Hélène CASTEBRUNET

En résumé

Entreprises

• DEEP- INSA Lyon - Enseignant-chercheur

  2012 - maintenant

• Centre d'Etude de la Neige (Météo France) / Cemagref - Chargé de recherche

  2010 - 2012 Étude portant sur la climatologie des avalanches sur les 50 dernières années, dans les Alpes françaises

• Observatoire de l'Univers de Grenoble - Enseignant, formateur

  2008 - 2010 A.T.E.R. à l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG), co-responsable de la Licence « Diffusion des Savoirs »
  - enseignement
  - gestion de site Internet
  - chargée de communication dans le cadre de cette formation

• CEAZA - Chargé d'étude

  2007 - 2008 Depuis quelques décennies, les changements climatiques à l’échelle globale induisent des variations importantes des systèmes hydrologiques. La cryosphère est très réactive à ces changements et une forte diminution des aires englacées ou enneigées a été enregistrée de part le monde. Dans la région semi-aride du Norte Chico au Chili (27°S-33°S), les précipitations annuelles sont très faibles. Par conséquent, l’évolution de la cryosphère a un impact important sur les ressources en eau des populations locales. Bien que les surfaces englacées soient faibles, leur volume associé à la couverture neigeuse hivernale constitue une composante importante du cycle de l’eau dans cette région. Le comportement des glaciers et leur évolution dans le temps sont encore mal connus dans cette zone.
  
  Les objectifs de ce projet sont :
  - Etudier les processus d’ablation à la surface de ces glaciers en mesurant le bilan d’énergie de surface. En effet, connaître la part de l’énergie utilisée pour la sublimation ou la fusion est indispensable pour évaluer de la réponse de ces glaciers aux changements climatiques en cours.
  - Quantifier l’impact d’un apport anthropique de poussière lié aux activités minières sur les processus d’ablation. En effet, le bilan d’énergie étant dominé par la radiation nette de courtes longueurs d’onde, l’albédo de surface des glaciers en est une variable clé. Dans la zone de Pascua Lama, une compagnie minière prévoit d’exploiter les ressources du sol. Cette activité est susceptible d’émettre une quantité importante de poussières dans l’atmosphère, qui une fois déposée à la surface des glaciers voisins, diminue l’albédo, affectant ainsi le bilan d’énergie de surface.
  Dans le cadre de cette étude et en tant que co-responsable du projet, j’organise et participe activement aux campagnes de terrain afin de mesurer :
  - le bilan de masse glaciaire (accumulation, ablation) ainsi que les variations de superficie et de volume des glaciers,
  - le bilan d’énergie de surface (rayonnement courtes et grandes longueurs d’ondes, flux turbulents, albédo).
  J’étudie la relation entre ces variables et les paramètres climatiques afin de déterminer les paramètres clés du comportement de ces glaciers. L’étude de photos aériennes et d’images satellites permet de suivre leur évolution au cours de la dernière décennie.
  Dans le but de modéliser les interactions glacier-climat, j’utilise le modèle de neige CROCUS, mis à ma disposition par le Centre d’Etude de la Neige de Grenoble. CROCUS permet de simuler l’évolution dans le temps du bilan de masse d’un glacier. C’est un modèle unidimensionnel d’évolution du manteau neigeux, qui se veut le plus proche possible de la physique. A partir d’un état initial du manteau neigeux, il est capable de calculer l’évolution de ce manteau en fonction de différents paramètres météorologiques de surface. Il est contraint en surface par un certain nombre de variables météorologiques. CROCUS calcule le profil de température du manteau neigeux, les échanges d’énergie et de masse entre chaque couche, ainsi que la métamorphose des grains de neige qui en découle, le transfert d’’eau sous forme liquide ou vapeur, l’albédo de la couche de surface etc. J’ai adapté ce modèle au glacier froid Guanaco, situé à 29° de latitude Sud. Ce travail, en cours, est novateur puisque jusqu’ici CROCUS n’a été utilisé que pour des glaciers tempérés. Ayant déjà été couplé avec un modèle de climat, ce modèle pourra être à terme couplé à un modèle « système Terre » afin d’améliorer la représentation de la cryosphère.
  
