Glaciers Glaciologie
Morphologie et dynamique
des glaciers alpins
Sommaire
•
Introduction, importance, où est la
glace?
• Description d’un glacier alpin
• Fonctionnement d’un glacier (alpin)
1. Accumulation / Ablation (bilan de
masse)
2. Ecoulement de la glace: normal, surge,
chute
3. Etat de santé d’un glacier
Introduction: où est la glace et pourquoi?
• Sur la Terre
•
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•
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•
•
•
•
1.
2.
3.
calottes (haute latitudes) : pôle sud Antarctique,
Groenland
glaciers alpins (à haute altitude)
permafrost = nappe phréatique gelée en permanence
(hautes latitudes, haute altitude),
banquise (hautes latitudes, pôle nord), quantité
négligeable
la cryosphère terrestre occupe ca. 15*106 km2
volume total de glace sur terre : 30*106 km3
98.5% des eaux douces)
volume de glace durant la dernière glaciation : 75*106
km3
Processus dominants:
Chutes de neige
Accumulations de neige
Fonte glace ….eau
•Sur Mars
• Calottes (hautes latitudes)
• Rosée blanche (givre) la
nuit ,à l’ombre
• nappe phréatique gelée en
permanence (permafrost)
• mars entier est gelé ! (
"cryosphère" )
• c'est un "désert froid"
Processus dominants:
•Condensation directe: vapeur d’eau en glace
•Accumulation de givre (eau + CO2)
Les facteurs importants pour la formation de
la glace et des glaciers
• température moyenne annuelle (latitude, altitude)
• bilan d'énergie solaire (input) / rayonnement (output),
orientation de la pente, couverture nuageuse etc.
• précipitations (leur répartition en fonction des saisons)
• le bilan annuel entre les précipitations neigeuses et la fonte
/ ablation de cette neige (Coefficient de nivosité)
Le glacier de vallée
L’érosion d’un glacier de vallée
Durant la glaciation, l'écoulement des
glaces creuse à nouveau les vallées
Après la fonte des glaces, on aura un
paysage de cirques glaciaires (anciennes
zones d'accumulation de la glace), de
vallées dites en U (auges glaciaires), de
pics et d'arêtes délimitant des vallées
suspendues résultant du creusement par
des glaciers plus petits venant se fondre
dans le glacier principal.
Le glacier arrache des matériaux au substrat rocheux; tout ce
matériel sédimentaire produit directement par l'action de
rabotage de la glace sur la roche porte le nom général de
moraine. Les eaux de fonte du glacier redistribuent les
matériaux glaciaires sur une plaine d'épandage; il y a tout un
cortège de dépôts qu'on dit fluvio-glaciaires. Le retrait du
glacier laisse sur place tous ces dépôts qui caractérisent les
paysages glaciaires.
Les géologues s’intéressent aux glaciers parce
que:
• les glaciers sont un agent d'érosion puissant
• leur fonctionnement est très différent des rivières <=> une
morphologie glaciaire typique
• la quantité de glace sur terre est très variable à travers les
temps géologiques
• on connaît des fluctuations à des échelles de temps
différentes (100, 104, 105, 106, 108 ans)
• ces fluctuations sont utilisées comme "thermomètre" de la
planète => on arrive à établir sa courbe de fièvre ...
• sans vraiment en connaître les causes ! (Milankovitch,
volcans, dynamique interne, océans, tectonique des
plaques) ?
Changements climatiques historiques et futurs
• on craint une poussée importante "de fièvre" (+1.5 à + 6°C )
qui pourrait intervenir au 21e siècle à cause de notre
production incensée de CO2 (IPCC)
• tandis que certains "foyers d' infection" sont d'ore et déjà
identifiés, aucun remède universel n'existe à ce jour !
• Un point sur les dernières glaciations
Description d’un glacier alpin
maquette en plâtre d'un glacier alpin par A. Heim
(siècle passé), Institut de Géologie Neuchâtel
les Alpes sans glaciers? impensable !
• alors : quels sont les éléments si caractéristiques de ce paysage alpin /
glaciaire ??
• cirques glaciaires, entourés de haut sommets rocheux, (horns, pics,
falaises abrubtes) = bassin de collection
• couloirs d'avalanches
• névés (blancs, même en automne): champs de neige pérénnéennes
• langues glaciaires (gris, noirs, "sales" en automne) remplissant les
vallées = transport / dissipation
• seracs, crevasses, rimaye
• moraines, latérales et médianes
• front glaciaire avec cordons morainiques frontaux
• torrent glaciaire d'eau trouble (" le lait des glaciers ") - sortant d'un
tunnel au front du glacier
• lacs glaciaires: sur, à coté, devant le glacier
• végétation caractéristique
• les chalets, les vaches, Heidi ne font pas partie de la morphologie
glaciaire ...
