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PATTYN Frank
Unités
Responsable d'Unité : Oui
Le Laboratoire de Glaciologie de la Faculté des Sciences de l'Université Libre de Bruxelles (ULB) est une unité de recherche dans le domaine de l'étude des glaciers et calottes glaciaires ainsi que leur rôle dans le système climatique.Le groupe GEMICE (Geophysics and Modelling of Ice) est spécialisé dans le développement des modèles numériques des calottes glaciaires et spécifiquement des modèles des lignes d'ancrage, des ice streams, des transitions entre la calotte glaciaire et la plate-forme de glace, les connexions des lacs sous-glaciaires, etc. La validation de ces modèles se fait sur base des observations géophysiques, comme le radio-écho sondage. Le travail de terrain se concentre surtout sur l'Antarctique.Le groupe PROPICE (Properties of ice) étudie les propriétés physico-chimiques de la glace de l'interface, comme l'interface glace-bedrock, glace-océan ou glace-atmosphère. Cette étude est basée à la fois sur des expéditions polaires (Arctique et Antarctique) et sur le développement des techniques analytiques pour l'étude multi-paramétrique de la glace enrichie d'impuretés solides ou liquides : analyses des textures et fabriques, isotopes stables de l'oxygène et de l'hydrogène, contenu total des gaz et leur composition, salinité, chimie, etc.L'objectif principal du Laboratoire de Glaciologie est une meilleure compréhension des conditions initiales et aux limites des grandes calottes glaciaires continentales et marines, par une approche compréhensive des processus et interactions avec le climat. Le laboratoire a été impliqué dans plusieurs programmes cadres européens comme PC5, PC6 et PC7.Le Laboratoire de Glaciologie comprend 2 académiques qui sont responsables de l'enseignement en géographie physique, la glaciologie et la (paléo-) climatologie dans le Bachelier en Sciences Géographiques et le Master en Sciences et Gestion de l'Environnement de l'ULB.
Projets
YROSIAE (Year Round survey of Ocean-Sea Ice-Air Exchanges in Antarctica)
En fonction des opportunités de missions de terrain, BASICS-IPY (voir autres thèmes) s'est essentiellement focalisé sur les études printanières et estivales de la glace d'océan libre. Cependant, une des tâches de l'Année Polaire Internationale fut d'étendre la recherche polaire à des zones géographiques ou des périodes de l'année moins connues. YROSIAE tente de poursuivre cet objectif au delà d'IPY en étudiant, dans la lignée des missions précédentes, les propriétés physiques et biogéochimiques de la glace de mer côtière au cours d'un cycle complet de croissance et de décadence de celle-ci à la station Néozélandaise de Scott Base, Antarctique. l'objectif est de mieux cerner les échanges d'énergie et de matière au travers des interfaces air-glace-océan, et de quantifier leur impact potentiel sur les flux de gaz à effets climatiques (CO2, DMS, CH4, N20)vers l'atmosphère et l'export de carbone vers l'océan profond. En raison de leur importance capitale au sein de l'écosystème ''glace de mer'', le projet s'intéressera également aux cycles du fer et d'autres éléments métalliques en trace.
EPICA (Projet européen de forage profond dans la glace antarctique) (ASPI)
Analyse des glaces basales du forage de Dôme C là où la calotte glaciaire antarctique a plus de 3500 mètres d'épaisseur.
IDyRA - Ice Dynamics derived from englacial Radar reflection Architecture
IDyRA aims at improving our knowledge of the interaction between the ice sheet and the ice shelf (Antarctic grounding zones). It specifically aims at understanding the processes of subglacial melting and basal sliding by combining englacial information obtained from radio-echo sounding surveys withstate-of-the-art higher-order ice sheet models. This way, numerical ice-sheet models can be validated by reconstructing the internal layer architecture.Grounding lines are key areas in ice sheets and at present subject to much attention. IDyRA will improve the understanding of grounding line migration, ocean interaction, and the role of buttressing in east Dronning Maud Land, Antarctica, where the marine ice sheet is buttressed by numerous ice rises. Results of the project will contribute to a quantitative interpretation ofmelting under the ice shelf, its effect on ice sheet behavior and the effectof a thermohaline circulation under the ice shelf.
