Vers un système de modélisation régionale océan / calotte / atmosphère – TROIS-AS

Nous utilisons les modèles suivants: NEMO (océan), MAR (atmosphère), et Elmer/Ice (calotte).

Les objectifs techniques suivants seront traités:
- implémentation des interfaces couplées entre les modèles;
- développement d'une méthode originale pour faire fonctionner ensemble les trois composantes.

Nous avons montré qu’à l’intérieur des cavités sous-glaciaires de la Mer d’Amundsen, le volume entrainé par la fonte est 100 à 500 fois plus important que le volume de fonte lui-même. Ceci a pour conséquence de faire remonter une importante quantité de chaleur vers la partie supérieure de la cavité, puis vers la surface libre de l’océan qui est éventuellement couverte de glace de mer (banquise). En conséquence, une augmentation de la fonte sous-glaciaire, telle qu’observée ces dernières décennies, est en mesure de diminuer la quantité de glace de mer le long des fronts de glaciers de la Mer d’Amundsen. Il est donc possible que ceci explique une partie des tendances de décroissance de la banquise observées dans cette région.

Plus d’infos ici en français :
www.ige-grenoble.fr/page-d-accueil/resultats-scientifiques-a-la-une/article/circulation-oceanique-et

Et ici en anglais (plus technique) :
nicojourdain.github.io/projects_dir/trois_as_results_2

Ce projet servira de projet pilote à l'inclusion de calottes dans les modèles de climat globaux CMIP.

Peer reviewed publications:
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Merino N., Le Sommer, J., Durand, G., Jourdain, N. C., Goose, H., Madec, G., Mathiot, P. Impact of increasing Antarctic glacial freshwater release on regional sea-ice cover in the Southern Ocean. Submitted to Ocean Modelling.

Jourdain, N. C., Mathiot, P., Merino, N., Durand, G., Le Sommer, J., Dutrieux, P. and Madec, G. (2016). Ocean circulation and sea-ice thinning induced by melting ice shelves in the Amundsen Sea. J. Geophys. Res. (accepted in Feb. 2017).

Communications:
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IGS Symposium, Wellington, New Zealand, March 2017 : Merino, N., Le Sommer, J., Jourdain, N. C., Durand, G., Goosse, H. Impact of increasing Antarctic glacial freshwater release on regional sea-ice cover in the Southern Ocean.

AGU Fall Meeting, San Francisco, USA, December 2016 : Asay-Davis, X., Galton-Fenzi, B., Gwyther, D., Jourdain, N., Martin, D. F., Nakayama, Y., Seroussi, H. L. Results from ISOMIP+ and MISOMIP1, two interrelated marine ice sheet and ocean model intercomparison projects. See Abstract

FRISP workshop, Kristineberg, Sweden, October 2106 : Jourdain, N. C., Mathiot, P., Merino, N., Durand, G., Le Sommer, J., Dutrieux, P. and Madec, G. Ocean circulation and sea-ice thinning induced by melting ice shelves in the Amundsen Sea.

IGS Symposium, La Jolla, USA, July 2016 : Jourdain, N. C., Mathiot, P., Vlug, A., Le Sommer, J., Durand, G., Merino, N., Spence, P. On the processes affecting melt rates underneath the Amundsen Sea ice shelves.

IGS Symposium, La Jolla, USA, July 2016 : Merino, N., Le Sommer, J., Jourdain, N. C., Durand, G., Goosse, H. Impact of increasing Antarctic glacial freshwater release on regional sea-ice cover in the Southern Ocean.

Rising coastal seas on a Warming Earth II, Abu Dhabi, United Arab Emirates, May 2016 : Jourdain, N. C., Mathiot, P., Vlug, A., Le Sommer, J., Durand, G., Merino, N., Spence, P. On the processes affecting melt rates underneath the Amundsen Sea ice shelves.

