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Séance de cours

La cryosphère et le changement climatique

Dans cours

ENV-525: Physics and hydrology of snow

This course covers principles of snow physics, snow hydrology, snow-atmosphere interaction, and snow modeling. It transmits detailed understanding of physical processes within the snow and at its interfaces with the atmosphere and the ground, and presents ...

Description

Cette séance de cours couvre l'état de la cryosphère, en se concentrant sur l'étendue de la glace de mer arctique et antarctique, la vitesse de dérive de la glace de mer et l'impact du changement climatique sur la durée de la couverture de neige, la fonte des glaciers et les hydrogrammes. Il traite des changements rapides dans la cryosphère, des projections pour l'élévation du niveau de la mer et des implications de l'augmentation de la température sur les conditions de neige et l'hydrologie.

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Enseignant·e·s (3)

Michael Lehning

Wolf Hendrik Huwald

Dr. Hendrik Huwald is a scientist at the Laboratory of Cryospheric Sciences (CRYOS) and a lecturer at the Environmental Sciences and Engineering Section (SSIE) of the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). He completed his PhD in 2003 at the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich (ETHZ), developing a numerical model for sea ice and studying energy transfer processes in the Arctic. Between 2005 and 2012 he was a post-doctoral fellow and scientist at the Laboratory of Environmental Fluid Mechanics and Hydrology (EFLUM) of EPFL working on Alpine snow-atmosphere interaction, and energy balance-related research mainly in mountain regions. During this time, he designed, led and participated in numerous large field experiments in different environments. In 2013 he joined the newly founded CRYOS laboratory where he conducted research in the domains of snow science, hydrology, boundary layer meteorology and environmental sensing. He has extensive experience with project management both on national and international level.

Johan Alexandre Philippe Gaume

I started my scientific career in 2008 at the Grenoble University in the IRSTEA laboratory where I did my master's thesis on the rheology of dense granular materials using the discrete element method. In the same lab, I followed with a PhD on the numerical modeling of the release depth of extreme avalanches using a combined mechanical-statistical approach and spatial extreme statistics. In 2013 I obtained a postdoc position at the WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF in Davos where I was in charge of developing and applying numerical models to improve the evaluation of avalanche release conditions and thus avalanche forecasting. While my PhD was mostly theoretical and numerical, my postdoc in Davos allowed me to gain a practical expertise by participating in laboratory and field experiments which helped to validate the models I develop. In 2016, I was awarded a SNF grant to work as a research and teaching associate in CRYOS at EPFL on the multiscale modeling of snow and avalanche processes. I developed discrete approaches to model snow micro-structure deformation and failure in order to evaluate constitutive snow models to be used at a larger scale in continuum models. I also developed numerical models for wind-driven snow transport. In 2017, I was a Visiting Scholar at UCLA to work on a Material Point Method (MPM) to simulate both the initiation and propagation of snow avalanches in a unified manner. The UCLA MPM model was initially developed for the Disney movie "Frozen" and has been modified and enriched based on Critical State Soil Mechanics to model the release and flow of slab avalanches. The results of this collaboration have been published in Nature Communications. In 2018, I was awarded the SNF Eccellenza Professorial Fellowship and became professor at EPFL and head of SLAB, the Snow and Avalanche Simulation Laboratory. At SLAB, we study micro-mechanical failure and fracture propagation of porous brittle solids, with applications in snow slab avalanche release. We also simulate avalanche dynamics and flow regime transitions over complex 3D terrain through the development of new models (depth-resolved and depth-averaged) based on MPM.In 2020, I obtained a SPARK grant to develop a new approach to simulate and better understand complex process chains in gravitational mass movements, including permafrost instabilities, rock, snow and ice avalanches and transitions to debris flows.

Source officielle

Concepts associés (32)

Arctic sea ice decline

Sea ice in the Arctic has declined in recent decades in area and volume due to climate change. It has been melting more in summer than it refreezes in winter. Global warming, caused by greenhouse gas forcing is responsible for the decline in Arctic sea ice. The decline of sea ice in the Arctic has been accelerating during the early twenty‐first century, with a decline rate of 4.7% per decade (it has declined over 50% since the first satellite records). It is also thought that summertime sea ice will cease to exist sometime during the 21st century.

Glacier

vignette|Le glacier d'Aletsch (Suisse), le plus grand glacier des Alpes. vignette|Le glacier Briksdal, en Norvège. vignette|Front du glacier Hubbard, en Alaska. Un glacier est une masse de glace plus ou moins étendue qui se forme par le tassement de couches de neige accumulées. Écrasée sous son propre poids, la neige expulse progressivement l'air qu'elle contient, se soude en une masse compacte et se transforme en glace. Le domaine de plasticité de la glace étant particulièrement étendu, un glacier s'écoule lentement sous l'effet de la gravité le long d'une pente ou par fluage.

Réchauffement climatique

vignette|redresse=1.35|Températures moyennes de l'air en surface de 2011 à 2020 par rapport à une moyenne de référence de 1951 à 1980. vignette|redresse=1.35|Température observée par la NASA par rapport à la moyenne de 1850-1900 comme référence préindustrielle. Le principal facteur d'augmentation des températures mondiales à l'ère industrielle est l'activité humaine, les forces naturelles ajoutant de la variabilité. vignette|redresse=1.35|L'énergie circule entre l'espace, l'atmosphère et la surface de la Terre.

Glace de mer

thumb|upright=1.25|Fragments épars de glace de mer recouverts de neige. thumb|upright=1.25|Lame fine de glace de mer, observée sous une lumière à polarisation croisée. Tous les cristaux (que l'on distingue grâce aux couleurs d'interférence différentes) contiennent des inclusions de saumure (solution saline) et d'air ; inclusions situées dans le plan cristallographique. La glace de mer est constituée d'eau de mer gelée, et parfois aussi de neige tassée ou d'eau douce gelée (l'eau de mer gèle à une température plus basse - environ -2°C - que l'eau douce).

Péninsule Antarctique

La péninsule Antarctique est la région la plus au nord du continent Antarctique et, quasiment, la seule partie s'étendant au-delà du cercle polaire. La péninsule Antarctique se situe dans l'hémisphère occidental, plus ou moins dans la continuité de l'Amérique du Sud. Elle s'étend depuis une ligne reliant le cap Adams et un point situé au sud des îles Eklund au sud, jusqu'à la pointe de (63° 13' S) au nord. La péninsule est divisée en 2 « terres » limitées par la ligne reliant le cap Jeremy au cap Agassiz : la terre de Palmer, partie la plus proche du corps du continent et la terre de Graham.

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