Suivi des variations du glissement du glacier de l’Argentière par GPS haute fréquence

Titre : Suivi des variations du glissement du glacier de l’Argentière par GPS haute fréquence

Laboratoire de rattachement : ISTerre / LGGE

Encadrant : Andrea Walpersdorf (ISTerre), Christian Vincent (LGGE)

Téléphone : 04.76.63.52.18

Mots clés : Géodésie spatiale, GPS cinématique, écoulement de glaciers, glacier de l’Argentière

Contexte et objectifs de la mission de stage :
La grande variabilité temporelle des vitesses d’écoulement du glacier de l’Argentière a été mise en évidence par des mesures GPS à la surface du glacier (Ponton, 2013), par la corrélation d’images radar satellitaires (Ponton et al., 2014), et par un cavitomètre (roue de vélo installé contre la glace dans une cavité sous le glacier) (Vincent et Moreau, 2016). Ces mesures montrent des fluctuations saisonnières, des accélérations intra-saisonnières du glacier au moment de la fonte de la glace, et des accélérations épisodiques lors des fortes pluies. Les données GPS analysées jusqu’ici en mode statique sur des durées courtes (une position moyenne par session de calcul de quelques heures) semblent indiquer en plus une variabilité diurne du glissement en été.
Par rapport aux mesures GPS préliminaires, un nouveau jeu de données haute fréquence (1 Hz) a été enregistré de Mars à Décembre 2016 sur le glacier à 2700 m d’altitude, et sur deux stations fixes de référence, dont une sur la roche au bord du glacier à une distance de 500 m, et une autre dans la vallée de Chamonix à 5 km de distance. Le but du stage serait d’utiliser ces données pour développer une analyse en mode cinématique (une position par époque d’enregistrement, donc toutes les secondes), pour quantifier de façon homogène le spectre complet de la variabilité du glissement, de sub-diurne à intra-saisonnier. L’atout de cette mesure GPS cinématique sera la détermination du vecteur de vitesse dans les 3 directions Nord-Sud, Est-Ouest et Vertical (par rapport aux mesures essentiellement horizontales du cavitomètre et la corrélation d’images) et la résolution temporelle très fine (par rapport au GPS statique). Elle apportera alors des nouvelles contraintes aux modèles de la dynamique des glaciers.
Les logiciels utilisés seront les routines TRACK (cinématique) et GAMIT (statique) du MIT. Des développements méthodologiques seront nécessaires pour obtenir un positionnement 3D significatif malgré les fortes masques crées par les reliefs à l’endroit de la station GPS du glacier : l’utilisation de contraintes troposphériques du traitement statique pour de-corréler la position verticale et le délai troposphérique, l’établissement d’un filtre sidéral pour éliminer les signaux dus aux réflexions des ondes électromagnétiques au sol autour de la station, …
En perspective de ce projet, la méthodologie GPS cinématique développée pourrait être utilisée dans le cadre de l’ANR SAUSSURE (projet d’observation multidisciplinaire et de modélisation de la dynamique du glacier de l’Argentière, actuellement soumis, coordonné par Christian Vincent, LGGE). Ce savoir-faire s’appliquerait également à la caractérisation des mouvements tectoniques transitoires (co-, post-sismique, glissement lent a-sismique), ainsi qu’à la sismologie GPS qui mesure les déplacements du sol lors d’un séisme, en complément aux mesures sismologiques des vitesses et accélérations du sol. Une continuation en thèse est donc vivement conseillée.

Références :
Ponton, F., Mesure de la variabilité de déplacement 3D de glaciers alpins par GNSS et imagerie radar satellitaire, Thèse de doctorat de l’Université Joseph Fourier, 2013.
Ponton, F., E. Trouvé, M. Gay, A. Walpersdorf, R. Fallourd, J.-M. Nicolas, F. Vernier, and J.-L. Mugnier, Observation of the Argentière glacier flow variability from 2009 to 2011 by TerraSAR-X and GPS displacement measurements, Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, Vol. 7, Issue 8, pp 3274-3284, 2014.
Vincent, C., and L. Moreau, Sliding velocity fluctuations and subglacial hydrology over the last two decades on Argentière glacier, Mont Blanc area, Journal of Glaciology, doi:10.1017/jog.2016.35, 2016.