Fonctionnement d'un glacier
accumulation (de neige)
précipitation de neige
précipitation de gelée blanche (givre)
ablation
fonte
condensation d'air humide (fait fondre la glace !)
vent, température et humidité de l'air (fait fondre / évaporer
la glace)
pluie, température de la pluie (fait fondre la glace)
apport par avalanches
apport par le vent
etc.

formation d'icebergs (et fonte dans la mer)
climat global / local
latitude, altitude
 pente (exposition, inclinaison)
importation / exportation par avalanches, vent, fluage, surge,
chutes etc.


mesurer l'accumulation ?
hauteur * surface * densité de la
neige (deux fois par année !)
à la pelle, télédetection (photo
aériennes, satellites, radar)
mesurer les précipitations (neige ->
difficile !)
mesurer l'ablation ?
débit de la rivière qui sort du glacier
+ estimer l'évaporation (T, humidité, vent,
etc.)
mesurer les précipitations (pluies -> ± facile)
une "année bilan" d'un glacier n'est pas égale à une année calendrier
!
début : premières chutes de neige de l'automne "qui restent"
fin : premières chutes de neige de l'automne suivant "qui
restent
1. ligne d'équilibre (snow line, firn line, firn limit) = la
limite inférieure de la couche de neige
• on peut cartographier facilement cette limite même par
télédétection (n'importe quand dans l'année !)
• elle n'intéresse qu'à un moment précis de l'"année bilan"
d'un glacier
• la limite ultime atteinte à la fin de l'été, après la
période d'ablation
• avant la couverture par une nouvelle couche de neige qui
marque le début de la couche annuelle suivante ...
2. couches de neige -> névé ("firn") -> glace
• chaque "année bilan" une nouvelle couche de neige
s'ajoute (la totalité de la neige d'un hiver, soit ce qu'il en
reste après l'été ...)
• l'étendu de la couche est dépendante du climat de l'année
en question
• durant l'été, la neige de l'hiver subit une transformation
en névé "firn" (attention! le terme névé a deux
significations: 1) c'est le champ des neiges pérénéennes,
2) c'est le matériau neige en voie de transformation vers
la glace
• sous le poids des couches suivantes, la tranformation
continue => glace
• la glace contient des bulles d'air, des poussières, elle est
faite de cristaux de glace de taille variable (<1mm à >
10cm)
• la densité maximum de glace des glaciers est environ 800
kg/m3
3.
la stratification (les couches de neige) reste marquée
dans la glace sous forme de bandes de couleur / de
granulométrie différente :
au moins 6 couches
différentes
sont
visibles, la "firn
limit" délimite la
dernière de ces
couches, la plus
blanche
couches
sur un
Alpes
L.Weh,
Aellen
de neige / névé
glacier; source :
1989/4,
photo
article : Markus
couches dans la glace;
photo Markus Aellen
Ecoulement de la glace
la glace se comporte comme un liquide visqueux (rhéologie
"non-newtonienne")
• sous son propre poids, elle commence à fluer
• elle s'étale sous l'influence de la gravité
cet écoulement est très visible et mesurable !
facteurs importants:
• pente
• géométrie de la vallée, du substratum rocheux
• taille du névé / glacier / inlandsis
• température moyenne annuelle (glacier froid ou chaud ?)
• la pression de fluide à la base du glacier chaud (fluctue
durant l'année en fonction de la fonte...)
cet écoulement est directement "visible" et facilement
mesurable :
mer de glace, années 80
glacier du Rhône,
cartographie
1874-1883 d'une
ligne de cailloux
marqués rouges,
posés initialement
sur une droite ..
ogives : ce sont des bandes
grises en forme de paraboles
(ogives); ces bandes sont
générées sous les séracs, plus
actifs en été (bande grise)
qu'en hiver (bande blanche);
ces bandes ± perpendiculaires
au glacier subissent ensuite
une déformation progressive
par l'avancement plus rapide
au centre du glacier que sur
son bord.
•en termes de "bilan d'un glacier", l'écoulement conduit la glace vers
des zones plus basses, plus chaudes => dans une région où l'ablation
l'emporte sur l'accumulation ...
