La fédération
Intranet
Accueil
> Actualités
> A la une
> Suivi des vagues, du mouvement de la glace et de sa fragmentation en zone marginale
Suivi des vagues, du mouvement de la glace et de sa fragmentation en zone marginale
Les vagues océaniques jouent un rôle majeur dans la fragmentation de la glace de mer aux marges des zones couvertes de glace, appelées Marginal Ice Zone (MIZ). Cette fragmentation induite par les vagues influence fortement l’évolution de la glace, mais elle reste encore mal représentée dans de nombreux modèles climatiques et de glace de mer. L’une des raisons est la difficulté d’observer, en conditions naturelles, comment les vagues interagissent avec la glace et comment cette interaction entraîne fissuration, flexion et fragmentation.
Observation des vagues dans la glace de mer avec des drones :
(a) Image drone au-dessus du bord de la glace à la Baie du Ha ! Ha ! (Canada), 26 février 2024, altitude 166 m.
(b) Carte du mouvement de la glace à une fréquence représentative, montrant le déplacement de la surface au passage des vagues.
(c) Analyse espace–temps du mouvement de la glace, révélant la distribution de l’énergie selon longueurs d’onde et fréquences ; ligne pointillée = référence eau libre.
(d) Spectre nombre d’onde vs fréquence comparé à l’eau libre (ligne rouge pointillée).
Ces panels montrent comment les observations par UAV permettent de suivre la propagation des vagues et la réponse de la glace près du bord de la banquise.
Pour relever ce défi, nous présentons un jeu de données unique collecté lors d’une campagne de terrain en hiver 2024, dans l’estuaire du Saint-Laurent (Canada), où la glace de mer est naturellement exposée aux vagues océaniques. L’objectif de la campagne était d’observer simultanément et en détail la propagation des vagues dans la glace et la réponse mécanique de celle-ci. Pour ce faire, plusieurs instruments complémentaires ont été déployés en même temps : des géophones pour mesurer les vibrations dans la glace, des bouées pour mesurer l’amplitude des vagues, des smartphones utilisés comme capteurs de mouvement placés directement sur la glace pour mesurer l’atténuation des vagues, et des drones capturant des images aériennes haute résolution du processus de fragmentation.
Les géophones permettent d’estimer l’épaisseur et la rigidité de la glace en analysant la propagation des vagues. Les bouées et les smartphones mesurent des propriétés clés des vagues, telles que la hauteur, la longueur d’onde et l’affaiblissement des vagues au fur et à mesure qu’elles pénètrent dans la glace. Les images des drones sont traitées pour extraire le mouvement vertical de la surface de la glace, à quelques millimètres près, permettant de suivre comment les vagues fléchissent la glace dans différentes conditions. Les résultats préliminaires montrent une forte concordance et synergie entre ces mesures indépendantes, confirmant la fiabilité du jeu de données.
En combinant plusieurs techniques d’observation, ce jeu de données offre une vue sans précédent des interactions vagues–glace en conditions naturelles. Il fournit des informations précieuses sur la dissipation d’énergie des vagues dans la glace, la déformation de la glace et le développement des fissures, contribuant à améliorer les modèles de fragmentation de la glace et à mieux comprendre les changements dans les océans couverts de glace.
Les géophones permettent d’estimer l’épaisseur et la rigidité de la glace en analysant la propagation des vagues. Les bouées et les smartphones mesurent des propriétés clés des vagues, telles que la hauteur, la longueur d’onde et l’affaiblissement des vagues au fur et à mesure qu’elles pénètrent dans la glace. Les images des drones sont traitées pour extraire le mouvement vertical de la surface de la glace, à quelques millimètres près, permettant de suivre comment les vagues fléchissent la glace dans différentes conditions. Les résultats préliminaires montrent une forte concordance et synergie entre ces mesures indépendantes, confirmant la fiabilité du jeu de données.
En combinant plusieurs techniques d’observation, ce jeu de données offre une vue sans précédent des interactions vagues–glace en conditions naturelles. Il fournit des informations précieuses sur la dissipation d’énergie des vagues dans la glace, la déformation de la glace et le développement des fissures, contribuant à améliorer les modèles de fragmentation de la glace et à mieux comprendre les changements dans les océans couverts de glace.
Références :
Stroeve, J. C., Serreze, M. C., Holland, M. M., Kay, J. E., Malanik,J., and Barrett, A. P. : The Arctic’s rapidly shrinking sea ice cover : a research synthesis, Climatic Change, 110, 1005–1027
Serripierri, A., Moreau, L., Boue, P., Weiss, J., and Roux, P. :Recovering and monitoring the thickness, density, and elastic properties of sea ice from seismic noise recorded in Svalbard, The Cryosphere, 16, 2527–2543
Contacts scientifiques :
- L. Moreau – ISTerre, Université Grenoble Alpes, USMB, CNRS, IRD, UGE, Grenoble, France
- S. Kuchly – PMMH-ESPCI, Paris, France