Quantification d'incertitudes et validation de méthodes d'assimilation de données pour un modèle de calotte polaire : application à un glacier à terminaison marine groenlandais Upernavik Isstrøm

• Main Author: Jager, Eliot
• Other Authors: Université Grenoble Alpes, Gillet-Chaulet, Fabien, Champollion, Nicolas, Mouginot, Jérémie
• Format: Thesis
• Language: French
• Published: 2023
• Subjects: Dynamique glaciaire; Calibration; Modélisation; Méthode d'ensemble; Quantification d'incertitudes; Validation; Ensemble method; Ice sheet dynamics; Modeling; Uncertainty quantification; 530; Greenland; Upernavik Isstrøm; glacier; groenlandais; Ice Sheet; Upernavik
• Online Access: http://www.theses.fr/2023GRALI107

Cette thèse aborde le défi majeur de l'estimation de l'élévation future du niveau moyen des mers à travers la quantification de la perte de masse des calottes polaires due au changement climatique en cours. Les incertitudes associées à ces estimations sont significatives, variant de 0.5 à plus de 1.5 mètre en 2100. Ces incertitudes résultent principalement du manque d'observations sur l'état actuel des calottes polaires et leurs interactions avec l'atmosphère et l'océan, appelées forçages. Cependant, la croissance du nombre de données satellites offre de nouvelles perspectives, et cette thèse vise deux objectifs clés pour leur utilisation : évaluer la capacité des modèles de calottes polaires à reproduire ces données sur plusieurs décennies, puis explorer des moyens d'utiliser ces données pour réduire les incertitudes liées à la future élévation du niveau de la mer.Pour répondre à nos objectifs, nous nous sommes intéressés à Upernavik Isstrøm, un glacier émissaire côtier, et simulé avec le modèle de calotte Elmer/Ice. Nous avons développé une méthode d'initialisation, qui permet de prendre en compte les incertitudes du modèle (paramètres, géométrie initiale, forçages) au travers de simulations d'ensembles et qui permet au modèle de calotte utilisé de reproduire les observations passées de changement de vitesse et d'élévation grâce à la calibration par méthode inverse de la friction (frottement). Pour cela, la paramétrisation de la friction du modèle doit prendre en compte l'effet de l'hydrologie sous-glaciaire qui, lorsque le front recule, amène plus d'eau sous-glaciaire en amont du glacier et lubrifie le contact de celui-ci au niveau du socle. Sans la prise en compte de cet effet, le modèle est incapable de reproduire l'augmentation de vitesse observée. Dans un deuxième temps, nous avons continué dans le futur les simulations de l'ensemble des membres, en ajoutant aux incertitudes du modèle celles liées au forçage futur : scénario d'émission de gaz à effet de serre, incertitudes des modèles de climat et ...