•les mesures directes et un peu de réflexion conduisent aux schémas
suivants :
Les Crevasses et les Séracs
crevasses, seracs (temoins
d'une déformation cassante
de la glace)
l'image simple (du glacier de
vallée) donnée ci-dessus est
perturbée par des effets
secondaires :
• sous traction importante, la
glace
ne
flue
pas
tranquillement, mais elle est
rompue ...
• => crevasses, seracs se
forment en fonction de la
pente,
de
la
vitesse
différentielle d'écoulement,
de la température etc.
Les chutes de glace
• sur des pentes trop
raides (par dessus des
falaises), la glace
décroche
périodiquement,
en
fonction de:
• la quantité de glace
accumulée, la pente, la
température,
la
pression fluide à la
base du glacier etc.
etc.
l'éboulement de glace de l'Altels, 11
septembre 1895
1 décembre 1894
28 septembre 1895
15 septembre 1895
Les surges
• une augmentation anormale de la vitesse d'écoulement est
appelée "surge"
• durée : quelques heures à quelques jours
• la raison principale : augmentation de la pression/du
niveau d'eau de fonte sous/dans le glacier
• => s'observe avant tout au début d'été, lors de la fonte des
neiges
• le glacier commence à "surnager" dans son lit
• le surge fait avancer rapidement le front du glacier, mais
attention ! : en termes de "bilan de masse", cet
avancement ne signifie pas une croissance du glacier, au
contraire, c'est du "suicide"!
Glacier
Susitna
(Alaska),
les
plis
(marqués par moraines
médianes déformées)
sont le résultat de
mouvements rapides =
surges des différentes
branches
(photo
aérienne
du
Geol.
Survey
America,
Washburn).
•Glacier Malaspina (Alaska),
magnifique
glacier
de
piémont = glacier qui s'étale à
la sortie d'une vallée. Ici, les
plis spectaculaires sont le
résultat d'un fluage plastique
normal, pas de surge.
La température de la glace
"glaciers froids "
o
o
o
o
o
o
T << - 5°C
haute latitude, haute altitude
arctique, antarctique; Himalaya, Alpes
(>3000m)
pas de torrent glaciaire !
front vertical, effrité
pas de véritables moraines
"glaciers chauds"
o
o
o
o
o
o
T env. 0°C
moyenne / basse altitude,
souvent aussi la langue frontale de
glaciers froids ..
torrent glaciaire
front en rampe incliné ...
moraines
beaucoup de glaciers sont froids dans leur partie surpérieure, mais possèdent une langue chaude ...
aucun (grand) glacier alpin n'est entièrement froid, mais nombreux sont les glaciers "mixtes", froid en
altitude, chaud en bas ...
o
o
o
o
o
o
les eaux de fonte de l'été (s'il y en a!) percolent
et re-gèlent à l'intérieur du névé, de la glace en tout cas
avant d'atteindre le fond rocheux du glacier
le glacier à sa base reste parfaitement collé au
rocher
la température y est nettement inférieure à 0°
l'écoulement du glacier se fait à l'intérieur de la
glace, sans glissement à la base rocheuse
le peu d'énergie de rayonnement direct estival (+
vent, + condensation, + pluies chaudes) ne suffisent pas
pour rechauffer même la couche de neige annuelle qui
se rechauffe un peu, mais qui conserve sa température
négative
une fois enfouie sous d'autres couches de neige,
"rien" ne permet d'apporter l'énergie pour la rechauffer
o
o
o
o
o
les eaux de fonte de l'été percolent à travers
la neige, le névé (firn) et le font fondre en partie,
elles atteignent le fond rocheux à travers crevasses
et moulins (puits verticaux, creusés par les eaux
"chaudes"
le glacier glisse à sa base ± mouillée
les eaux de fontes s'écoulent entre glace et
roche en place
la température du glacier entier est
tamponnée à 0°C
tout excès d'énergie est exportés sous
forme d'eau de fonte
les phénomènes suivants sont observés dans les
o
o
dans le cas des calottes très épaisses, le flux
glaciers chauds uniquement :
géothermique (20 à 100 mW/m2 ) conduit tout de même
à un faible rechauffement de la glace "depuis la base"
o
surge
en Antarctique, on a même découvert un lac
o
roches moutonnées, stries glaciaires
sous une calotte normalement "froide" (Lake Vostok)
o
moraines, drumlins, et tout le reste de la
panoplie des formes glaciaires !
L’état de santé des glaciers
Existe t’il aujourd’hui encore des
glaciers qui avancent?
glacier bombé <=> glacier en bonne santé
Iceberg glacier, AxelHeiberg
(Arctique
Candadienne), source
: Jürg Alean, Die
Alpen 1988/2, p. 82
Le glacier du Minya
Konka (Chine) en
1930, est encore en
très bonne santé !
