Orientation selective grain sublimation–deposition in snow under temperature gradient metamorphism observed with diffraction contrast tomography

• Published in: The Cryosphere
• Main Authors: Granger, Rémi, Flin, Frédéric, Ludwig, Wolfgang, Hammad, Ismail, Geindreau, Christian
• Other Authors: Laboratoire sols, solides, structures - risques Grenoble (3SR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Centre d'Etudes de la Neige (CEN), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Matériaux, ingénierie et science Villeurbanne (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Synchrotron Radiation Facility Grenoble (ESRF), ANR-19-CE01-0009,MiMESis-3D,Métamorphoses et propriétés de la neige à partir d'images 3D : expérimentation et simulation micro-échelle pour une meilleure compréhension des mécanismes impliqués(2019)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2021
• Subjects: [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials; [SDU.STU.ME]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Meteorology; The Cryosphere
• Online Access: https://hal.science/hal-03442594; https://hal.science/hal-03442594/document; https://hal.science/hal-03442594/file/tc-15-4381-2021.pdf; https://doi.org/10.5194/tc-15-4381-2021

International audience In this study on temperature gradient metamorphism in snow, we investigate the hypothesis that there exists a favourable crystalline orientation relative to the temperature gradient, giving rise to a faster formation of crystallographic facets. We applied in situ time-lapse diffraction contrast tomography on a snow sample with a density of 476 kg m−3 subject to a temperature gradient of 52°Cm−1 at mean temperatures in the range between −4.1 and −2.1°C for 3 d. The orientations of about 900 grains along with their microstructural evolution are followed over time. Faceted crystals appear during the evolution, and from the analysis of the material fluxes, we observe higher sublimation–deposition rates for grains with their c axis in the horizontal plane at the beginning of the metamorphism. This remains the case up to the end of the experiment for what concerns sublimation while the differences vanish for deposition. The latter observation is explained in terms of geometrical interactions between grains.