Modélisation physique couplée de l’hydrologie sous-glaciaire (GlaDS) et de la dynamique de l’écoulement de la glace (Elmer/Ice) pour la simulation de l’évolution saisonnière à long terme. H/F

Description du Poste

Les Missions

L’objectif central de ce poste est de concrétiser ce changement de paradigme en faisant des prédictions quantitatives par modélisation couplée utilisant le modèle d'hydrologie sous-glaciaire GlaDS modifié et le modèle d’écoulement de la glace Elmer/Ice.

L'Activité

Le projet de recherche se déroulera selon les trois étapes successives suivantes :

Étape 1 : Implémentation théorique et validation synthétique
La première étape consistera à incorporer nos découvertes physiques au sein du modèle GlaDS, en représentant un système de drainage distribué où conduits et cavités sont connectés en série. Le/La candidat·e devra tester et confronter les prédictions de cette nouvelle configuration par rapport aux théories existantes (qui modélisent ces structures en parallèle) sur des cas d’écoles synthétiques. Ces tests numériques viseront à isoler proprement l'impact des forçages en faisant varier systématiquement la pente de surface, l'épaisseur de la glace ainsi que la quantité et la variabilité de l'alimentation en eau de fonte.

Étape 2 : Validation à l'échelle réelle sur deux glaciers groenlandais
Le modèle hydro-mécanique couplé sera ensuite testé et validé à l'échelle réelle sur deux glaciers émissaires de du Groenland, caractérisés par des dynamiques topographiques et des réponses saisonnières contrastées :
Isunguata Sermia : Un glacier à faible pente de surface et à terminaison terrestre, exhibant une saisonnalité marquée de type 3 (accélération hivernale suivie d'un fort ralentissement estival).
Eqip Sermia : Un glacier plus raide à terminaison marine, caractérisé par une saisonnalité de type 2.
Dans cette étape, le travail s'attachera spécifiquement à reproduire les fortes divergences observées entre leurs cycles saisonniers respectifs. Les résultats numériques seront validés face au jeux de données géophysiques acquis dans le cadre du projet ERC REASSESS (mesures GNSS et imagerie satellitaire pour les vitesses horizontales et le soulèvement de la glace ; sismologie environnementale passive pour localiser les écoulements et quantifier le stockage d'eau sous-glaciaire).

Étape 3 : Projections et évaluation de l'évolution long terme
La dernière phase consistera à évaluer l'impact à long terme de cette physique d'écoulement distribué en série sur l’évolutions des glaciers émissaires du Groenland. Le/La chercheur·e utilisera le modèle validé pour quantifier la sensibilité historique et future des glaciers du Groenland face aux scénarios de réchauffement climatique, afin de mesurer à quel point l'intégration de la dépendance à la pente et du réseau conduits-cavités redéfinit les trajectoires d'écoulement et de perte de masse de l'échelle pluri-décennale à l’échelle du siècle.

Votre Profil

Compétences

• Formation : Doctorat (PhD) en glaciologie, mécanique des fluides, mathématiques appliquées ou géophysique.
• Valorisation scientifique : Rédiger et soumettre des articles dans les revues internationales à fort impact et présenter les bilans d'étapes lors des congrès de l'EGU, de l'AGU ou de l'IGS.
• Esprit d’équipe : Excellente autonomie scientifique alliée à une forte aptitude à interagir avec des glaciologues et des sismologues de terrain.
• Outils MEF : Solides compétences en méthode des éléments finis. Une expérience pratique avec Elmer/Ice et/ou GlaDS est une plus-value.
• Traitement et inversion de données : Manipuler et intégrer les données d'observations de terrain du projet ERC (GNSS, sismogrammes, données de télédétection Sentinel/Landsat) pour calibrer le modèle.
• Calcul scientifique : Pratique courante des architectures HPC (MPI/Linux) et des langages associés (Fortran, C++ ou Python scientifique pour le traitement géospatial).

