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Développement et optimisation d’un modèle discrèt de la dynamique de la banquise fracturée

La banquise, fine couche de glace qui recouvre les océans polaires, est un objet géophysique complexe qui se fracture sans cesse sous l'effet des vents et des courants océaniques. En saison de fonte et en particulier dans les mers marginales de l'Arctique, elle se présente comme un agrégat de plaques de glace (appelées floes) dont le comportement mécanique à basse concentration est dominé par les collisions et la friction entre les floes. Capturer la transition mécanique (spatialle et temporelle) entre ces deux états dans les modèles continus de la banquise utilisés à des fins opérationnelles et d'étude du climat est essentiel à la représentation adéquate des variations rapides et à long terme de son étendue et de son épaisseur. Cet objectif s’inscrit dans le Scale Aware Sea Ice Project (SASIP): une collaboration internationale visant à développer un modèle numérique de banquise physiquement et numériquement novateur.

L’une des tâches principales de SASIP est de développer des paramétrisations destinées aux modèles continus de la banquise qui traduisent la dépendance de sa résistance mécanique à grande échelle (10-100 km) à la concentration granulaire et au et degré de fracturation à petite échelle (< 10 km). Pour ce faire, un modèle granulaire (de type éléments discrets) sera employé, lequel permet de simuler explicitement des floes de taille et de formes réalistes ainsi que leurs intéractions mécaniques. Les processus de percussion et de friction sont déjà implémentés dans le modèle. Le travail d’ingénieur proposé consiste à (i) implémenter dans le code (C++) une formulation de la fracturation d’un floe par percussion récemment proposée pour ce modèle et l’étendre à plusieurs floes (ii) implémenter une formulation de la fracturation des floes par flexion (associée aux intéractions vagues-glace) à définir (iii) optimiser le code amélioré, (iv) préparer des setups de simulations idéalisées initialisées à partir de données d’observation de la concentration et de la distribution de la taille des floes et qui permettent d’estimer la résistance mécanique de la banquise à l'échelle d'un agrégat de plusieurs floes. L’ingénieur intéragira activement avec une équipe constituée de doctorants et post-doctorants utilisateurs du modèle granulaire, répartis entre Sorbonne Université, le laboratoire ISTerre à Grenoble et Brown University (USA).

Compétences requises : Expérience solide dans l'utilisation, le développement et l’optimisation de modèles numériques et modèles discrets en particulier, très bonne connaissance du langage C++, connaissance des méthodes de modélisation distribuées (parallèles), base de connaissances en mécanique des solides.

Compétences développées : Expérience dans le développement et l’optimisation d’un modèle numérique de type éléments discrets, développement de setups de simulations.

Superviseurs : Stéphane Labbé (principal), Jérôme Weiss et Véronique Dansereau.

Lieu: Sorbonne Université (Laboratoire Jacques-Louis Lions), Paris.

Contact : stephane.labbe@sorbonne-universite.fr, veronique.dansereau@univ-grenoble-alpes.fr, jerome.weiss@univ-grenoble-alpes.fr

Financement : The Scale Aware Sea Ice Project (100%).

Durée : 18 mois, renouvelable 1 an.

Salaire : Selon le niveau d’expérience.