L’objectif du projet
L’objectif du projet ERC IVORI (Starting Grant coordonnée par Marie Dumont), est de construire un modèle basé sur la microstructure qui englobe toutes les variables physiques pertinentes de la neige et du névé. S’appuyant sur des observations avancées de la neige et du névé, la proposition a trois objectifs :
Comprendre le rôle du transport de la vapeur d’eau dans la neige et son impact sur le régime thermique du sol qui régit l’évolution du pergélisol
Comprendre comment le changements initiaux dans la microstructure de la neige de surface sont transférés plus
profondément dans le névé et affectent les enregistrements des carottes de glace
Déterminer les contributions des rétroactions neige-climat,
déclenchées par les changements de l’albédo et de la capacité d’isolation de la neige, au passé et au futur de la couverture neigeuse et de la température du sol
À cette fin, le projet IVORI vise à construire un modèle basé sur la microstructure, avec un nouveau cœur physique, unifiant l’évolution de la neige et du névé.
Pourquoi étudier la neige ?
La neige est un pilier du système climatique de la Terre, dont elle affecte toutes les composantes, avec des conséquences cruciales pour la nature et les sociétés humaines. La neige pérenne se transforme en névé et en glace, fournissant des enregistrements uniques du climat passé. Pourtant, les modèles de neige actuels se concentrent sur un nombre limité de processus physiques responsables de l’évolution de la neige et considèrent la microstructure de la neige de manière très simplifiée.
Des observations de terrain inédites
IVORI a pour objectif de fournir également des observations saisonnières sans précédent de la microstructure de la neige dans l’Arctique, les Alpes et l’Antarctique à l’aide de la tomographie à rayons X. Ces observations feront progresser de manière significative notre compréhension des processus physiques en jeu et seront utilisées pour une évaluation approfondie du modèle.
Le manteau neigeux arctique typique de Iqaluktuutiak (Nunavut, Canada) qui se distingue de son homologue alpin par une faible épaisseur et un profil de densité qui décroît avec la profondeur.
Un des chercheurs du CEN observant la neige arctique pendant la nuit polaire (photo : Mathieu Fructus)
Tomographie à 10 microns de résolution de la couche basale du manteau neigeux arctique obtenue pendant la campagne IVORI. Le cube fait 5 mm de côté (image P. Hagenmuller
Depuis 2021, le projet IVORI a permis :
1/
la réalisation de trois campagnes de terrain hivernale avec un suivi de l’évolution de la microstructure du manteau neigeux (deux hivers au col de porte et un hiver complet dans le haut arctique canadien à la station de recherche de Iqaluktuutiak. Durant ces 8 mois de neige, les chercheurs du CEN, accompagnés des chercheurs canadiens d’Environment and Climate Change Canada et de l’Université de Sherbrooke, ont suivi en détail l’évolution de la microstructure du manteau neigeux arctique, constituant un jeu de données sans précédent (2000 scans, 47 m de neige tomographié à 10 microns de résolution)
2/
a construction d’un premier prototype de modèle de neige, nommé Helmut, basé sur une physique plus
complète que les modèles existants et sur de nouvelles implémentations numériques, le tout codé dans le langage
Julia.
3/
des avancées fondamentales sur les propriétés optiques de la neige et ses liens avec la microstructure
publié dans Nature Communications (Robledano et al., 2023)
4/
des avancées sur la compréhension de l’impact des impuretés absorbantes sur l’évolution de la neige (une publication dans Nature Communications, Reveillet et al:, 2022, et une autre sur les algues des neiges dans PNAS, Roussel, Dumont et al., 2024)
5/
de très nombreuses actions de communication sur la neige et le climat.
Références
- Roussel, L., Dumont, M., Gascoin, S., Monteiro, D., Bavay, M., Nabat, P., Ezzedine, J.A., Fructus, M.,
Lafaysse, M., Morin, S. and Maréchal, E., 2024. Snowmelt duration controls red algal blooms in the snow of
the European Alps. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(41), p.e2400362121. - Robledano, A., Picard, G., Dumont, M. et al. Unraveling the optical shape of snow. Nature Communications
14, 3955 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39671-3 - Réveillet, M., Dumont, M., Gascoin, S. et al. Black carbon and dust alter the response of mountain snow cover
under climate change. Nat Commun 13, 5279 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-32501-y