Description du projet
Modéliser l’écoulement de l’eau dans la neige
La capacité de l’eau à se déplacer dans la neige a une incidence sur les inondations saisonnières et l’hydrologie des glaciers, mais elle peut varier considérablement en fonction de la microstructure de la neige. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SnowMagnet permettra de mieux comprendre ces variations en menant les premières études sur la neige humide à l’échelle des pores grâce à l’imagerie par résonance magnétique nucléaire, ainsi qu’à des simulations de type «Boltzmann sur réseau» et des modèles de réseaux de pores. Les chercheurs pourront se faire une idée des probabilités de déplacement de l’eau liquide et des mesures de diffusion. Ils étudieront la fonte et la percolation dans la neige en utilisant des répliques poreuses de géométries de neige imprimées en 3D et produiront des ensembles de données sur l’écoulement non saturé en fonction du nombre capillaire dans des milieux modèles et dans la neige. Leur objectif est de fournir de nouveaux modèles décrivant le transport de l’eau dans la neige.
Objectif
The effective hydraulic conductivity of snow is highly impacted by its microstructure, introducing a variability of at least three orders of magnitude, impacting seasonal flooding and glacier hydrology. Yet, the mechanisms of unsaturated flow and the impact of local phase transitions have never been investigated at the pore scale. This inhibits improving on the constitutive laws for larger scale models of snow hydrology using upscaling methods. Micro computer tomography is a very effective method for dry snow metamorphism but fails for wet snow because the transient flow and the accelerated change in microstructure cannot be resolved. We propose nuclear magnetic resonance (NMR) methods in combination with Lattice-Boltzmann simulations and Pore-Network models to characterize water flow in snow. Applying these methods on unsaturated flow in snow, we can resolve local saturation, liquid water displacement probabilities and diffusion measures, quantitatively measuring mechanisms of water transport. These are essential for gauging modelling approaches of transport phenomena. Whilst NMR methods have been used extensively on saturated flow, it has found limited application in unsaturated media and is poised for significant advances. To target melt and percolation phenomena in snow, we start with 3D printed porous media (single pores and fully resolved snow geometries) to refine the experimental setup and provide novel data for unsaturated flow in porous media. Assisted by Lattice-Boltzmann simulations we can link pore-scale mechanisms to the NMR data. The action will produce unique data sets on unsaturated flow as a function of capillary number in model porous media and snow. This data will be used to calibrate dynamic pore network models aiming at quantifying the transient flow in snow. This leads to a parameterization of effective hydraulic conductivity for a wide range of snow microstructures providing a new standard for models resolving water transport in snow.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global FellowshipsCoordinateur
7491 Trondheim
Norvège