  Valorisation scientifique :
  - 2 manuels scientifiques présentant de manière pédagogique les procédures à suivre pour la mesure et le suivi du bilan de masse et du bilan d’énergie des glaciers.
  - 3 présentations orales à des colloques scientifiques nationaux et internationaux.
  - 2 publications soumises dans une revue internationale à comité de lecture de rang A :
  
  H. Castebrunet, V. Favier, A. Rabatel et L. Nicholson (Journal of Glaciology, soumis)
  Summer surface energy balance on high-altitude subtropical glacier

• Laboratoire de Glaciologie de Grenoble - Chargé de recherche (thèse de doctorat)

  2004 - 2007 Les aérosols, comme les gaz à effet de serre, ont un impact important sur les changements climatiques en terme de forçage radiatif (IPCC, 2007) . La compréhension de l'effet global des aérosols est cruciale pour prévoir l’évolution future du climat, puisque cette prévision est basée sur la compréhension de l’état passé du climat pour lequel les observations existent grâce aux données de carottes de glace antarctiques. Aux moyennes et hautes latitudes Sud, les aérosols de soufre sont majoritaires et ce sont les seules régions du monde pour lesquelles le cycle naturel du soufre atmosphérique peut encore être observé sans perturbation anthropique majeure.
  Ce sujet se situe au carrefour de plusieurs thématiques de recherche, comme celles de la modélisation du climat moderne et des paléoclimats, et de l’impact de la chimie atmosphérique sur le système climatique. Il est financé par le Programme National «Les Enveloppes Fluides et l’Environnement – Action CHimie ATmosphérique» (LEFE-CHAT), l’Institut Français pour la Recherche et la Technologie Polaire (IFRTP) et est complémentaire des activités menées dans le cadre de l’Observatoire Recherche en Environnement CESOA (Etude du cycle atmosphérique du Soufre en relation avec le climat aux moyennes et hautes latitude Sud).
  La principale source de soufre aux moyennes et hautes latitudes Sud est la production marine de sulfure de diméthyle (DMS) par le phytoplancton. Le DMS, une fois dans l'atmosphère, est oxydé et transporté et se convertit, en fin de chaîne de réaction, en aérosols. Les aérosols soufrés sont reconnus pour leur effet radiatif et interagissent ainsi avec le climat. Le climat peut lui aussi influencer les sources de soufre atmosphérique, la distribution des espèces soufrées dans l'atmosphère et leur chimie. Une boucle de rétroaction biologique entre le climat et la production océanique naturelle de DMS a été proposée. Cette étude a permis d’apporter de nouvelles informations permettant de discuter cette hypothèse. L'analyse des carottes de glace en Antarctique permettant de connaître les variations des dépôts d'aérosols soufrés au cours des cycles glaciaire-interglaciaire, il est possible d'étudier le cycle du soufre à travers le temps.
  Au cours de mon travail de Master 2R, j’ai effectué une première mise à jour du module de chimie du soufre, utilisant les résultats des études cinétiques les plus récentes. J’ai élaboré et testé ce schéma à l’aide d’un réacteur chimique numérique à 0 dimension. Ce modèle de chimie, dit « en boîte », ne considère pas le transport des espèces ce qui lui permet de prendre en compte une chimie complexe avec un temps de calcul faible.
  Les buts étaient de :
  - comparer ce schéma du cycle du soufre au schéma plus détaillé de Davis et al. (1998) mais inadapté au couplage avec un modèle global,
  - comparer la méthode numérique simplifiée utilisée dans LMDZ à une méthode de référence : la méthode SVODE de résolution de systèmes raides d’équations différentielles ordinaires couplées.
  Les résultats de cette évaluation s’étant révélés satisfaisants, j’ai implémenté le nouveau schéma d’oxydation du soufre dans un modèle de circulation générale atmosphérique. Les résultats ont été comparés avec des bilans annuels et les variations saisonnières de différentes espèces soufrées observés à plusieurs sites antarctiques et sub-antarctiques.
  Au cours de ma thèse, l’objectif était de modéliser le climat et le cycle du soufre pour le climat actuel et pour un paléoclimat : celui du Dernier Maximum Glaciaire (DMG).
  Dans un premier temps, j’ai eu accès et ai pu utiliser la version récente du modèle de circulation générale atmosphérique LMDZ, faisant partie intégrante du modèle « système Terre » en développement au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement. J’ai bénéficié d’un partenariat avec le Commissariat d’Energie Atomique afin d’utiliser leur supercalculateur.
  J’ai ainsi construit un outil de travail adéquat pour l'étude du cycle du soufre pour un climat polaire. Une ultime mise à jour du module de chimie du soufre a été réalisée

Formations

• Université Joseph Fourier

  Grenoble 2003 - 2004 Terre, Univers, Environnement

• Université Strasbourg 1 Louis Pasteur

  Strasbourg 1999 - 2003 Chimie Physique

Réseau

• Alexis BLUMBERGS

• Arthur LHUISSIER

• Charlotte AUTANT

• Eugénie VOLLAND

• Léopold REMUS

• Malika PERRIER

• Marie ROUSSELOT

• Marie WOLFF

• Patrice BOUCHET

• Pierre DUPIRE