Laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière

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CryoEx : chambres froides et environnement périglaciaire

Animateurs

Marianne FONT-ERTLEN

Membres

Christophe MARIE, Laurent PEREZ, Franck LELONG

Missions et activités

CryoEx est, parmi les spécificités du laboratoire M2C, un des seuls points d’appui pour la recherche internationale sur l’action du gel sur les roches et les sols.

Pour étudier l’impact du réchauffement climatique sur les taux d’érosion, nous proposons d’associer la modélisation physique en chambre froide avec sa validation terrain. L’objectif est d’identifier les processus d’érosion interactifs et de caractériser et hiérarchiser les paramètres physiques qui contrôlent l’évolution des surfaces continentales en domaine périglaciaire.

La modélisation physique en conditions périglaciaires implique un équipement spécifique pour lequel l’UMR M2C est une des unités les mieux équipées. Elle possède un savoir-faire non négligeable issu de plus de 30 ans d’analyse expérimentale du comportement des roches et des sols soumis à des cycles gel-dégel. Le développement, en cours, d’outils d’analyse d’images renforce ce potentiel et permet l’analyse des surfaces (rugosité, textures, morphodynamique) ainsi que l’analyse du comportement rhéologique et mécanique des matériaux (cohésion, viscosité, déplacement, contraintes).

La modélisation physique en enceinte de gel permet de déterminer (i) les processus d’érosion interactifs et les conditions d’apparition des glissements gravitaires qui structurent les surfaces continentales en dégel et (ii) les variations d’évolution thermique et de taux d’érosion de différents types de sols en fonction de pente, de température et de régime hydrologique. Un des avantages de l’expérimentation est de permettre de s’affranchir des “temps morts” (phases d’inactivité hivernale) et donc de pouvoir extrapoler l’évolution des versants plus rapidement que par le seul suivi terrain.

Afin de mener nos travaux, des modèles physiques originaux ont été systématiquement conçus pour prendre en compte les caractéristiques physiques des sols étudiés ou pour répondre au cahier des charges souvent contraignant de l’approche numérique.

 

Équipements et moyens

  • Une chambre froide de 6 m² pouvant descendre à –20°C
  • Une chambre froide de 8 m² pouvant descendre à –10°C
  • Deux caissons de 7 m² pouvant descendre à –20°C (projet CPER 2021-2027)
  • Des capteurs de température – Pt100 TC S.A., Thermocouples T, i-buttons Maxim DS1920-F5+ et DS1921G
  • Un cryothermostat Huber K6D
  • Des capteurs de teneur en eau – Sondes Decagon devices ECH2O-10, TDR Truebner SMT100
  • Des capteurs de pression hydrique – Cerabar T PMP 131 Endress Hauser
  • Trois centrales d’acquisition de données HP 34972A avec racks 20 voies
  • Une boucle de régulation d’injection d’eau comprenant un débitmètre à roues ovales Oval LSF40P Sparling, une électrovanne solenoide Burkert 2873 239074, un convertisseur PAXCDL10 (RedLion) et un controlleur WEST 8800-114-0000F-069
  • Appareil photo Nikon D-7100
  • Système de prise de vues pour reconstitution photogrammétrique – 18 lentilles 12 mm, 1 lentille grand angle 6 mm – automatisation via 20 Rapsberries Pi 4
  • Une caméra thermique FLIR E53
  • Un équipement de tomographie électrique (cablâge Iris instruments) adapté aux modèles expérimentaux
  • Un résistivimètre Syscal Switch (Iris Instruments)

Projets

  • CPER Mésogère 2021-2027 : Implantation de MESOcosmes pour l’évaluation et la GEstion des Risques Environnementaux en région Normandie – FR CNRS 3730 Scale – F. Rejiba
  • ANR Permolards 2019-2023 : Tracking the degradation of mountain permafrost with molards – LGP, Nantes / EDYTEM, Chambery / LMV, Clermont-Auvergne / GEOPS / Paris-Sud / IPGP, Paris / M2C, Unicaen (S. Conway, P. Deline, B. Van Wyk de Vries, F. Costard, A. Lucas, M. Font)
  • EDF / ANR SINAPS@ 2015-2018 : Déformations du sol d’origine co-sismique et périglaciaire, une comparaison – EDF DIPNN-CEIDRE, Aix-en-Provence / PACEA, Université de Bordeaux / M2C, Unicaen (D. Sicilia, P. Bertran et M. Font)
  • Unicaen equipment financial support 2014 : Système d’imagerie 3D à haute résolution de topographies et de teneur en eau et en glace des sols – UMR CNRS 6143 M2C (M. font, O. Maquaire)