Beitrag zur geodätischen Erdsystemforschung mittels Satellitenfernerkundung anläßlich anläßlich einer Festschrift zum 65. Geburtstag von Prof. Reinhard Dietrich.

Beitrag anläßlich einer Festschrift zum 65. Geburtstag von Prof. Reinhard Dietrich.

At least four glacial stands occurred since 6.5 ka B.P. based on moraines located on the eastern flanks of the Three Sisters Volcanoes and the northern flanks of Broken Top Mountain in the Central Oregon Cascades. The youngest of these advances was the Little Ice Age (LIA) glaciation, which reached its maximum advance 150-200 yrs. B.P. and is defined by the large sharp crested and unvegetated moraines adjacent to the modern glaciers. In isolated locations less than 100 m downslope from these moraines, a second set of sparsely vegetated lateral moraines marks the Late-Neoglacial stand of the glaciers between 2.1 ± 0.4 and 7.7 ka B.P, A third set of Early-Neoglacial end moraines is 300-700 meters downslope of the modern glacier termini, and postdates 7.7 ka B.P. From SST temperature data (Barron et al., 2003) and a speleothem record (Vacco, 2003), we infer that this advance occurred between 4.5 and 6.5 ka B.P. Finally, the Fountonnor stand is marked by moraines 500-900 meters downslope of the modern glacier termini, and we infer these are latest Pleistocene or early Holocene. Modem equilibrium line altitudes (ELAs) at the Three Sisters and Broken Top are approximately 2500 - 2600 m. During the LIA, the ELAs were 40 - 180 m lower, requiring cooler mean summer temperatures by 0.7 - 1.0°C and winter snowfall to increase by 10 - 60 cm water equivalent. The average Early Neoglacial and Fountonnor ELAs were 130 - 300 m and 290 - 320 m lower than modem glaciers, respectively, requiring air temperatures to be 0.7 - 1.6°C and 1.5 - 1.7°C cooler during the summer and winter snowfall to be 40 - 100 cm water equivalent and 90 - 100 cm water equivalent greater.

The portfolio of compositions comprises six pieces: a chamber opera, an orchestral piece and four shorter chamber works. These pieces are diverse and distinct from one another but collectively explore aesthetic tensions relating to tonality, aura and ontology. The largest piece is a chamber opera setting Margaret Atwood's novel, The Handmaid's Tale, which has been flexibly scored as a series of fragments in order to reflect the quality of her text. The remaining pieces draw influence from poetry, landscape and the environment. They all encompass a series of material contrasts but attempt to simply contain these tensions in some way, leaving them partially unresolved. The thesis is a re-assessment of the music of the Ukrainian composer, Valentin Silvestrov, in particular, his 'metamusic' approach to composition that treats pre-existing styles as a form of musical metaphor. Through a series of comparisons with landscape and photography, I offer new vantage points for approaching the aesthetic issues present in his work, relating to aura, imitation and historical reference. The metaphors of landscape and photography might appear far removed from his work, but mediated by the work of the artist Gerhard Richter, offer a basis for critically analysing Silvestrov's approach. Furthermore, by drawing upon the theories of Walter Benjamin, Roland Barthes and the geographer, Stephan Harrison, I demonstrate how concepts from other disciplines can be recast in order to be effective for approaching both Silvestrov and Richter. As a form of conclusion, I consider the role of photography in the production of CD covers and how this relates to the reception of Silvestrov's metamusic in a commercial setting.

