Etude des processus de fracturation et vêlage d'iceberg en Antarctique : Une histoire du glacier Mertz

This thesis presents a study of the rifting processes of an outflow glacier leading to cal- ving. In the context of the CRAC-ICE program we worked on understanding the evolution of the Mertz Glacier, located in the King George V Land, East Antarctica. Before its cal- ving which occurred in February 2010, releasing an iceberg of about 80 km long and 35 km width, the Mertz Glacier was characterized by an ice tongue extending into the open ocean. This ice tongue, fractured by a large rift since the beginning of 1990, was 150 km long by 35 km in width. Using a range of in-situ GPS data, satellite images and an ocea- nic tide model (TUGO-Mertz), we followed the evolution of the glacier and the calving of its iceberg. The first part of this study consisted in developing a high precision GPS processing strategy allowing us to get the best accuracy possible for our measurements. These data were processed using the GINS software and a processing strategy named IPPP, based on absolute positioning. The accuracy of our results allowed us the ability to observe centimeter scale oscillations of the ice tongue. Then, we compared these observed signals with an Euler-Bernoulli beam based model, and found out that they matched with vibration modes of the ice tongue in three different configurations. The periods recorded varied from 5 minutes to a few hours. In this range of temporal values, the main oceanic forcing mechanisms are ocean swell and infra-gravity waves. We also demonstrated that the vibrations of the glacier tongue, lead to torsion movements and hence rifting. At larger spatial scale, tidal currents and ocean sea surface height impacts on the evolution of the ice tongue. Tidal currents mainly affect the rift opening, whereas the sea surface height tends to modulate the along flow current velocity. In addition to these mechanisms, we followed the evolution of the main rift, first opening on the eastern part of the ice tongue and then on the western part until the glacier calved. Finally, we focused on the different processes leading to calving. The action of the B09B iceberg through the modification of tidal currents, played an important role in this event even if the main rift was almost completely opened.Ces travaux de thèse présentent les processus de fracturation des glaciers émissaires menant au vêlage. Dans le cadre du programme CRAC-ICE, nous nous sommes intéressés à l'évolution du glacier émissaire Mertz, situé sur la côte George V en Antarctique de l'est. Avant son vêlage qui a eu lieu en Février 2010, libérant un iceberg de 80 km de long par 35 km de large, ce glacier était caractérisé par une langue de glace se développant sur l'eau. Cette langue de glace, séparée par une faille depuis le début des années 1990, était longue de 150 km par 35 km de large. Grâce à un ensemble de données in-situ, d'images satellite basse et haute résolution et le développement d'un modèle océanique (TUGO-Mertz), nous avons suivi l'évolution de ce glacier ainsi que le devenir de son iceberg. La première partie de ce travail a consisté à développer une stratégie de traitement de données GPS nous permettant ainsi d'obtenir la meilleure précision possible sur nos données in-situ. Ces données ont été traitées via le logiciel GINS et une technique de traitement appelée IPPP basée sur le positionnement absolu et la résolution des ambiguïtés en valeurs entière. La précision des résultats de positionnement nous a permis d'observer des oscillations d'am- plitude centimétrique et de période de quelques minutes, qui, comparées à un modèle de poutre d'Euler-Bernoulli, correspondent à des modes de vibration de la langue de glace dans trois configurations différentes. Les périodes de ces oscillations s'échelonnent de 5 minutes à quelques heures. Dans ces gammes de valeurs, les principaux forçages océa- niques sont la houle et les ondes d'Infra-Gravité. De plus, nous avons pu démontrer que les mouvements associés à la vibration du glacier entraînent une torsion favorisant sa fracturation. A plus grande échelle, les courants de marée ainsi que la hauteur de surface impactent sur l'évolution de la langue de glace. Les effets des courants se concentrent principalement sur l'ouverture des crevasses principales tandis que la hauteur de surface tend à moduler la vitesse d'écoulement du glacier. Cette modulation représente environ 5 cm/jour soit 14 % de la vitesse moyenne. Par ailleurs, nous avons suivi l'évolution de la crevasse principale du glacier ; une originellement ouverte sur la partie est de la langue de glace et une ouverte sur la partie ouest. Elles ont ensuite continué son développement jusqu'au vêlage du glacier.Pour finir, nous nous sommes intéressés aux différents acteurs en jeu lors de la rupture de la langue de glace menant au vêlage. L'action de l'iceberg B09B et la modification des courants a joué un rôle lors de cet évènement même si la crevasse était en cours de développement. L'ensemble de ces résultats nous a permis d'identifier un large spectre de processus opérant avant et pendant un épisode de vêlage. Ces processus sont majoritaires dans l'évolution du glacier Mertz, mais ne sont pas encore pris en compte dans les modèles universels de vêlage