Le projet vise à développer une procédure de simulation haute fidélité et haute efficacité pour la modélisation thermique, hydrologique et mécanique (THM) du pergélisol, ciblant des applications en temps réel avec des évaluations quantitatives des incertitudes. Les objectifs détaillés sont les suivants:
(O1) accélérer de manière très importante les simulations mécanistiques thermo-hydrologiques (TH) de la dynamique du pergélisol tout en restant conformes à la physique ;
(O2) améliorer ce jumeau numérique en tirant parti de toutes les informations contenues dans les données d’observation ;
(O3) ajouter de capacités de simulation de mécanique des sols (M) au jumeau hybride TH ;
(O4) produire des projections saisonnières à l’échelle du siècle et en temps réel de la dynamique THM du pergélisol dans trois sites pilotes sensibles de l’Arctique.
Le programme de travail global sera constitué de quatre Work Packages scientifiques et d’un Work Package de gestion:
WP0 – Gestion de projet;
WP1 – Construction d’un modèle de substitution basé sur le permaFoam;
WP2 – Hybridation du modèle de substitution thermo-hydrologique;
WP3 – Enchaînement de simulations thermo-hydrologiques et mécaniques;
WP4 – Simulations numériques des impacts du dégel du pergélisol sur la stabilité des infrastructures et les ressources en eau dans les sites d’étude.
• Dans le WP1, l’objectif O1 sera atteint en choisissant et en appliquant les techniques de réduction de modèle les plus pertinentes au problème spécifique des transferts de chaleur et d’eau dans des milieux poreux saturés de manière variable avec gel-dégel de l’eau interstitielle. Cela produira un jumeau numérique efficace pour la modélisation thermo-hydrologique du pergélisol.
• L’objectif O2 sera ensuite atteint dans le WP2 en construisant un modèle qui tient compte des incertitudes de ce jumeau numérique thermo-hydrologique. Ce modèle améliorera la fidélité des simulations du pergélisol, conduisant à un jumeau hybride rapide et précis pour la thermo-hydrologie du pergélisol.
• Pour atteindre l’objectif O3, le WP3 reliera le jumeau hybride thermo-hydrologique à un jumeau numérique accéléré par l’IA en mécanique des sols.
• Enfin, pour atteindre l’objectif O4, le workflow développé pour les simulations thermo-hydro-mécaniques sera appliqué dans le WP4 pour prédire les changements liés au dégel du pergélisol dans les sites d’étude sous différents scénarios de réchauffement climatique et en temps réel à l’échelle saisonnière.