Une équipe de scientifiques a développé un nouveau modèle pour simuler à la fois le vêlage des icebergs et les tsunamis qui en résultent. Leur méthode peut aider à améliorer l'évaluation des risques dans les zones côtières et à affiner les modèles de vêlage empiriques utilisés pour évaluer l'élévation du niveau de la mer.

Johan Gaumé, un expert EPFL en avalanches et en géomécanique, a tourné son attention vers la glace. Son objectif est de mieux comprendre la corrélation entre la taille d'un iceberg et l'amplitude du tsunami qui résulte de son vêlage. Gaume, avec une équipe de scientifiques d'autres instituts de recherche, vient de dévoiler une nouvelle méthode de modélisation de ces événements. Leur travail apparaît dans Communications Terre &Environnement .

Ces scientifiques sont les premiers à simuler les phénomènes de fracture des glaciers et de formation des vagues lorsque l'iceberg tombe dans l'eau. « Notre objectif était de modéliser l'interaction explicite entre l'eau et la glace, mais cela a un coût important en termes de temps de calcul. Nous avons donc décidé d'utiliser un modèle de continuum, qui est très puissant numériquement et qui donne des résultats à la fois concluants et cohérents avec une grande partie des données expérimentales, " dit Gaume, qui dirige le Laboratoire de simulation des avalanches de neige (SLAB) de l'EPFL et est l'auteur correspondant de l'étude. Les autres instituts impliqués dans l'étude sont l'Université de Pennsylvanie, l'Université de Zurich, l'Université de Nottingham, et l'Institut suisse WSL pour la recherche sur la neige et les avalanches.

Améliorer les lois sur le vêlage

La méthode des scientifiques peut également éclairer les mécanismes spécifiques impliqués dans la rupture glaciaire. « Les chercheurs peuvent utiliser les résultats de nos simulations pour affiner les lois de vêlage incorporées dans leurs modèles à grande échelle pour prédire l'élévation du niveau de la mer, tout en fournissant des informations détaillées sur la taille des icebergs, qui représentent une perte de masse importante, " dit Gaume.

Le vêlage se produit lorsque des morceaux de glace au bord d'un glacier se détachent et tombent dans la mer. Les mécanismes à l'origine de la rupture dépendent généralement de la hauteur de l'eau. Si le niveau d'eau est bas, l'iceberg se détache du sommet du glacier. Si le niveau d'eau est élevé, l'iceberg est plus long et se brise par le bas, avant de finalement flotter à la surface en raison de la flottabilité. Ces différents mécanismes créent des icebergs de différentes tailles et donc des vagues d'amplitudes différentes. "Un autre événement qui peut déclencher un tsunami est le changement du centre de gravité d'un iceberg, faisant tourner l'iceberg lui-même, " dit Gaume. " Nous avons pu simuler tous ces processus. "

Au Groenland, les scientifiques ont placé une série de capteurs à Eqip Sermia, un glacier de sortie de 3 km de large de la calotte glaciaire du Groenland qui se termine dans un fjord avec une falaise de glace de 200 m. De retour en 2014, un iceberg mesurant environ 1 million de m ³ (l'équivalent de 300 piscines olympiques) a rompu le front du glacier et produit un tsunami de 50 m de haut; la vague mesurait encore 3 m de haut lorsqu'elle a atteint le premier rivage peuplé à quelque 4 km de là. Les scientifiques ont testé leur méthode de modélisation sur des ensembles de données de terrain à grande échelle d'Eqip Sermia ainsi qu'avec des données empiriques sur les vagues de tsunami obtenues dans un bassin de laboratoire de l'institut Deltares aux Pays-Bas.

Projets dans le pipeline

La fonte des glaciers est devenue un domaine de recherche majeur aujourd'hui en raison du réchauffement climatique. L'un des scientifiques de l'Université de Zurich impliqués dans l'étude a lancé cette année un nouveau projet de recherche avec un financement du Fonds national suisse de la recherche scientifique. Ce projet étudiera la dynamique du glacier le plus rapide du Groenland, Jakobshavn Isbrae, en combinant les données d'expériences individuelles sur le terrain au Groenland avec les résultats de simulations exécutées à l'aide du modèle SLAB. "Notre méthode sera également utilisée pour modéliser des chaînes de processus complexes déclenchés par des mouvements de masse gravitationnels, comme l'interaction entre une avalanche de pierres et un lac de montagne, " dit Gaume.