ChapitreIII:*ObservationsenTerreAdélie,installationsetrésultats...75** !

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3.1 ! La%Terre%Adélie,%site%idéal%de%modélisation%et%de%mesures%de%neige%transportée%par%le%

vent%en%Antarctique%...%75 !

3.1.1 ! Présentation!de!la!Terre!Adélie!...!75 !

3.1.2 ! Campagne!de!mesures!avec!les!stations!météorologiques!automatiques!...!79 !

3.1.3 ! Les!mesures!filets!ponctuelles!...!83 !

3.1.4 ! Récapitulatif!des!mesures!...!85 !

3.2 ! Les%résultats%de%l’observatoire%de%neige%transportée%par%le%vent%...%87 !

3.2.1 ! Les!différences!de!fonctionnement!des!FlowCapts!entre!les!Alpes!et! l’Antarctique!...!87 !

3.2.2 ! Variations!de!la!vitesse!de!frottement!seuil!et!de!la!hauteur!de!rugosité!...!90 !

3.2.3 ! L’événementiel!du!transport!éolien!de!neige!en!Terre!Adélie!...!98 !

3.2.4 Evènementiel et vitesse des vents ...102

3.2.5 ! Quantités!transportées!...!105 !

3.2.6 ! Evolution!de!la!vitesse!de!chute!des!particules!après!une!précipitation!...!106 !

3.3 ! Synthèse%%et%perspective%du%Chapitre%III%...%112 !

3.3.1 ! Synthèse!...!112 !

3.3.2 ! Perspectives!...!112 !

4 ! ChapitreIV:*ComparaisonentrelesobservationsenTerreAdélieetlessimulations **avecleModèleAtmosphériqueRégional...116** !

4.1 ! Comparaison%des%observations%et%d’une%simulation%sur%un%point%de%mesure% concernant%l’événementiel%...%116 !

4.1.1 ! Rappel!du!contexte!...!116 !

4.1.2 ! Observations!...!117 !

4.1.3 ! Simulation!du!MAR!...!118 !

4.1.4 ! Résultats!...!121 !

4.1.5 ! Conclusion!de!la!première!comparaison!...!124 !

4.2 ! Comparaison%des%observations%et%d’une%simulation%sur%trois%points%de%mesure%pour% l’événementiel%et%la%quantification%...%125 !

4.2.1 ! Données!de!comparaison!...!125 !

4.2.2 ! Résultats!...!127 !

4.2.3 ! Conclusions!de!la!deuxième!simulation!...!134 !

4.3 ! Conclusions%du%chapitre%IV%...%135 !

Conclusions et perspectives... 137

**AnnexeA:*LescampagnesdemesuredetransportdeneigeparleventenAntarctique140** ! AnnexeB:Calculdesintervallesdeconfiancepourlavitessedefrottementetlahauteur **derugosité...*143** !

**AnnexeC:Listesdesacronymesetdesnotations...145** !

**AnnexeD:*publicationsetconférences...149** !

**Bibliographie...150** !

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Socle rocheux

accumulation érosion

Bilan de masse de surface

flux de glace

glace posée ligne

d’échouage

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