Observations aériennes de la fragmentation de la banquise par des vagues de navire

Dumas-Lefebvre, Elie (2021). Observations aériennes de la fragmentation de la banquise par des vagues de navire. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 62 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La zone marginale de glace (MIZ) est une région de la banquise caractérisée par la variabilité de la taille des morceaux de glace (floes) qui la composent et par son interaction avec les vagues. Qu'ils soient de nature mécanique ou thermodynamique, la majorité des processus qui se produisent dans cette étendue sont dépendant de la taille des floes. Les observations disponibles actuellement rendent un portrait global de la distribution spatiale de la taille des floes (FSD) qui ne permet pas de comprendre l'influence de chacun des processus sur sa forme. Les objectifs principaux de cette maîtrise sont d'observer l'influence de la fragmentation de la glace par les vagues sur la FSD et d'analyser l'évolution temporelle de ce phénomène. Ces observations serviront à approfondir les connaissances fondamentales de la dynamique de la MIZ et à améliorer la représentation de la taille des floes dans les modèles. On croit que ce processus génère une taille préférentielle mais il est à savoir si celle-ci est contrainte par la rigidité flexurale de la glace ou plutôt par la longueur d'onde de la vague principale causant les déflections. Pour vérifier cette hypothèse, deux expériences ont été effectuées: une dans le golfe du Saint-Laurent à l'hiver 2019 et l'autre dans la baie de Ban à l'été 2019, au cours desquelles des vagues ont été générées par le NGCC Amundsen afin de casser la glace. Le tout a été filmé et photographié par un drone afin de pouvoir en extraire la FSD et l'évolution temporelle. Lorsque représentée sous la forme d'une densité de probabilité, la FSD exhibe une forme modale et confirme donc l'hypothèse de la taille préférentielle. Une distance de fracture théorique dépendante de l'épaisseur et de l'élasticité de la glace a été comparée à la FSD. Sa corrélation avec la taille maximale indique que la banquise ne se fracture pas systématiquement à l'endroit où la déformation maximale se trouve comme ilest assumé dans les modèles couplés d'interaction vague-glace. La demie longueur d'onde des vagues se propageant dans la glace fut aussi comparée à la taille maximale observée mais n'y est pas corrélée. Ces comparaisons laissent croire que la distance entre les craques est déterminée par l'épaisseur et la rigidité de la glace et non pas par les vagues. -- Mot(s) clé(s) en français : Glace de mer, zone marginale, fragmentation, distribution de taille des floes. -- ABSTRACT: The marginal ice zone (MIZ) is a region of the ice pack characterized by its inner floesize variability and by its interaction with waves coming from the open ocean. Whether they are mechanical or thermodynamical in nature, the majority of processes taking place in theMIZ are dependent on floe size. Recent and dating observations of the spatial distributionof floe size (FSD) in the MIZ give a large scale portrait of its morphology which does notallow to understand the influence of each process on the shape of the FSD. The goals ofthis thesis are to observe the influence of wave-induced sea ice breakup on the shape of theFSD and to analyze the temporal evolution of this process. This will bring further the stateof fundamental knowledge on the MIZ dynamics and will help to better represent floe sizein models. It is thought that wave-induced breakup causes a preferential size but whether itis constrained by the flexural rigidity of sea ice or rather by the wavelength of the principalwave causing deflections in sea ice is still unknown from an observational point of view. Toverify this hypothesis, two experiments were carried out : one in the gulf of Saint-Lawrence atwinter 2019 and the other in Ban bay at summer 2019, during which waves were generatedby the CCGS Amundsen in order to generate break up in surrounding sea ice. The break upwas recorded by a drone for the extraction of the FSD and of temporal properties. Whenrepresented as a probability density function, the FSD exhibits a strong modal shape whichconfirms the preferential size hypothesis. A theoretical fracture distance dependent on seaice flexural rigidity (thickness, elasticity) was compared to the FSD. Its correlation with themaximum observed size indicates that sea ice does not systematically break up at the positionof maximum strain as is assumed in wave-ice interaction models. Half the wavelength of thewave propagating in ice was also compared to the maximum size but it is not correlated toit. These comparisons seem to indicate that the distance between cracks is dictated by sea icethickness and elasticity rather than by wave period or wavelength. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Sea ice, Marginal Ice Zone, wave-induced sea ice breakup, floe size distribution.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (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 :	Glace de mer ; Floes ; Banquise ; Fragmentation ; Vagues ; Navire ; Zone marginale ; Distribution ; Taille.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	08 févr. 2022 21:28
Dernière modification :	08 févr. 2022 21:28
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1965

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