S’appuyant sur de longues missions de terrain, ce travail offre le regard quantitatif et qualitatif d’ungéographe sur la dynamique nivo-glaciaire en région polaire dans un contexte de changement climatiqueactuel. Il s’inscrit dans le cadre du programme ANR Hydro-Sensor-FLOWS mis en oeuvre dansla mouvance de l’Année Polaire Internationale. En amont de ce programme pluridisciplinaire visant àcomprendre le fonctionnement hydrologique d’un petit hydrosystème polaire il fallait adjoindre uneétude plus spécifique concernant le rôle de la neige et de la glace dans l’équation hydrologique : c’estl’objet de cette thèse.Le bassin glaciaire de l’Austre Lovénbreen (10 km2, Spitsberg – 79°N) a servi de terrain d’étude dansune approche géographique à échelle locale. De nombreuses méthodes ont été testées tant sur leterrain (stations photo automatiques, carottages de la neige, DGPS et GPR) que pour l’exploitationdes données acquises.Au total, ce travail suit la dynamique nivo-glaciaire pendant trois années (2008, 2009 et 2010) à partirde 15 séries de carottages en 40 points du bassin, de mesures de densité, de profils nivologiques,de bilan de masse et de suivi continu, en 20 points, de la température de l’air. Outre l’image satellite,ce travail s’appuie également sur une collection de 3 clichés journaliers acquis en 10 points dubassin. Des méthodes ont été développées pour corriger géométriquement les photos afin d’en fairedes documents en projection verticale dont il est possible de tirer de l’information quantitative. Lesoutils de la géomatique ont permis de spatialiser l’information ponctuelle et d’établir à des pas detemps variables, par croisement des données acquises in situ, les diverses lames entrant dansl’équation hydrologique (précipitations, fonte potentielle de la neige et de la glace en relation avec leslames écoulées). Les trois années consécutives de suivi offrent des conditions très différentes quirévèlent le rôle constant et modérateur des températures et celui beaucoup plus impulsif des précipitations.Ce travail pose également le problème des mesures et de leur fiabilité dans un milieu aussi sévère etaussi impétueux que l’Arctique. / Leaning on long field campaigns, this thesis offer both qualitative and quantitative overview of polarregion nivo-glaciologic dynamics through a geographic approach, in context of climate change. Thiswork is part of the Hydro-sensor FlOWS program taking place during the International Polar Year.Upstream of this pluridisciplinary program aimed at understanding the hydrological processes of asmall polar hydrosystem, it was necessary to add a more specific study on the role of snow and icein the hydrological equation : this is the subject of this PhD.The glacial basin of Austre Lovénbreen (10 km2, Spitsberg – 79°N) served as a field of study in ageographical approach at local scale. Many methods have been tested both in the field (automaticphoto station, snow coring, DGPS and GPR) and for the data processing.Overall, this work follows the snow and ice dynamics for three years (2008, 2009 and 2010) from 15sets cores of 40 points of the basin, density measurements, nivologic profiles, mass balance and thecontinuous monitoring, on 20 points, of the air temperature. Besides the satellite images, this workalso leans on a collection of 3 daily photos acquired in 10 points of the basin. Methods were developedto geometrically correct photos in order to provide data wich could be used as a vertical projectioninto a GIS software to get quantitative informations. The geomatrical tools gave the possibility tohave accurate spatial representation at different time scale, by crossing data acquired in situ, lesdiverses lames entrant dans l’équation hydrologique (precipitation, potential melting of snow and icein relation to the lames passed).Three consecutive years of monitoring provide very different conditions that reveal temperatures’sconstant role of moderator, and the much more impulsive behavior of precipitations.This work also raises the problem of measurements and their reliability in a binding environment asthe Arctic

Ce travail traite de la simulation numérique du climat des grandes calottes de glace, en particulier des calottes de l'Antarctique et du Groenland, toujours existantes, dans des conditions climatiques différentes, à l'aide de modèles de circulation générale de l'atmosphère (MCGA). Le MCGA à grille variable LMDz a été adapté aux spécificités du climat polaire et validé pour le climat actuel. L'approche d'une grille variable, qui permet d'utiliser le MCGA à haute résolution spatiale (autour de 100 km) sur la région d'intérêt à un coût numérique raisonnable, a été validée en analysant la dynamique atmosphérique au bord de la région ciblée à l'aide d'un schéma de suivi des cyclones individuels. Des simulations du climat du Dernier Maximum Glaciaire (DMG) ont été faites pour le Groenland et l'Antarctique et analysées en tenant compte des archives glaciaires disponibles. Une explication possible des différences entre les deux méthodes principales de reconstruction des paléotempératures - l'analyse des isotopes de l'eau et la mesure directe de la température de la glace dans le trou de forage - au centre du Groenland a pu être proposée. Cette explication est basée sur des changements de paramètres climatiques locaux. C'est la première fois que l'approche de grille variable a été utilisée dans un MCGA pour des simulations du climat polaire à l'échelle de quelques années. Les simulations paléoclimatiques faites avec LMDz sont à une résolution spatiale inégalée à ce jour. Finalement, le climat du DMG, simulé par plusieurs MCGA dans le cadre du projet international PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Programme), a été analysé, et des implications des résultats pour l'interprétation des enregistrements glaciaires ont été discutées.

