LGGE 1999-2001 part1

SOMMAIRE
AVANT PROPOS
ACTIVITES DES EQUIPES
Chapitre 1 : EQUIPE CLIMAT
5
11
15
1. CLIMAT ET ATMOSPHERE AUX ECHELLES DE TEMPS LONGUES 18
1.1. Validité des enregistrements et fonctions de transfert 18 8
1. 1. 1. Piégeage des gaz
1.1.2. Relations isotopeltempérature et méthode de datation
1.2. Variabilité haute résolution des signaux environnementaux : interglaciaires et terminaisons 23
1.2. l. Gaz à effet de serre (CO2, CH4 et Nz0)
1.2.2. Les poussières
1.2.3. Séquences des événements climatiques durant les terminaisons l à IV - Relations Nord-Sud
1.3. Paléo-circulation atmosphérique : modélisation des temps de transport 30
1.4. Développements analytiques 31 1
1.4. l. Automate Exam (EXtraction et Analyse du Méthane dans la glace)
1.4.2. Isotopes du CO et du C02
1.5. Actions transversales 32
1.5.1. La glace de lac dans la carotte de Vostok
1.5.2. Le stade isotopique marin 1 dans la carotte de Vostok
2. EVOLUTION RECENTE DE L'ATMOSPHERE : INFLUENCE ANTHROPIQUE 34
3. CLIMAT ET ENVIRONNEMENT ATMOSPHERIQUE RECENTS ET ACTUELS
EN REGIONS POLAIRES 36
3.1. Analyses météorologiques en régions polaires et « guidage latéral » des modèles 36
3.2. Variabilité climatique récente 37
3.2.1. Variabilité et tendance de fonte antarctique
3.2.2. Précipitations antarctiques et ENSO
3.3. Bilan de masse antarctique 39
3.3. l. Mesures de terrain
3.3.2. Modélisation climatique
3.4. Interactions surface-atmosphère dans les hautes latitudes Nord continentales 40
3.5. Caractéristiques physiques de la neige en surface des calottes de glace 42
3.5.1. Caractérisation de la neige par traitement d'images numériques
3.5.2. Modélisation numérique du manteau neigeux polaire
3.5.3. Télédétection de la surface des calottes polaires
3.6. Traceurs et chimie atmosphériques 43
4. CLIMAT DU XXIEME
SIECLE A HAUTES LATITUDES 44
Chapitre 2 : EQUIPE CHIMIE 49
1. OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ET FIL CONDUCTEUR DE L'ACTIVITE 51
2. DEVELOPPEMENT DE L'ANALYSE DE NOUVEAUX TRACEURS 52
1

3. LES ARCHIVES GLACIAIRES 53
3.1. Les carottes de glace polaire 53
3.1.1. EPICA
3.1.2. VOSTOK
3.2. Les carottes Alpines 55
3.3. Les carottes Andines 58
4. RELATION « AIR-NEIGE » ET IMPACT DU MANTEAU NEIGEUX SUR LA CHIMIE DE
L'ATMOSPHERE 59
4. 1. Etudes des nuages glacés au Puy de Dôme 59
4.2. Impact du manteau neigeux sur la chimie de l'atmosphère 60
4.3. Etudes en laboratoire 65
5. ETUDES DE L'ATMOSPHERE ACTUELLE 66
5.1. Etudes atmosphériques à Dumont d'Urville (zone côtière Antarctique) 66
5.2. Etudes atmosphériques à Summit (Groenland Central) et dans l'Arctique Européen 69
5.3. Etudes atmosphériques dans les vallées alpines 71
6. MODELISATION DE LA CHIMIE DE L'ATMOSPHERE 74
Chapitre 3 : EQUIPE METAUX LOURDS 79
1. CADRE GENERAL 81
2. ARCHIVES GLACIAIRES DES METAUX LOURDS 82
2.1. Terre de Coats, Antarctique 82
2.2. Autres sites antarctiques 86
2.3. Sajama, Bolivie 86
2.4. Groenland et Alpes 87
2.5. Autres archives 87
3. SPECIATION DE MERCURE DANS L'AIR, LE NUAGE ET LES PRECIPITATIONS
NEIGEUSES 88
3.1. Extension des bases de données françaises en TGM (Total Gaseous Mercury). Surveillance de
l'exposition des populations, évolutions temporelles et spatiales des concentrations en mercure 88
3.1.1. Mesures du mercure gazeux à Champ sur Drac. Influence des sources anthropiques
3.1.2. Mesures en site urbain. Exposition des populations
3.1.3. Mesures en site de fond
3.2. Compréhension des mécanismes de dépôts et d'échange en mercure entre atmosphère et manteau
neigeux 89
3.2.1. Formation des précipitations. Transferts à l'interface liquidelgaz dans les nuages
3.2.2. Transformations photochimiques dans le manteau neigeux
4. QUANTIFICATION DES DEPOTS DE METAUX LOURDS DANS LE MANTEAU 90
NEIGEUX SAISONNIER
Chapitre 4 : EQUIPE RHEOLOGIE DES GLACES
ET MODELISATION DES CALOTTES POLAIRES 97
1. RHEOLOGIE DES GLACES POLAIRES ET MODELISATION DES CALOTTES POLAIRES 99
1.1. Modélisation des calottes polaires éléments du système climatique 100
1.1.1. Dynamique de l'Antarctique
1.1.2. Modélisation de la déglaciation des calottes de l'Hémisphère Nord
2

