SICIM

Axe Environnement

Mathématiques
∩ Glaciologie

Aperçu

Développer une approche statistique permettant la reconstitution spatio-temporelle des trajectoires de fronts de glaciers, à partir des positions observées des moraines datées, en incluant des contraintes physiques liées à la dynamique des glaciers, les incertitudes de datation et les moraines manquantes.

Mots clefs

Glacier, moraine, changement climatique, trajectoires, extrêmes, records, simulation conditionnelle.

Coordination  

• Anna Ben-Hamou (Mathématiques, LPSM, UMR 8001, CNRS, Sorbonne Université)
• Nicolas Eckert (Géosciences, IGE, UMR 5001, CNRS, UGA, INRAE)

Financement

• ≃ 600 000 € sur 5 ans (Projet scientifique lauréat de l’appel à projets 2024)

Résumé

Le projet scientifique SICIM a pour objectif de développer une approche statistique permettant la reconstitution spatio-temporelle des trajectoires de fronts de glaciers, à partir des positions observées des moraines datées, en incluant les incertitudes de datation et les moraines manquantes. La question probabiliste associée est de savoir comment, conditionnellement aux positions et dates de données censurées (les moraines non-détruites), simuler des tirages aléatoires du processus spatio-temporel complet, puis d’être capable d’effectuer l’inférence. Il s’agit donc de combiner de façon innovante théorie des records, théorie des valeurs extrêmes, et simulation conditionnelles dans un cadre statistique spatial.

Les glaciers sont des facteurs majeurs de genèse du paysage montagnard et leur fonte accélérée est un indicateur emblématique du réchauffement climatique. Cette évolution génère des risques spécifiques liées à la hausse du niveau des mers, à la disponibilité de la ressource en eau et à la préservation de la biodiversité aquatique. En termes de modélisation, les glaciers (étendue, volume, champs internes de température et de vitesse) peuvent être vus comme des systèmes dynamiques complexes. Cette complexité rend indispensable, pour la quantification des évolutions et l’obtention de projections réalistes, des collaborations étroites entre statisticiennes et statisticiens et glaciologues, le recours à des données de calibration et le développement de méthodes statistiques performantes intégrant plusieurs type d’incertitude.

L’application se concentrera sur différentes zones géographiques pour lesquelles le projet dispose de jeux de données complets : le nord de la Cordillère des Andes, la région de l’Everest dans l’Himalaya et les Alpes. Cette dernière est celle où les observations systématiques des fronts de glaciers sont disponibles, ce qui permettra la génération d’un jeu de données de validation indépendant. Les résultats obtenus incluront des développements théoriques de portée générale et des évaluations novatrices de l’évolution des glaciers sur les zones considérées. Ces dernières pourront être utilisées à l’avenir pour mieux contraindre les régimes d’évolution des glaciers à partir de modèles dynamiques à base physique pour lesquels ils fourniront une information d’entrée d’une précision unique.

L’étude des glaciers dans le passé permettra d’identifier les tendances de long terme et de basse fréquence qui gouvernent leur évolution et qui ne peuvent être capturées dans les observations de court terme. L’obtention de trajectoires réalistes de fronts de glaciers à l’échelle de l’Holocène et dans différents contextes climatiques permettra non seulement de mieux comprendre les fluctuations de la dynamique glaciaire mais aussi d’enrichir les modèles physiques par de nouvelles contraintes de long terme.