Au cours de ce travail nous avons dosé par activation neutronique aux neutrons thermiques le chlore, le sodium et le manganèse dans une centaine d'échantillons de névé prélevés en Antarctique de l'Est. Les prélèvements ont été effectués entre la surface et 90 cm de profondeur le long d'un axe côte -intérieur de 830 km. Nous exposons en détail les techniques de prélèvement et d'analyse utilisées ainsi que les méthodes que nous avons employées pour évaluer les contaminations et contrôler la validité de nos résultats. Ce point est particulièrement important étant donné le bas niveau des concentrations que nous avons mesurées (de 700 ppb à 40 ppb pour le chlore qui est un des éléments les plus abondants en Antarctique, et de 2 ppb à 2. 10- 2 ppb pour le manganèse). Après avoir discuté la représentativité des échantillons analysés, nous avons étudié l'influence de différents paramètres (distance à la côte, accumulation, altitude) sur les concentrations en éléments traces. Nous avons ensuite déterminé l'origine des trois éléments que nous avons dosés; nous avons alors accordé une place importante au chlore qui semble exister à l'état particulaire mais aussi en phase gazeuse au dessus de l'Antarctique. Nous avons enfin calculé les taux de déposition du chlore, du sodium et du manganèse au-dessus de l'Antarctique à partir de la relation existant entre l'accumulation et les quantités déposées de ces trois éléments. En utilisant ces résultats et la composition chimique des différentes sources d'aérosols en Antarctique nous avons estimé le bilan des retombées d'origines marine et continentale; pour faire ce calcul, nous avons traité séparément la frange côtière et la partie intérieure du continent. Le s valeurs obtenues (90.10 3 t. an- 1 pour l'apport marin dans la zone côtière, 140.10 3 t. an- 1 pour l'apport marin ainsi que pour l'apport continental dans la zone intérieure) sont du même ordre de grandeur que les rares résultats publiés jusqu'à présent. Un appendice est consacré au dosage de Cl, Mn, Na, Mg et K par activation neutronique dans des échantllions de glace alpine.

La neige recouvre jusqu'à 50 % des surfaces émergées de l'hémisphère Nord en hiver. Une telle importance de la glace à la surface de la terre suggère un fort potentiel d'interaction avec l'atmosphère. De telles interactions ont été mises en évidence ces dernières années, et impliquent des processus complexes, comme la catalyse de réactions hétérogènes ou l'échange de gaz traces réactifs adsorbés à la surface des cristaux de neige, la diffusion en phase solide, les cycles de sublimation/condensation de glace qui entraÎnent des solutés. Leur compréhension et leur quantification requièrent la connaissance de divers paramètres physiques dont la surface spécifique (SS) de la neige, définie comme la surface accessible aux gaz par unité de masse. L'importance de ce paramètre et le peu de données existant dans la littérature a incité à effectuer ce travail sur l'étude de la SS de la neige et son évolution dans le manteau neigeux. La SS a été déterminée par adsorption de méthane à la température de l'azote liquide (77 K). Afin de comprendre les processus responsables de l'évolution de la SS, des macrophotographies et des images obtenues par microscopie électronique à balayage ont été utilisées. L'ensemble de nos résultats (176 mesures de SS) obtenus dans les Alpes et l'Arctique a montré que la SS de la neige est très variable: elle est comprise entre 1540 et 400 cm2/g pour les neiges fraîches et peut descendre jusqu'à 100 cm2/g pour des vieilles neiges. L'étude de l'évolution de la SS indique une décroissance avec le temps qui est due aux transformations morphologiques liées au métamorphisme de la neige. Celles-ci sont essentiellement caractérisées par un arrondissement et un grossissement des cristaux, et par la sublimation des petites structures. La vitesse de décroissance de la SS a également été étudiée à différentes températures. Nos résultats ont montré que la température et le vent sont les deux principaux facteurs qui déterminent la cinétique de décroissance de la SS. A Alert, (Arctique canadien), l'étude détaillée de la microphysique du manteau neigeux a permis de mesurer directement la capacité d'adsorption de gaz traces réactifs par le manteau neigeux. Sa surface totale a été mesurée entre 1160 et 3710 m2/m2. Nous avons ainsi démontré que le manteau neigeux pouvait séquestrer une *grande partie des espèces présentes dans le système (neige + couche limite). Les meSures de SS ont également été utilisées pour déterminer les processus d'incorporation du formaldéhyde dans la neige.

