Modélisation en sciences de la Terre

Anne-Sophie Kremeur, du laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE)), nous rappelle quel est le cycle du carbone, ses principaux réservoirs et ses interactions avec le climat. Ensuite est abordée l'importance de la prise en compte du cycle du carbone dans la modélisation climatique, aussi bien, à "court" terme, pour les projections basée sur le dernier et portant sur l'horizon 2100, que, sur le long terme, pour les modèles explicatifs des cycles glaciaires.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modélisation du cycle du carbone.

Didier Paillard, du laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE), pose d'abord la question de la définition des termes climat et modélisation. Un modèle simple de circulation océanique profonde permettant de simuler les cycles glaciaires est alors présenté. Puis, le problème des variations à court terme (le millénaire est ici considéré comme court) de la circulation océanique est abordé. Pour ce faire, un modèle de circulation thermohaline est développé puis enrichi. Il permet de comprendre les facteurs principaux réglant cette circulation et de comprendre ce qu'est une réponse non-linéaire, avec basculement d'un état dans un autre suite au franchissement d'un seuil, seuil qui doit aussi être franchi dans l'autre sens pour un retour à l'état initial (phénomène d'hystérèse).

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modélisation de la circulation océanique profonde.

Édouard Kaminski, de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), nous présente une modélisation des explosions et panaches éruptifs. Après la présentation de l'exemple historique du Vésuve en 79, une première phase de modélisation du phénomènes physique est proposée. Ce premier modèle permet des prédictions qui sont confrontées aux données de terrains. Cette confrontation modèle - données permet de s'assurer que le phénomène est qualitativement compris mais aussi d'affiner le modèle. Une deuxième phase de modélisation, légérement plus complexe aboutit alors à des prédictions en adéquation avec les données de terrain. Cette conférence souligne bien l'importance des allers et retours nécessaires entre le terrain, la physique et les expérimentations pour obtenir un modèle solide.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modélisation des dynamismes volcaniques.

Emmmanuel Risler, de l'Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA de Lyon), à l'occasion des 36 ans de la parution du rapport "Meadows" (Limits to growth), premier rapport du club de Rome en 1972, nous dresse un état des lieux de la planète, avant de montrer ce que sont les modèles socio-économiques courants et leurs grandes faiblesses. Ensuite sont présentés les principaux points du rapport Meadows de 1972, dont la mauvaise traduction du titre en français a donné "Halte à la croissance" alors qu'une traduction littérale est "Les limites de la croissance". Les concepts à intégrer dans un modèle socio-économique du type "club de Rome" sont présentés : notion de limite, de dépassement, d'effet de seuil, d'effondrement. Les enjeux à venir sur l'énergie et le climat apparaissent alors clairement. Quelques solutions sont abordées : fausses bonnes idées et pratiques plus étayées sont passées en revue.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modèles socio-économiques du climat, l'exemple du club de Rome (rapport Meadows, 1972).

Philippe Machetel, du Laboratoire de Tectonophysique de l'université Montpellier (ISTEEM), nous rappelle les bases de la tectonique des plaques avant de passer à la compréhension et à la modélisation de la convection thermique dans le manteau terrestre. L'histoire thermique de la "jeune" Terre est présentée, puis la fabrication des continents et leurs mouvements. Une vision globale de la dynamique du manteau permet de pointer l'importance possible d'épisodes d'avalanches mantelliques : le transfert "soudain" et massif de matière froide. Le rôle des transferts descendants dans la dynamique lithosphérique est donc ici remis en avant. Le terme d'avalanche est utilisé car le phénomène mis en évidence est, du point de vue physique, équivalent aux avalanches de neige.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Avalanches et dynamique globale du manteau de la Terre.

Frédéric Fluteau, de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), nous rapelle le principe des modèles climatiques : outils, compréhension des processus et modélisation. Ensuite, l'importance des reconstitutions paléogéographiques est abordés. L'impact climatique de différnets processus est abordé : positon des continents, circulation océanique, relief, altération, circulation atmospérique... Certains grands événements climatiques majeurs sont passés en revue afin d'en extraire la cause tectonique possible. La tectonique n'est évidemment pas le seul processus en cause pour les variations climatiques, mais sa prise en compte est parfois importance pour comprendre un certain nombre de variations brutales ou de mise en place de nouveaux cycles.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Reconstitutions paléogéographiques et paléoclimatiques.

Sophie Viseur, du Laboratoire de Géologie des Systèmes et Réservoirs Carbonatés de l'Université de Provence (LGSRC), nous présente les objectifs et principes de la géomodélisation dans le domaine sédimentaire. Un partie consacrée à la collecte des données de terrains précède l'exposé d'exemples de géomodélisation 3D puis 4D.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modélisation 3D et 4D en géologie sédimentaire.

Mohamed Naaim, du CEMAGREF, équipe ETNA Grenoble, nous présente la gestion du risque "avalanche" et le besoin de modélisation pour déterminer l'avalanche centennale lorsque les données sont insuffisantes. La physique du phénomène est expliquée avant d'aborder la modélisation, les expérimentations puis les résultats des modèles. Enfin, le mode de détermination de l'avalanche centennale, le problème initial, est présenté.

Vidéo chapitrée et diaporama (pdf) de Modélisation numérique des avalanches mixtes.