A thermo-mechanical model of evolution for the glacial Antarctic basin Vostok - Byrd Glacier : Sensitivity to poorly known parameters.
Un modèle thermo-mécanique d'évolution pour le bassin glaciaire Antarctique Vostok-Glacier Byrd : Sensibilité aux valeurs des paramètres mal connus.
Résumé
A model of ice flow with coupled velocity-temperature fields and ice-sheet reactions to climatic change is developed and applied to the flow line "Ridge B - Vostok - Byrd Glacier" (East Antarctica). The main processes to be taken into account, the basic equations and a bibliography study are presented in chapter (1). First a tool to interpret ice cores is developed in chapter (II). Velocities are derived from the ice sheet geometry and from accumulation rate. With this velocity field, the temperature field is obtained by solving the time dependent heat equation. The boundary conditions take into account possible melting at the ice base and the temperature distribution in the underlying bedrock. In chapter (III) this tool is used to compute the age of Vostok ice core. It is shown that the main uncertainty on this chronology is due to the poor knowledge of the accumulation rate upstream from Vostok station. Interpretation of the temperature profile measured in the Vostok borehole is also performed, providing information on the geothermal flux and the accumulation rate. The thermal-mechanical model (chapter IV) simulates ice thickness evolution with time. Ice velocity are numerically integrated and coupled with temperature at each time step. An iceshelf model is also developed and grounding line advance and retreat are computed depending on ice sheet and ice shelf dynamics. Sensitivity studies are performed for various model parameters. Variations in Vostok elevation during the last climatic cycle are presented and do not exceed 100 m.
Un modèle d'écoulement de la glace est développé en tenant compte du couplage vitesse-température. Ce modèle permet l'étude des réactions d'une calotte polaire aux variations du climat et est appliqués à la ligne de courant "Ridge B - Vostok - Glacier Byrd". (Antarctique de l'Est). Les processus à prendre en compte, les équations de base ainsi qu'une étude bibliographique sont présentés au chapitre (1). Au chapitre (II) dans le but d'interpréter les forages glaciaires, nous développons un outil dans lequel les vitesses d'écoulement sont déduites de la géométrie de la nappe de glace et de l'alimentation par précipitation. A partir du champ de vitesse ainsi calculé, le champ de température est obtenu en résolvant l'équation de la chaleur dépendant du temps avec des conditions aux limites qui tiennent compte de la fusion éventuelle à la base de la calotte de glace ainsi que de la température dans le socle rocheux. Cet outil est utilisé (chapitre III) pour calculer l'âge de la glace dans le carottage de Vostok. Il apparait que la principale incertitude sur la chronologie vient de la mauvaise connaissance de l'accumulation de glace en amont du forage. Le modèle de température permet également d'interpréter le profil de température mesuré à Vostok et d'en tirer des informations sur le flux géothermique et sur l'accumulation. Le modèle thermo-mécanique (chapitre IV) simule l'évolution de l'épaisseur de glace au cours du temps. Les vitesses d'écoulement sont intégrées numériquement et couplées aux température à chaque pas de temps. Un modèle d'ice-shelf est également développé et les déplacements de la ligne d'échouage sont calculés en fonction de la dynamique de la calotte glaciaire et de celle de l'ice-shelf. Des études de sensibilité sont effectuées pour les divers paramètres du modèle. Les variations d'altitude à Vostok pour le dernier cycle climatique sont obtenues et ne dépassent pas 100 m.