Estimation multi-technique de l’Ajustement Isostatique Glaciaire en Antarctique

La Terre se déforme de façon viscoélastique en réponse aux variations de masse superficielle se produisant sur quelques heures à plusieurs milliers d’années. Dans le cadre des changements de la cryosphère, l’ajustement isostatique glaciaire (GIA) a classiquement été modélisé en invoquant une rhéologie élastique, pour les variations les plus récentes, ou une rhéologie viscoélastique de type Maxwell, pour les variations débutant au dernier maximum glaciaire. En Antarctique, où les effets induits par les variations récentes et passées de masse de la calotte se cumulent, ces modèles ne permettent pas d’expliquer les observations géodésiques et gravimétriques acquises depuis plus de 20 ans. Dans cette thèse nous explorons l’influence de trois lois rhéologiques dans la modélisation des déformations induites par les changements passés et récents de la calotte Antarctique. Nous considérons les lois rhéologiques de Maxwell, Andrade et Burgers ainsi qu’un profil de viscosité typiquement utilisé dans la modélisation du GIA et un second qui comprend une couche de faible viscosité dans le manteau supérieur. Il ressort que les profils de viscosités et les rhéologies ont un impact significatif pour des déformations se produisant entre 10 et 1 000 ans après les variations de masse en surface. L’utilisation des rhéologies de Burgers et d’Andrade mène à des déformations plus grandes que celles de Maxwell, avec des différences allant jusqu’à 300 mm pour les déplacements verticaux résultant des variations de masses actuelles. Afin de déterminer les déformations visqueuses en Antarctique tout en s’acquittant d’hypothèses contraignantes sur la structure interne et la rhéologie du manteau, nous avons développé une stratégie d’inversion qui utilise conjointement trois types d’observations : l’altimétrie et la gravimétrie satellitaire ainsi que le positionnement GNSS. Les paramètres déterminés par cette inversion sont les coefficients de la décomposition en harmoniques sphériques des taux de variation d’épaisseur de la calotte, des densités superficielles des masses qui varient et des vitesses verticales associées aux déformations visqueuses de la surface. Des tests réalisés sur des données synthétiques montrent que cette nouvelle méthode permet de retrouver les coefficients jusqu’au degré harmonique 40. Les paramètres, cartes et données prédites par l’inversion sont très proches de ceux attendus, avec des erreurs principalement inférieures à 1 %.

Cette thèse sera présentée devant le jury suivant :
- Laurent MÉTIVIER, Directeur de recherche - Rapporteur
- Stéphane MAZZOTTI, Professeur - Rapporteur
- Jean-Paul BOY, Physicien - Examinateur
- Muriel LLUBES, Maîtresse de conférences - Examinateur
- Riad HASSANI, Professeur - Directeur de thèse
- Anthony MÉMIN, Maître de conférences - Directeur de thèse
- Giorgio SPADA, Professeur - invité