Votre Environnement de Travail

L’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) est un laboratoire public de recherche affilié au CNRS, à l’IRD, à l’Université Grenoble Alpes (UGA) et à Grenoble-INP. Ses recherches portent sur le changement climatique et l’impact des activités humaines sur notre planète dans les régions polaires, montagneuses et intertropicales, des zones particulièrement sensibles aux enjeux sociétaux majeurs. Le laboratoire compte en moyenne environ 330 personnes, dont 190 permanent.es (chercheur.es, enseignant.es-chercheur.es, ingénieur.es, technicien.nes et personnels administratifs) et environ 140 doctorant.es, post-doctorant.es et contractuels. Chaque année, l’IGE accueille également environ 120 stagiaires et visiteurs scientifiques. L’IGE est réparti dans quatre bâtiments du campus universitaire grenoblois (bâtiment Glaciologie, OSUG-B, Maison du Climat et de la Planète, et INRAE-Grenoble à Saint-Martin-d’Hères).

L’IGE est l’un des principaux laboratoires de l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG), une structure fédérative de l’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU). L’IGE contribue activement à la stratégie nationale de recherche dans les régions polaires, en collaboration avec des partenaires nationaux et internationaux. Il participe à de nombreux projets nationaux et internationaux.
Ce recrutement intervient dans le cadre du projet ERC REASSESS porté par Florent Gimbert, visant à étudier la dynamique de la calotte du Groenland en réponse à l’hydrologie provenant de fonte de surface. Dans ce projet, des données uniques acquises par technologie fibre optique ont été acquises en surface et en forage, dans l’objectif de documenter des processus hydrologiques, de deformation et de frottement basal difficilement accessibles autrement. L’analyse de ces données nécessitent la mise en œuvre de chaines de traitement optimisées permettant d’extraire l’information pertinente et l’analyser en termes de processus sous jacents.

La dynamique à long terme des calottes polaires reste l'une des principales sources d'incertitude dans les projections de l'évolution de la cryosphère et de la hausse du niveau des mers sous l'effet du changement climatique. Cette dynamique est fortement modulée par les processus physiques à l'interface glace-roche, sur laquelle le frottement est fortement modulé la pression de l'eau (Schoof et al., 2010 ; Maier et al., 2022).
Nos récents travaux théoriques et d'observations multi-décennales ont mis en évidence que le contrôle de l’hydrologie sur le frottement s’exerce principalement à travers un réseau hydrologique distribué consititué de conduits et de cavités connectés en série plutôt qu’en paralelle comme classiquement considéré (Zeller, Gimbert et al., submitted). Cette vision permet de réconcilier nombre d’observations réalisées sur ces 5 dernières années, depuis des variations saisonnieres jusqu’à l’évolution long terme (Gimbert et al., 2021 ; Zeller, Gilbert et al., submitted). En particulier, cette vision permettrait d’expliquer pourquoi la pente de surface des glaciers a un effet majeur sur leur dynamique de frottement, comme observé récemment dans les Alpes (Zeller, Gimbert et al., submitted) et au Groenland (Maier et al., 2022).
Pour intégrer ces découvertes majeures dans les outils de projection à grande échelle, il est désormais crucial de dépasser les modélisations conceptuelles en intégrer ces découvertes majeures dans les outils de projection à grande échelle (Gilbert et al., 2022), et en évaluant les prédictions associées par rapport aux prédictions précédentes et par rapport aux observations de terrain : c’est l’objectif du présent projet.


Références bibliographiques du projet

• Gilbert, A., Gimbert, F., Thøgersen, K., Schuler, T. V., & Kääb, A. (2022). A Consistent framework for coupling basal friction with subglacial hydrology on hard-bedded glaciers. Geophysical Research Letters, 49(13), e2021GL097507 [1.1].

• Gimbert, F., Gilbert, A., Gagliardini, O., Vincent, C., & Moreau, L. (2021). Do existing theories explain seasonal to multi-decadal changes in glacier basal sliding speed? Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092858.

• Maier, N., Gimbert, F., & Gillet-Chaulet, F. (2022). Threshold response to melt drives large-scale bed weakening in Greenland. Nature, 607(7920), 714–720.

• Schoof, C. (2010). Ice-sheet acceleration driven by melt supply variability. Nature, 468(7325), 803–806.

• Zeller, M., Gilbert, A., Gimbert, F., et al. Constraining the glacier basal friction law from multidecadal- to century-scale observations of surface velocity and thickness changes on Alpine glaciers. Submitted to Journal of Geophysical Research.

• Zeller, M., Gimbert, F., Gilbert, A., et al. Slope-dependent flow seasonality reveals the mechanisms controlling long-term glacier dynamics. Submitted/Preprint.

Rémunération et avantages

Rémunération

de 3041.58€ à 4395.65€ brut mensuel selon expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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