Ce projet a pour objectif d'étudier l'écoulement de glace, la dynamique et la rhéologie de celle-ci, au sein d'un cube de glace de 1km' (IceCube), enfoui dans la partie centrale de la calotte Antarctique, à proximité d'un lac sous-glaciaire. IceCube est initialement un observatoire de neutrinos situé dans la glace a proximité du Pôle Sud, dont la construction devrait s'achever en 2011. Cependant, en plus de sa mission d'observation des neutrinos cosmologiques, il présente également un intérêt pour les glaciologues: en effet, la glace des calottes se déforme essentiellement dans sa partie inférieure, dont l'accès est limité jusqu'ici aux rares endroits où des forages profonds et ponctuels ont pu être réalisés (généralement sur les lignes de partage d'écoulement de la glace, appelées « ice divides »).
Dynamique des glaciers polythermaux (Sibérie, Alaska)
Détermination des conditions basales et épaisseur de glace des glaciers polythermaux par radio-echo sondage ; modèlisation de glaciers en fonction de changements climatiques.
VOSTOK (Carottage profond au centre de la calotte glaciaire antarctique) (ASPI)
Ce sondage à été réalisé en un endroit de la calotte où il existe un lac sous-glaciaire de 250X50 Km d'extension, sous une épaisseur totale de glace de 3800 mètres. Les 210 derniers mètres de glace ne sont pas d'origine météorique, mais résultent de l'accrétion de cristaux individuels de glace formés dans l'eau du lac, dans le cadre d'une circulation des eaux analogue à celle qui existe sous les plates-formes de glace flottantes bordant le continent.
Dans le contexte des changements globaux, la question de la stabilité des plates-formes de glace flottante antarctique est fondamentale pour une prévision du soulèvement du niveau marin mondial. Le comportement des plates-formes de glace flottante dépend de leurs conditions aux limites. A l'interface glace-océan, ces conditions aux limites peuvent être appréhendées en étudiant les propriétés de la glace marine accrétionnée à la base de ces plates-formes.
BELISSIMA (Mesures Belges sur les Ice Sheet et Ice Shelves en Antarctique)
Le projet BELISSIMA (Belgian Ice Sheet-Ice Shelves Measurements in Antarctica)cherche à améliorer notre perception et capacité de prédiction de la contribution cryosphérique au relèvement du niveau marin. les objectifs sont doubles: i) analyser l'histoire de la déglaciation et la stabilité des ''ice rises'' (ilots océaniques où les plateformes de glace flottantes sont contraintes dans leurs déplacements), et ii)mieux comprendre le rôle des interactions glace-océan dans la stabilité du système ice-sheet/ice shelf. Le projet s'insère dans le contexte de la nouvelle Base belge Princesse Elisabeth (Antarctica),et la zone d'étude est localisée dans la zone côtière qui s'étend 180 km au Nord de la station (Princess Ragnhild Coast, Dronning Maud Land, où un nombre d'ice rises ont été dénombrés. les mesures de terrain combinent mesures radar au travers de la glace, au sol (Radio échosondage),GPS différentiel et carottages glaciaires. Une analyse multi-paramétrique des caractéristiques physico-chimiques de la glace est réalisée sur les échantillons. Par ailleurs, les données radar et GPS sont analysées en utilisant les techniques les plus récentes et des outils de modélisation.