Source : Die Grossen
Kalten Berge von
Setzschuan;
Ed.Imhof, OF, 1974.
Le matériel morainique
La quantité de matériel morainique ne dit rien sur l'état de
santé! Les glaciers du Axel Heiberg en sont très pauvres,
car la topographie n'est pas très marquée, les sommets sont
enneigés en permanence, peu de falaises émergent de la
glace, le climat arctique, avec un été très court limite le
nombre de cycles de gel/dégel, le pergélisol ne dégèle que
très peu. Dans l'Himalaya, des falaises importantes
surplombant les glaciers fournissent un matériel abondant
qui tend à couvrir la glace dans la partie "ablation" des
glaciers.
front bombé, raide, convexe <-> glacier en
bonne santé
front du glacier du Rhône
à Gletsch en 1822, vue par
Triner
photo prise entre 1856 et 1858 par
Bruel
glacier "creux" <=> glacier en mauvaise santé
pratiquement tous les glaciers alpins, du monde entier
(Alpes, Himalaya, Caucase, Rocheuses, Alaska, Andes,
Afrique, NZ), sont en recul depuis plus de 100 ans. La
"morphologie typique" des glaciers alpins, telle qu'elle
est enseignée partout, est une morphologie d'un glacier
en mauvaise santé!
glacier de Valsorey (Alpes
CH) dans les années 1990
front concave <= > glacier en mauvaise
santé (en recul)
Riedgletscher 1982, source :
F.Holzhauser dans : Furrer 1991:
25000 Jahre Gletschergeschichte,
Neujahrsblatt Natf. Ges. ZH.
haut glacier d'Arolla, 1990 : à
noter le front concave, "en
creux"
les glaciers ont une mémoire pour le climat du
passé !
• une mauvaise année (bilan de masse négatif) ne se répercute pas
tout de suite sur l'"état de santé"
• des mauvaises années en série font perdre le capital (diminution de
la masse et de la longueur)
• cette diminution se "voit" assez rapidement ! (voir les indices cidessus)
• => la position de la langue d'un glacier donne une information sur
le climat du passé cette information est beaucoup plus simple à
obtenir qu'une information sur le vrai bilan de masse ..
MAIS, cette information est filtrée :
• les petits glaciers réagissent très vite, ils ont une mémoire courte
• les grands glaciers réagissent lentement, ils ont une mémoire longue
• le signal n'est pas "linéaire" !
• => attention, pas de conclusions trop hâtives concernant les changements
climatiques (à l'échelle globale) !
Le réseau de mesure: exemple en Suisse
Les observations
• les glaciers de taille intermédiaire réagissent vite aux
changements climatiques, recul général, interrompu par
des phases d'avancement 1960 - 1985) !
• les grands glaciers reculent régulièrement depuis 150 ans
(depuis la fin du petit âge glaciaire). Ce recul semble
même s'accélérer dans le cas du Grand glacier d'Aletsch !
Glaciers de tailles moyennes
Grands glaciers de vallée
L’Antarctique
Découvertes récentes sur le fonctionnement de
l'écoulement depuis les calottes : contrairement à ce
qu'on pensait, l'écoulement ne se fait pas de manière si
uniforme - centrifuge, mais bien selon certains couloirs
où la vitesse atteint celle des glaciers de vallées (alpins)
voire des centaines de m/an. Documentation à partir
des satellites par "interférométrie radar", d'une
résolution spatiale de quelques cm!
Annexes
Les glaciers dans le monde
La vallée de l’Arc (Würm)
Dans les Alpes
Le col se trouve juste au pied de la Grande
Casse, le point culminant du parc national
de la Vanoise (3855m.). Du sommet, le
glacier des Grands Couloirs descend
jusqu'à une large zone d'éboulis qui se
termine au bord du lac Long.
le glacier des Bossons avec sa langue
terminale qui descend au dessus de
Chamonix
Dans les Andes
Yerupaja vue de la
Laguna Jahuacocha
(Pérou)
Depuis le col Cuyoc
En Afrique
Glaciers tabulaires du Kilimandjaro vers
Chaîne de l’Himalaya
Le glacier Ngojumba (Everest)
FIN
Université de Tours
Centre de recherche Ville Société Territoire
Aménagement, Géographie, Sociologie
Parc de Grandmont – 37200 TOURS
 02.47.36.73.20 – Fax 02.47.36.73.20
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