Les variations temporelles et la provenance des aérosols minéraux continentaux (poussières) dans l'Antarctique de l'Est au cours de la fin du Quaternaire et en particulier pendant la dernière transition climatique ont été étudies au cours de cette thèse. Quatre carottes de glace profondes prélevées respectivement à Dome C (75° 06'S, 123° 21'E), dans le cadre du projet Européen EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), à Dome B (77° 05' S, 94° 55' E), à Vostok (78° S, 106° E) et à Komsomolskaia (74° 05' S, 97° 29' E) ont été analysées. L'origine géographique des poussières dans les périodes glaciaires et interglaciaires a été précisée grâce à la signature isotopique des poussières (87Sr/86Sr versus 143Nd/144Nd) et à la comparaison avec des sédiments éoliens spécifiquement prélevés dans les régions potentielles d'origine des aérosols de l'hémisphère austral. L'analyse à haute résolution temporelle des paramètres de concentration et de distribution en taille des aérosols minéraux a permis d'obtenir d'importantes informations sur la circulation atmosphérique aux hautes latitudes de l'hémisphère Sud, ainsi que sur les conditions environnementales aux sources et sur le cycle hydrologique dans l'atmosphère. Les plaines sud-américaines des Pampas et la Patagonie apparaissent comme étant les sources dominantes sur tout le Plateau Antarctique au cours des périodes glaciaires; par contre, on suspecte une contribution additionnelle d'une autre source durant les interglaciaires. Le flux de poussières en Antarctique de l'Est au cours du Pléistocène et de l'Holocène est remarquablement homogène parmi les sites; par contre, des différences significatives caractérisent la granulométrie des particules, qui est un paramètre lié au transport. La réorganisation de la circulation atmosphérique dans les régions polaires et circumpolaires qui a eu lieu pendant la dernière transition climatique a influencé le transport des poussières, et a généré des variations asynchrones, voire des tendances opposés d'un secteur à l'autre du Plateau. L'Holocène et la dernière déglaciation sont caractérisés dans toutes les carottes analysées par des variations périodiques du transport à l'échelle millénaire et multi-séculaire. Les fréquences des oscillations sont les mêmes d'un site à l'autre mais la phase est différente. La rythmicité des advections des poussières sur le Plateau Antarctique semble suggérer la propagation circumpolaire d'anomalies dans les système s océan-glace de mer-atmosphère à des échelles temporelles millénaires et multi-séculaires.

Le système climatique terrestre est forme de plusieurs composantes qui interagissent étroitement (océans, atmosphère, calottes de glace, biosphère et lithosphère). La modélisation numérique permet d' étudier ces interactions. Dans ce travail, nous avons modélisé l' évolution de la calotte de glace Antarctique, le plus grand réservoir d'eau douce sur Terre. Nous avons utilisé le modèle 3D développé au LGGE. Il tient compte du couplage thermomécanique entre les vitesses et les températures dans la glace et de l' écoulement spécifique de la glace flottante. Le modèle a été amélioré sur plusieurs points : la loi de déformation de la glace, la loi de frottement sous les fleuves de glace, le calcul de la chaleur de déformation et la paramétrisation de la fusion sous les plates-formes de glace flottante. De plus, des modifications numériques ont été apportées. Différentes expériences ont montré une grande asymétrie de comportement de la calotte en englacement et déglacement. Une simulation des quatre derniers cycles glaciaires-interglaciaires a permis de valider les modifications effectuées sur le modèle. Les résultats indiquent que, dans le futur, la contribution de l'Antarctique à l'augmentation du niveau des mers pour les prochains siècles devrait être négligeable, puis s'accentuer ensuite. Nous avons aussi montré la forte sensibilité des résultats à la carte de socle utilisée en entrée du modèle. Enfin, la résolution du modèle a été augment ée en passant d'une maille de 40 km à 20 km, ce qui permet de mieux prendre en compte les structures fines de la topographie.