1.2. Modèle de calotte polaire intégrant l'anisotropie de la glace 105
1.2.1. Modèles pour le comportement anisotrope et pour l'évolution des textures
1.2.2. Simulation d'un écoulement de glace présentant une anisotropie induite évolutive
1.2.3. Ecoulement de la glace anisotrope aux alentours du forage de Dôme C (Antarctique)
1.2.4. Modélisation basée dur l'hypothèse de la couche mince
1.2.5. Comparaison méthodes d'homogénéisation/éléments-finis
1.3. Mécanismes physiques de la déformation, rhéologie des glaces polaires 107
1.3. l. Déformation de la glace aux faibles contraintes ; rôle de la migration des joints de
grains
1.3.2. Caractérisation de la microstructure des glaces par diffraction X
1.3.3. Simulation de l'évolution des textures par l'approche auto-cohérente
1.3.4. Simulation de l'évolution des textures par l'approche auto-cohérente : rôle de la recristallisation
par rotation
1.3.5. Microstructure des glaces polaires
1.3.6. Déformation du monocristal de glace
1.3.7. Déformation viscoplastique et dynamique collective des dislocations
2. ENDOMMAGEMENT, FRACTURATION DE LA GLACE ET INTERACTION GLACE-
STRUCTURE 112
2.1. Déformation, fracture et fragmentation de la glace : propriétés et lois d'échelle 112 2
2.1.1. Surfaces et fronts de rupture
2.1.2. Réseaux de fractures et fragmentation
2.1.3. Dynamique et fracturation d'un glacier
2.2. Etude du frottement glace-élastomère 114
2.3. Comportement ductile de la neige 115
Chapitre 5 : EQUIPE GLACIERS 119
1. AXES DE RECHERCHE ET EVOLUTION DE L'EQUIPE 121
1.1. Axes de recherches et rappel des objectifs
1.2. Evolution de l'équipe depuis 1999
2. SENSIBILITE DES BILANS DE MASSE GLACIAIRES AUX VARIATIONS
CLIMATIQUES ET EVOLUTION DES BILANS DE MASSE DANS LES ALPES
FRANCAISES DEPUIS LE DEBUT DU 20EME
SIECLE 122
3. ANALYSE STATISTIQUE DES DISTRIBUTIONS SPATIALES ET TEMPORELLES DES
SERIES DE BILANS DE MASSE DES GLACIERS ET DES CALOTTES POLAIRES DE
L'HEMISPHERE NORD 123
4. REPONSE DES MASSES GLACIAIRES ARCTIQUES AU CHANGEMENT CLIMATIQUE 124
5. RISQUES NATURELS D'ORIGINE GLACIAIRE 125
6. DYNAMIQUE DES GLACIERS TEMPERES 126
7. ANALYSE DES BILANS DE MASSE EN ANTARCTIQUE A PARTIR DES
RADIOELEMENTS 127
7.1. Dronning Maud Land 127
7.2. Terra Nova - Dôme Concordia 127
7.3. Caractérisation du pic radioactif de 1955 127
8. SEDIMENTS LACUSTRES 128
8.1. Alpes 128
8.2. Guyane : Le programme « Mercure Guyane » (1998-2001) 128
3

9. FLUX RADIOELEMENTS 129
9.1. Antarctique
9.2. Guyane : Mise en place de la station de Petit Saut en juillet 1999-premiers résultats
9.3. Banque de données
10. BILANS D'ENERGIE ET BILANS DE MASSE SUR LES GLACIERS ANDINS 130
10.1 Bilans d'énergie du glacier Zongo, Bolivie (thèse de P. Wagnon, soutenue en avril 1999, dirigée
par L. Reynaud et P. Ribstein)
10.2 Bilans d'énergie de haute altitude des glaciers tropicaux
10.3 Bilans d'énergie des glaciers tropicaux (Bolivie et Equateur)
10.4 Bilans d'énergie de la couverture neigeuse des Andes tropicales
Chapitre 6 - SERVICES TECHNIQUES 135
PUBLICATIONS (Revues du Rang A) et THESES 145
ENSEIGNEMENT ET DIFFUSION DE L'INFORMATION 161
FORMATION PERMANENTE 171
HYGIENE ET SECURITE 181
4