Etude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace

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Etude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace

Message  Antoine Sejourne le Ven 19 Avr - 15:21

Certaines régions de Sibérie, d’Alaska et du Canada possèdent un pergélisol riche en glace (40 à 80% de glace en volume) qui est particulièrement réactifs aux variations climatiques. Ce pergélisol a intensément fondu au début de l’Holocène entraînant la formation de nombreux lacs thermokarstiques. A l’heure actuelle, en contexte d’augmentation des températures de l’air, la dégradation de ces pergélisols a récemment augmenté. Il a été estimé que la dégradation va s'intensifier et qu’environ 10 à 30 % des plaines arctiques pourront être affectées. Toutefois, l’échelle de temps de la dégradation du pergélisol, les facteurs la déclenchant ainsi que la réponse du pergélisol à la suite de la dégradation sont encore peu contraints. Ces paramètres sont importants pour mieux prédire les impacts de sa dégradation future.

Pour comprendre cela, nous démarrons un programme d’étude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace. Ce projet vise à d’étudier les changements géomorphologiques, hydrologiques et thermiques lors de la dégradation à différentes échelles à partir de l'analyse couplée de plusieurs indicateurs (lacs thermokarstique, talik, glissement dû au dégel). Il s’appuiera sur des études stationnaires longues durées et l’analyse d’images satellites à haute résolution. Le but est de : (i) reconstituer les dégradations passées mais aussi de comprendre la dégradation actuelle et ses conséquences pour prédire les impacts de sa dégradation future ; (ii) déterminer le comportement du pergélisol en profondeur en réponse à cette dégradation superficielle.
Nous nous focalisons dans un premier temps sur la Yakoutie Centrale (Sibérie orientale) qui présente un des pergélisols les plus riches en glace. Ce projet fait l’objet de financements dans le cadre du projet EC2CO, du L-IPSL, de l’ANR CLIMAFLU et du GDR 3062 Mutations polaires (description détaillée du GDR : lire Prog. Avativut par B. Collignon dans le forum Société Arctique).

Antoine Séjourné (Institut des Sciences Géologiques, Wroclaw, Pologne); François Costard, Julien Gargani, Laure Dupeyrat (Laboratoire IDES, Orsay); Emmanuèle Gautier (Laboratoire LGP, Meudon); Christophe Grenier (Laboratoire LSCE, Saclay).

Antoine Sejourne

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Re: Etude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace

Message  Costard le Lun 29 Avr - 12:46

Dans ce programme Antoine tu proposes une étude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace. En terme de mesures et d'instrumentation cela rejoint l'approche méthodologique de Florian Tollé: mesures au scanner, LIDAR (forum Climat , glace ...), celle d'Armelle Decaulne (dendrochronologie)et celle dEmmanuele Gautier sur la Lena (ce forum).

Costard

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Dégradation du pergélisol - apport de la modélisation physique

Message  Marianne Font le Mar 30 Avr - 13:14

Bonjour Antoine,

les mesures que tu projettes de réaliser et les indicateurs que tu proposes de suivre et de quantifier entrent en résonance avec les travaux réalisés en modélisation physique par B. Hurault. Nous travaillons en effet depuis quelques années sur les processus thermiques et hydriques qui contrôlent l’évolution du pergélisol. L'étude préliminaire de Hurault (2011), basée sur la modélisation physique en enceinte de gel, a permis d'identifier et hiérarchiser un certain nombre de processus.
Nous projetons, en collaboration avec François Costard, de réaliser des modèles physiques simplifiés de manière à tester un certains nombres de paramètres.

Par rapport à l'expérience que nous en avons, il reste à tester par exemple :
- l'influence du rayonnement sur le transfert thermique dans les sols tests, selon leurs caractéristiques physiques (granulométrie, masse volumique, perméabilité, émissivité de surface, teneurs en matière organique, en eau, en glace, conductivité hydraulique, diffusivité thermique...), les conditions de température et de précipitations, l'épaisseur de la couche active ;
- les différentes modalités de transfert de chaleur dans les sols gelés : conduction, advection, diffusion, selon les mêmes paramètres.

Le rôle de l'eau doit être mieux précisé :
- l'effet de la cryosuccion qui augmente la quantité d'eau transitant dans le sol, facilitant la constitution de lentilles de glace de ségrégation et modifiant perpétuellement le transfert de chaleur en redistribuant les masses d'eau et de glace ;
- l'impact de la sublimation de l'eau sur l'assèchement de la tranche supérieure des sols expérimentaux ;
- les quantités d'eau mise en jeu et les échanges (apports / évaporation-sublimation) doivent être mieux contrôlés afin de pouvoir prendre en compte les effets de l'enthalpie de fusion de la glace, etc...

Ton expérience terrain peut permettre de sélectionner, dans un premier temps, les paramètres qui paraissent les plus cruciaux dans les observations réalisées.

Marianne Font

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Re: Dégradation du pergélisol - apport de la modélisation physique

Message  Antoine Sejourne le Mar 30 Avr - 15:23

Bonjour
Marianne, tout à fait, les expériences en laboratoire sont très complémentaires aux études de terrain. Benoit Hurault a bien montré que les transferts de chaleur et d’eau sont encore peu contraints dans la nature et que des expériences peuvent permettre de mieux les comprendre et les hiérarchiser. Il serait extrêmement intéressant de pouvoir croiser les deux approches, ces paramètres testés en laboratoire pourront permettre de mieux comprendre certains processus sur le terrain dont nous ne comprenons pas parfaitement.

Par rapport aux questions que nous nous posons sur le terrain, nous cherchons à comprendre comment se produisent les écoulements d’eau dans la couche active et la réponse thermique en profondeur (temporelle et spatiale) du pergélisol suite à un réchauffement. Votre expérience à Caen des expériences en laboratoire est intéressante afin de contraindre ces processus. Il serait possible d’étudier ces processus en fonction de plusieurs paramètres comme la présence d’une couche tampon riche en glace, l’humidité de l’atmosphère ou encore la température et la teneur en glace juste en dessous du toit du pergélisol.

Antoine Sejourne

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Re: Etude à haute résolution temporelle et spatiale de la dégradation du pergélisol riche en glace

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