{"id":4392,"date":"2019-04-10T13:52:21","date_gmt":"2019-04-10T11:52:21","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=4392"},"modified":"2019-04-25T12:41:50","modified_gmt":"2019-04-25T10:41:50","slug":"numerical-modelling-of-thermo-mechanical-coupling-effects-of-strain-heating-on-the-ice-flow","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2019\/04\/numerical-modelling-of-thermo-mechanical-coupling-effects-of-strain-heating-on-the-ice-flow\/","title":{"rendered":"Numerical Modelling of Thermo-Mechanical Coupling : Effects of Strain Heating on the Ice Flow"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Aleksandar Licul, le 10 avril 2019, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)<\/em><\/p>\n

Les observations de la vitesse de la glace sur les calottes glaciaires et les glaciers sugg\u00e8rent deux modes d’\u00e9coulement glaciaire tr\u00e8s diff\u00e9rents : l’\u00e9coulement lent et rapide, avec des diff\u00e9rences de vitesse jusqu’\u00e0 trois ordres de grandeur entre les deux. Comprendre les processus physiques qui d\u00e9terminent l’\u00e9coulement des glaces est cruciale pour pouvoir pr\u00e9dire l’\u00e9l\u00e9vation future du niveau de la mer \u00e0 cause du r\u00e9chauffement de la plan\u00e8te. Cette h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 des vitesses d’\u00e9coulement peut s’expliquer par le couplage thermom\u00e9canique et par la m\u00e9canique d’instabilit\u00e9 li\u00e9e au fluage. L’instabilit\u00e9 de fluage ou m\u00e9canisme d’emballement thermique est un processus qui repose sur un concept simple de r\u00e9troaction positive entre le taux de d\u00e9formation de la glace et la temp\u00e9rature. En augmentant le taux de d\u00e9formation, la temp\u00e9rature de la glace augmente, en chauffant la base, ce qui augmente encore le taux de d\u00e9formation de la glace.<\/p>\n

Malheureusement, la plupart des mod\u00e8les actuels d’\u00e9coulement de la glace sont connus pour leur incapacit\u00e9 \u00e0 pr\u00e9dire et \u00e0 mod\u00e9liser cette forte h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 observ\u00e9e dans les vitesses d’\u00e9coulement de la glace. Cela est principalement d\u00fb au fait que les mod\u00e8les actuels sont exigeants en calcul et n\u00e9cessitent souvent l’utilisation de supercalculateur modernes et d’algorithmes sophistiqu\u00e9s. De plus, la plupart des mod\u00e8les d’\u00e9coulement de glace se basent sur une approximation simplificatrice et les processus physiques gouvernant l’\u00e9coulement ne sont donc pas bien repr\u00e9sent\u00e9s. En outre, la plupart des mod\u00e8les d’\u00e9coulement de glace actuels ne sont pas bien adapt\u00e9s aux tendances modernes de l’industrie d’\u00e9quipement informatique bas\u00e9es sur de nombreuses architectures de base.<\/p>\n

Dans cette th\u00e8se, j’adresse ces probl\u00e8mes en d\u00e9veloppant un mod\u00e8le d’\u00e9coulement de la glace bas\u00e9 sur la m\u00e9thode de continuation pseudo-transitoire (PT) it\u00e9rative. La m\u00e9thode repose sur l’utilisation d’une m\u00e9thode bas\u00e9e sur le gabarit sans matrice. Les propri\u00e9t\u00e9s de cet algorithme sont bien adapt\u00e9es aux acc\u00e9l\u00e9rateurs mat\u00e9riels modernes massivement parall\u00e8les tels que les cartes graphiques d’ordinateur. Nos r\u00e9sultats montrent qu’il est possible d’obtenir une augmentation de deux ordres de grandeur des performances par rapport \u00e0 la version CPU de l’algorithme vectoris\u00e9e sur un seul GPU, ce qui nous permet d’effectuer une mod\u00e9lisation tridimensionnelle \u00e0 haute r\u00e9solution du flux de glace coupl\u00e9 thermo-m\u00e9caniquement sur un ordinateur personnel. En outre, je montre qu’une r\u00e9solution num\u00e9rique spatiale et temporelle \u00e9lev\u00e9e est n\u00e9cessaire pour r\u00e9soudre compl\u00e8tement toutes les non-lin\u00e9arit\u00e9s associ\u00e9es \u00e0 la glace.<\/p>\n

Enfin, j’ai \u00e9tudi\u00e9 plus en d\u00e9tails \u00e0 quel point le chauffage par contrainte de source de chaleur peut \u00eatre important. Cette question n’est toujours pas r\u00e9solue dans la litt\u00e9rature. J’ai d\u00e9couvert au cours de cette th\u00e8se que le chauffage par contrainte est la principale source de chaleur volum\u00e9trique interne dans la conservation de l’\u00e9nergie. Son influence est dynamique et d\u00e9pend principalement de la r\u00e9partition des contraintes, de la vitesse de la glace et de la temp\u00e9rature. Par cons\u00e9quent, il peut varier consid\u00e9rablement dans l’espace et dans le temps. Il peut constituer une source de chaleur importante dans certaines situations, mais pas dans d’autres. N\u00e9anmoins, il ne doit jamais \u00eatre n\u00e9glig\u00e9 car il constitue un \u00e9quilibre crucial qui est n\u00e9cessaire pour avoir une conservation appropri\u00e9e de la masse, de l’\u00e9nergie et de la quantit\u00e9 de mouvement. De plus, mes r\u00e9sultats montrent que le chauffage par contrainte est un processus qui fonctionne \u00e0 diff\u00e9rentes \u00e9chelles de temps et que deux r\u00e9gimes distincts sont g\u00e9n\u00e9ralement associ\u00e9s au chauffage par contrainte. \u00e9tat transitoire et stable. Par cons\u00e9quent, si l’on souhaite \u00e9valuer l’importance du chauffage par contrainte en tant que source de chaleur, il est n\u00e9cessaire de prendre en compte les deux r\u00e9gimes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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