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Les ice floes se caractérisent par des grandes surfaces horizontales (jusquà quelques dizaines de kilomètres) et une faible épaisseur (quelques dizaines de mètres) et apparaissent dans les zones près des pôles lorsque de forts courants marins ou éoliens empêchent l’apparition de blocs de glace plus conséquents (icebergs par exemple).

Ces ice floes ont tendance à se déplacer assez fortement en fonction des sollicitations extérieurs qu’ils subissent (courant marin, vent, marée, etc..) . Ces ice floes vont donc soit se séparer dans l’océan soit s’agglomérer dans des fjords ou des fleuves étroits (St Laurent au Québec). Lors d’une agglomération, les points de contacts entre plusieurs ice floes vont subir une pression mécanique favorable à la fusion de ceux-ci et des points rigides vont ainsi apparaître les rendant solidaires.

Ces ice floes vont donc grandir, diminuer, se déplacer en fonction des conditions météorologiques locales. Le résultat de toutes ces interactions peut conduire à un blocage de la voie navigable, à des collisions avec des plates formes off-shore,  etc….

En effet de très gros ice floes peuvent être très dommageables pour leur environnement immédiat.

La modélisation de ces phénomènes est donc essentielle et peut se réaliser par des outils simples de « D.E.M. » (Discrete Element Method).

Dans le cadre d’un contrat NASA et
d’une ACI « jeune chercheur»
j’étudie le déplacement de dunes de sable sous l’effet du vent ‘(saltation). Le
phénomène principal entraînant la saltation des grains est dû à l’équilibre
entre le nombre de grains en mouvement lors du transport éolien avec le nombre
de grains retombant sur le lit de sable qui en générant une collision favorise
l’éjection de nouveaux grains. Cette fonction locale de collision baptisée
« splash function » est cruciale pour la définition d’un modèle
théorique et numérique pour cette étude. La thèse de F. Rioual réalisé au
laboratoire ainsi qu’en Mauritanie nous a apporté de nombreux résultats
expérimentaux à deux dimensions sur des empilements majoritairement ordonnés.

  Figure : expérience à deux dimensions sur empilement ordonné

Des simulations de ces expériences ont été réalisées qui nous ont permis une
étude systématique des effets des coefficients de frottement, de restitution
des grains ainsi que les variations des vitesses d’éjectas en fonction des
angles et des vitesses de la bille incidente. Les figures représentent les deux
cas typiques de nos simulations (ordonné et désordonné).

Figure : Représentation
instantané d’une collision d’une bille incidente sur deux empilements
différents (a) empilement quasi ordonné (b) empilement désordonné.

La connaissance complète de
la structure de l’empilement avant et après la collision ainsi que le choix
exact du point d’impact nous permet de prendre en compte un paramètre
incontrôlable dans les expériences : le
point d’impact local et non pas seulement le numéro de la bille. Cette précision
est vraiment importante car les énergies de restitution de la bille incidentes
et des billes éjectées dépendent fortement de la position locale de l’impact.
En fait ceux sont les orientations de la propagation de l’onde à travers le
milieu entourant la bille impactée qui domine ce processus.