Vous êtes ici : GIPSA-lab > Formation > Thèses soutenues
MOURAD Firas

Distributed Parameter Inversion of Basal Sliding and Diffusion of the Antarctic Ice Sheet

 

Directeur de thèse :     Emmanuel WITRANT

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (EEATS)

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Grenoble-INP

Établissement d'origine : UGA - Université Grenoble Alpes

Financement(s) : Contrat doctoral ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 01/10/2016

Date de soutenance : 01/07/2020

 

Composition du jury :
- RITZ Catherine, Directrice de Recherche, Institut des Géosciences et de l''Environnement, Université Grenoble Alpes, Examinatrice
- MORLIGHEM Mathieu, Associate Professor, University of California, Department of Earth System Science, Rapporteur
- ANDRIEU Vincent, Université de Lyon, LAGEPP, Rapporteur
- QUADRAT Alban, Directeur de Recherche, Sorbonne Université, Inria, Institut de Mathématique, Examinateur
- WITRANT Emmanuel, Maître de Conférence, Gipsa-lab, Université Grenoble Alpes, Directeur de thèse
- PATTYN Frank, Professeur, Université Libre de Bruxelles, Laboratoire de Glaciologie, Co-directeur de thèse

 

Résumé :
Les modèles décrivant des phénomènes naturels peuvent dépendre de paramètres non mesurables, d’où la nécessité de les estimer par méthodes inverses. Notre objectif est d’utiliser de telles techniques pour permettre une meilleure initialisation des modèles de simulations des calottes glaciaires en Antarctique. Cela permettra l’obtention de meilleures prévisions dans le cadre des études climatiques. Nous nous intéressons au paramètre de glissement basale, qui caractérise le contact de la calotte glaciaire avec le socle rocheux, ainsi qu’au paramètre de diffusion, qui dicte la dynamique au sein de l’équation aux dérivées partielles de continuité de masse décrivant son mouvement. Une approche basée sur la théorie de Lyapunov est proposée pour contrôler la convergence des modèles de transport inhomogènes 1D et 2D vers un équilibre correspondant aux mesures de la topographie de surface de la calotte glaciaire de l’Antarctique. Notre travail propose une nouvelle loi pour l’inversion en 1D du coefficient de glissement basal. Nous utilisons également l’inversion adaptative de paramètres distribués pour reconstruire le glissement basal depuis le paramètre de diffusion dans des modèles 1D et 2D. Ces deux méthodes sont testées sur des cas d’études et des données réelles. Nos résultats montrent que les méthodes proposées réussissent à inverser les paramètres de glissement et de diffusion tout en reproduisant les données disponibles.
ABSTRACT
Models describing natural phenomena can depend on parameters that cannot be directly measured, hence the necessity to develop inverse techniques to determine them. Our goal is to utilize such techniques to enable a better initialization of ice sheet models for Antarctica. This will help such models to produce better forecasts as part of climate studies. The parameters of interest are the basal sliding coefficient, which characterizes the contact of the ice sheet with the bed underneath, and the diffusion coefficient, which dictates the dynamics within the mass-continuity partial differential equation describing the movement of ice sheets. A Lyapunov based approach is proposed to control the convergence of the 1D and 2D inhomogeneous transport models toward a feasible equilibrium matching the measurements of surface topography of the Antarctic ice sheet. Our work offers a new 1D update law for the basal sliding coefficient inversion. We also use an adaptive distributed parameter inversion to retrieve basal sliding from diffusion in 1D and 2D models. These two methods are tested on study cases and real data. Our results show that the proposed methods are successful in inverting for sliding and diffusion while replicating the available data.


GIPSA-lab, 11 rue des Mathématiques, Grenoble Campus BP46, F-38402 SAINT MARTIN D'HERES CEDEX - 33 (0)4 76 82 71 31