Un modèle Maxwell-élasto-fragile pour la déformation et dérive de la banquise

• Main Author: Dansereau, Véronique
• Other Authors: Université Grenoble Alpes (ComUE), Weiss, Jérôme, Saramito, Pierre
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2016
• Subjects: Déformation de la banquise; Rhéologie Maxwell-Élasto-Fragile; Mécanique élasto-Fragile; Intéractions élastiques; Relaxation visqueuse; Méthodes Garlerkin discontinues; Sea ice deformation; Maxwell-Elasto-Brittle rheology; Brittle mechanics; Elastic interactions; Viscous stress relaxation; Discontinuous Galerkin methods; 500; 510; 530; 550; Arctique*; banquise; Sea ice
• Online Access: http://www.theses.fr/2016GREAU003/document

De récentes analyses statistiques de données satellitales et de bouées dérivantes ont révélé le caractère hautement hétérogène et intermittent de la déformation de la banquise Arctique, démontrant de ce fait que le schéma rhéologique visco-plastique utilisé traditionnellement en modélisation climatique et opérationnelle ne simule pas adéquatement le comportement dynamique des glaces ainsi que les efforts mécaniques en leur sein.Un cadre rhéologique alternatif, baptisé "Maxwell-Élasto-Fragile" (Maxwell-EB) est donc développé dans le but de reproduire correctement la dérive et la déformation des glaces dans les modèles continus de la banquise à l'échelle régionale et globale. Le modèle se base en partie sur un cade de modélisation élasto-fragile utilisé pour les roches et la glace. Un terme de relaxation visqueuse est ajouté à la relation constitutive d'élasticité linéaire ainsi qu'une viscosité effective, ou "apparente", laquelle évolue en fonction du niveau d'endommagement local du matériel simulé, comme son module d'élasticité. Ce cadre rhéologique permet la dissipation partielle des contraintes internes par le biais de déformations permanentes, possiblement grandes, le long de failles (ou "leads") lorsque le matériel est fortement endommagé ainsi que la conservation de la mémoire des contraintes associées aux déformations élastiques dans les zones où le matériel reste relativement peu endommagé.The schéma numérique du modèle Maxwell-EB est basé sur des méthodes de calcul variationnel et par éléments finis. Une représentation Eulérienne des équations du mouvement est utilisée et des méthodes dites Galerkin discontinues sont implémentées pour le traitement des processus d'advection.Une première série de simulations idéalisées et sans advection est présentée, lesquelles démontrent que la rhéologie Maxwell-Élasto-Fragile reproduit les caractéristiques principales du comportement mécanique de la banquise, c'est-à-dire la localisation spatiale, l'anisotropie et l'intermittence de la déformation ainsi que les lois ...