Le but de MISMIP (Marine Ice Sheet Model Intercomparison, signifiant Intercomparaison de modèles de calottes glaciaires marines) est d'évaluer comment les modèles simulent la migration des lignes d'ancrage, et donc l'interaction entre les calottes glaciaires et l'océan. Le principal objectif est de réaliser des expériences intercomparatives de modèles afin d'évaluer l'importance du couplage de la contrainte longitudinale dans la zone de transition entre la calotte glaciaire et de l'ice shelf. Cela permettra d'améliorer les modèles numériques afin de prédire la perte de glace provenant des calottes continentales et marines
BIGSOUTH (Cycles Biogéochimiques dans l'océan Austral: Rôle dans le Système Terre)
Ce projet connecte la glace de mer au système océanique global et se concentre sur les questions-clés suivantes: (1) Quel est l'impact des processus physiques et biogéochimiques de la glace de mer sur les flux atmosphère-océan de gaz à effets climatiques (CO2, DMS, CH4, N2O) et les flux de matière (carbone, macro- et micro-nutriments) vers la colonne d'eau? (2) Peut-on reconstruire la paléo-extension de la glace de mer sur base des enregistrements sédimentaires et d'une bonne connaissance des processus physico-chimiques et biologiques qui contrôlent ces enregistrements? (3) Quels sont les liens entre vitesse de formation, composition, disponibilité et vitesse de sédimentation des particules biogéniques marines et la structure des communautés planctoniques et leurs interactions trophiques; comment les systèmes océaniques ouverts marginaux et ceux couverts de glace, qui différent dans leur disponibilité en fer, se comparent-ils? (4) Quels sont les conditions physiques et ecosystémiques ainsi que les différentes voies qui mènent soit à la reminéralisation peu profonde, soit à l'export profond de la matière organique produite dans la glace de mer et les eaux de surface? (5) Quel est l'impact de ces processus sur les rapports de nutriments dans la colonne d'eau et la distribution des nutriments dans l'Océan Global
Le faciès basal transparent alpin présente de nombreuses similitudes avec le faciès dispersé des glaciers sub-polaires. Il résulte de l'altération des glaces de glacier d'origine atmosphérique par métamorphisme à proximité du lit. Ses caractéristiques physico-chimiques et sa distribution spatiale sont cependant encore très mal connues, de même que son rôle dans la dynamique glaciaire et ses interactions avec la géochimie des eaux sous-glaciaires. Ce projet couple des observations de terrain (Glacier de Tsanfleuron, Suisse; Glacier Engabreen, Norvège) à l'élaboration de modèles mathématiques de formation et de déformation de ce faciès.
Le projet ICECON a pour objectif de mieux cerner les volumes de glace passés et présents ainsi que les variations d'extension de la calotte antarctique en Dronning Maud Land (DML), à l'aide d'une nouvelle série de mesures et d'observations et de modélisations de la calotte glaciaire. La connaissance des volumes passés de la calotte antarctique est cruciale car celle-ci répond encore aujourd'hui à son état antérieur, plus particulièrement celui du Dernier Maximum Glaciaire (LGM), il y à environ 18.000 ans, alors que la calotte antarctique était significativement plus développée. L'hypothèse de travail principale du projet ICECON est que, bien que la calotte se soit indéniablement considérablement étendue sur la plateforme continentale au cours du dernier maximum glaciaire en Dronning Maud Land, son extension n'a probablement pas été aussi importante que prédite précédemment par les modèles dynamiques de calotte à grande échelle.
NEEM (North Eemian greenland Ice Core)
Au delà de la dernière glaciation: un programme de forage profond au Groenland septentrional pendant l'Année Polaire Internationale (IPY-NEEM). Le défi principal de NEEM (North Greenland Eemian Ice Core) est d'obtenir un enregistrement climatique fiable à haute résolution du début de l'Eémien et, si possible, de tout ou partie de la période glaciaire précédente. Un site adéquat a été sélectionné au Nord Ouest du Groenland (77° 30'N, 51°O) sur base de profils de radio-échosondages. La contribution de l'ULB se situe dans l'analyse des glaces basales de cette carotte profonde, ainsi que dans la modélisation de l'écoulement de la glace dans les alentours du site de forage.
La fonte de la glace continentale (glaciers et calottes glaciaires) est une des causes de la hausse du niveau de la mer. Cette fonte s'accélère plus rapidement que les précédentes prévisions. En effet, le dernier rapport du GIEC mettait en évidence que la plus grande part d'incertitude liée à l'élévation du niveau marin provenait de la fonte de la glace continentale. De plus, ce rapport insistait sur le fait que la compréhension des processus liés à la fonte de la glace continentale devait être améliorée avant d'élaborer des projections fiables sur la hausse du niveau de la mer. Le programme Ice2sea rassemble des partenaires européens et internationaux dans le but de réduire ces incertitudes. Il s'agit d'un programme scientifique créé par EU FP7 et composé de 5 work packages. L'ULB est à la tête du work package lié aux processus glaciaires.