La plus grande incertitude sur l’évolution du niveau de la mer au long du 21ème siècle vient de l’Antarctique où les projections climatiques prévoient une augmentation de la production d’icebergs dont l’effet ne sera que partiellement compensé pas l’augmentation des chutes de neige. Les plus grands changements glaciaires auront vraisemblablement lieu au niveau des glaciers de Pine Island et de Thwaites qui se terminent par une plateforme glaciaire flottant sur l’océan. Ces glaciers sont probablement déjà engagés dans une instabilité dynamique déclenchée par une augmentation de la fonte sous leur terminaisons flottantes. Ceci est le résultat d’un réchauffement de la Mer d’Amundsen, probablement lié à des changements de vent à l’échelle régionale et globale. L’importance de plusieurs rétroactions entre l’atmosphère, l’océan et la dynamique glaciaire a été mise en avant dans la littérature.

Les Earth System Models actuels ont de nombreux biais dans la région Antarctique et ils n’incluent ni l’océan sous les plateformes ni la dynamique glaciaire. La capacité de représenter l’océan sous les plateformes est un développement très récent. Les modèles de glaciers se sont aussi améliorés très récemment, et il existe maintenant des modèles 3D capables de simuler l’accélération rapide des glaciers se terminant par une plateforme. Pourtant, ces modèles sont toujours forcés par un taux de fonte imposé de façon simplifiée à la base des plateformes. Ceci bloque les rétroactions et rend les projections trop incertaines. En ce qui concerne l’atmosphère, seuls quelques modèles régionaux dédiés à l’environnement polaire sont capables de simuler la complexité du bilan de masse de surface ainsi que les vents côtiers.

Le projet TROIS-AS vise à construire un système de modélisation régionale pour représenter les processus physiques et les rétroactions aux interfaces océan/plateforme et atmosphère/calotte. Le but est de quantifier la contribution des glaciers de Pine Island et Thwaites au niveau de la mer pour les 100 prochaines années. Le projet s’étendra sur 48 mois et sera mené au Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement (LGGE, Grenoble, France). Il offre l’opportunité de développer des collaborations entre deux équipes du LGGE. Il repose sur trois modèles: Elmer/Ice pour la glace continentale, NEMO pour l’océan et la glace de mer, et MAR pour l’atmosphère. Des développeurs et coordinateurs clés de ces modèles sont impliqués dans ce projet.

TROIS-AS est divisé en 3 tâches. La Tâche 1 vise à mieux simuler la fonte à l’interface océan/plateforme. Le taux de fonte interannuel sous les plateformes sera estimé à partir de simulations NEMO. Il sera ensuite utilisé pour simuler l’évolution des glaciers de Pine Island et Thwaites sur 1979-2015 avec Elmer/Ice. La Tâche 2 vise à mieux comprendre l’évolution de l’interface glacier/atmosphère dans un scénario de réchauffement climatique. En particulier, l’influence directe du forçage anthropique sur le bilan de masse de surface sera comparée à son influence indirecte passant par un changement de l’épaisseur des glaciers. Les changements de vent et de flux de chaleur sur la Mer d’Amundsen seront aussi quantifiés pour estimer une influence potentielle sur la fonte sous les plateformes. L’objectif de la Tâche 3 est de développer un système capable de simuler la contribution des glaciers de Pine Island et Thwaites au niveau de la mer en 2100. Les interfaces de couplage seront intégrées dans les modèles NEMO et Elmer/Ice.

Le budget demandé est de 346 keuros. Cela inclut 3 ans de thèse pour la Tache 2, et 2 ans d’Ingénieur de Recherche pour s’occuper des développements techniques de la Tâche 3. Le coordinateur N. Jourdain sera impliqué à 83% (40 mois), et cinq autres permanents contribueront pour un total de 40 mois. Le sujet traité intéresse société et médias, et les résultats seront donc communiqués au public et sur des pages web de vulgarisation.