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Fragmentation et déformation de la banquise

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Gauthier Marquis, Jean-Christophe (2018). Fragmentation et déformation de la banquise. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 86 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La zone de transition entre la banquise et l'océan libre, appelée zone marginale de glace ou MIZ, est constituée de morceaux de glace de petite taille appelés floes. Elle est caractérisée par d'importants échanges d'énergie et de quantité de mouvement entre l'océan, la banquise et l'atmosphère, principalement attribuables aux vagues qui fragmentent la glace et qui se propagent sur des dizaines de kilomètres dans la banquise. Les vagues peuvent donc modifier la dynamique de la banquise par l'agitation des floes, l'imposition de forces radiatives et l'amplification des échanges de chaleur. Ces processus jouent potentiellement un rôle majeur dans le climat et la prévision opérationnelle à plus court terme. Ils ne sont toutefois pas représentés dans les modèles numériques actuels, ce qui justifie les nombreux efforts déployés dans les dernières décennies pour mieux les comprendre. Modéliser adéquatement ces phénomènes nécessite plus d'observations permettant d'étudier les processus en jeu, ce qui constitue l'objectif de ce mémoire. Une caméra autonome installée au sommet du pic Champlain, dans le parc national du Bic situé sur la rive sud de l'estuaire du St-Laurent, est utilisée pour observer et analyser la fragmentation et la déformation de la banquise côtière saisonnière à l'échelle des floes dans le voisinage de la Baie du Ha! Ha!. La morphologie de la baie, son orientation et sa taille favorisent l'accumulation de glace et sa fragmentation par les vagues générées par les vents d'ouest soufflant sur la polynie de l'estuaire maritime.
Le traitement des images prises toutes les deux minutes par la caméra nous permet d'analyser l'évolution spatio-temporelle de trois événements de fragmentation répertoriés durant les hivers 2014 et 2016. L'évolution de la distribution de taille des floes, obtenue par une méthode de segmentation appliquée conjointement avec la vélocimétrie par imagerie de particules PIV, montre l'atteinte d'une distribution d'équilibre issue de la fragmentation par les vagues. Un profileur acoustique de courant de type AWAC et des capteurs de pression déployés dans la baie durant l'hiver 2016 permettent de relier les conditions de vagues et les paramètres de la distribution de taille des floes. Une progression saccadée du front de rupture de la banquise est observée pour chacun des événements. La déformation de la banquise obtenue avec la PIV montre clairement l'effet de la fragmentation et permet de relier la déformation à la concentration et la taille des floes. -- Mot(s) clé(s) en français : zone marginale glaciaire, vagues, fragmentation, déformation, photogrammétrie, distribution de taille des floes, banquise. -- ABSTRACT: The transition zone between pack ice and the ocean, called the marginal zone of ice (MIZ), is composed of small pieces of ice called floes. It is characterized by important exchanges of energy and momentum between the ocean, the pack ice and the atmosphere, mainly due to waves that break up the ice and propagate over tens of kilometers into the ice pack. The waves can thus modify the dynamics of the ice pack by agitating the floes, by imposing radiative forces, and by amplifying heat exchanges. These processes potentially play a major role in the climate and the short-term operational forecast. However, these processes are not represented in the current numerical models, which justifies the many efforts made in recent decades to better understand them. Modeling these phenomena properly requires more observations to study the processes involved, which is the objective of this thesis. A stand-alone camera installed at the summit of pic Champlain in Bic National Park on the south shore of the St. Lawrence Estuary is used to observe and analyze the fragmentation and the deformation of seasonal fast ice at floe-scale in the vicinity of Baie du Ha! Ha!. Its morphology, orientation and size favors the accumulation of ice and its fragmentation by waves generated by westerly winds blowing on the polynya of the Lower Estuary. The processing of images taken every two minutes by the camera allows us to analyze the spatio-temporal evolution of three fragmentation events captured during the winters of 2014 and 2016.
The evolution of the size distribution of the floes, obtained by a method of segmentation applied in conjunction with particle image velocimetry (PIV), shows the achievement of an equilibrium distribution resulting from fragmentation by waves. An acoustic current profiler of the AWAC type and pressure sensors deployed in the bay during the winter of 2016 allow to connect the wave conditions and the parameters of the floe size distribution. A jerky progression of the breaking front of the pack ice is observed for each event. The deformation of the ice pack obtained with the PIV analysis clearly shows the effect of the fragmentation and allows to link the deformation to the concentration and the size of the floes. -- Mot(s) clé(s) en anglais : marginal ice zone, waves, fragmentation, deformation, photogrammetry, floes size distribution, ice pack.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Dumont, Dany
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Bourgault, Daniel
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés : Banquise Floes Zone Marginale Glaciaire Deformation Fragmentation Processus Photogrammetrie
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 16 déc. 2019 16:55
Dernière modification : 16 déc. 2019 16:55
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1485

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