Dynamique et bilan de masse des glaciers de montagne (Alpes, Islande, Himalaya) : contribution de l'imagerie satellitaire

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satellitaire

Etienne Berthier

To cite this version:

Etienne Berthier. Dynamique et bilan de masse des glaciers de montagne (Alpes, Islande, Himalaya) :

contribution de l’imagerie satellitaire. domain_other. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005.

Français. �tel-00011256�

THÈSE

pourobtenirlegradede

DOCTEURDE L'UNIVERSITÉTOULOUSE III Dis ipline : Gla iologie & Télédete tion

présentéepar

Etienne BERTHIER

le16 septembre 2005



DYNAMIQUE ET BILAN DE MASSE DES

GLACIERS DE MONTAGNE

(ALPES, ISLANDE, HIMALAYA) :

CONTRIBUTION DE L'IMAGERIE SATELLITAIRE



Composition dujury:

Mi hel RABINOWICZ Professeur,Universitéde Toulouse III Président duJury Mi hel FILY Professeur,Universitéde Grenoble Rapporteur

Jean-Philippe AVOUAC Professeur,CALTECH Rapporteur

HelgiBJÖRNSSON Professeur,Universitéd'Islande Examinateur

Christian VINCENT IRCNRS,LGGE Invité

Frédérique RÉMY DRCNRS,LEGOS Dire tri ede thèse

YvesARNAUD CRIRD,LGGE Co-dire teur dethèse

Laboratoired'Étude Géophysiqueetd'O éanographieSpatiale, ObservatoireMidiPyrénées,14,avenueE. Belin,TOULOUSE

essaire maisn'est pasréalisablepar des ampagnesdeterrain. Nousmontrons dans ettethèse quel'imagerie satellitaire hauterésolution estune solutionpourobserverl'évolution dynamique etvolumétrique desgla iers.

Lesvitesses de surfa e des gla iers du Mont-Blan montrent desu tuations à ourt terme quenousrelionsàl'intensitédelafonteetàl'hydrologiesous-gla iaire. Surlelongterme,un ra-lentissementimportant (30à40%)suggèreuneréponsedynamiquedesgla iersaux hangements limatiques.

Pour les gla iers alpins, les pertes de gla e dans les zones basses s'a élèrent lors des dix dernières années alors qu'à haute altitude l'épaisseur gla iaire ne varie presque pas. Un fort amin issement àbassealtitudeestaussiobservéen IslandeetenHimalayaentre1998-9et2004. Aussi, lafonte de es gla iers expliquerait5%de l'élévation ré enteduniveau marin.

Mots lés :gla iers de montagne, dynamique, bilan de masse, indi ateurs limatiques, montée niveau marin,SPOT5, satellite,MNT, orrélationd'images

re ulades onséquen esàl'é helleglobale surl'élévationduniveaumarinmaisaussilo alement, les gla iers jouant un rle régulateur des débits des rivières don de la ressour e en eau. L'état de santédesgla iers demontagne, présentsà toutesles latitudes, onstitue deplus unex ellent indi ateur limatique.

L'utilisation des te hniques satellitaires pour l'étude de es gla iers est rendue di ile par la petite taille des objets étudiés et la forte topographie de es zones. Cette thèse montre que des images optiques haute résolution (SPOT5 notamment) et desméthodologies adaptées per-mettentdemesurerdeuxparamètres lefsdesgla iers:l'é oulementdesurfa eetleursvariations d'épaisseur. Le massif du Mont-Blan a été hoisi omme site test ar les gla iers y sont bien do umentéspar les ampagnesdeterrain.Aprèsvalidation,noste hniquessont appliquéesàdes régions plusdi iles d'a ès ommela alotte gla iairedu Vatnajökull (Islande)ou les gla iers de l'Himalayaindienne.

Nousdéterminonslesvitessesdesurfa edesgla iersen orrélantdeuximagesSPOT5a quises à quelques semaines d'intervalle et bien superposées. Des omparaisons ave des relevés GPS indiquent une pré ision de

±

50 m sur les dépla ements (soit 0.2 pixel d'une image SPOT5). Une a élérationestivaleestmiseenrelation ave la ani uled'août 2003 etillustreun ontrle hydrologiquedeladynamiquegla iaire.Surlelongterme,la omparaisondesmesuressatellitaires à des relevés in situ indique un ralentissement de 30 à 40% de la langue de la Mer de Gla e. Par ailleurs,et defaçon inattendue, nousmontrons que lesvariations de vitessedu ourt terme (saisonnier) au longtermesont loin d'être homogènesspatialement.

Destopographiespré ises,déduitesd'imagesSPOT pourdesannéesdiérentes, sont ompa-rées pour estimer les variations d'épaisseur desgla iers. Nos mesures sur les gla iers du Mont-Blan , ouvrant les périodes 1979-1994, 1994-2000 et 2000-2003, sont omparées auxrelevésin situ, indiquant unepré ision de

±

1à2 m.Unea élération del'amin issement àbassealtitude est observée lors des 10 dernières années alors qu'au une tendan e signi ative n'apparaît au dessus de 2500 m. Des fortes pertes d'épaisseur à basse altitude sont également observés pour les gla iers himalayens etislandais depuis 5 à 6 ans. Par leur bilan de masse négatifs, es deux régions ontribueraient ainsidefaçon signi ative àl'élévation a tuelledu niveaumarin.

Deux aspe ts de ladynamique de la alotte gla iaire du Vatnajökull (Islande) sont é lairés par nos travaux. Sur le long terme, nous quantions le rle des rues gla iaires (surges) dans l'évolution de la topographie du gla ier. Un trait marquant est un rapide épaississement du bassin d'a umulation dans la phase post-surge. La orrélation d'images SPOT5 a quises ave des in iden es similaires etobliques déte te lesoulèvement d'uneplateforme de gla e qui otte au-dessus d'un la sous-gla iaire (Grímsvötn) au ÷ur du Vatnajökull. Grâ e à la arte du soulèvement,nousdélimitonsl'extensiondula sous-gla iaireetestimonsl'a tivitégéothermique de ette zonequelquessemaines avant uneéruption vol anique.

is required but annotbe a hieved thanksto ground measurements. In this thesis, we demons-trate thathighresolution satellite opti alimages permitto observethedynami and volumetri evolutionsof gla iers.

Surfa evelo ities ofMontBlan gla iers (Alps)showshort term(summer)u tuations that are onne tedtotheintensityofsurfa emeltingandsubgla ialhydrologi alnetwork.Asigni ant slowdown (30to 40%in 20 years) of the Mer de Gla e suggests thatgla ier dynami s playan important role intheir responseto limate hange.

For the Mont Blan gla iers, thinning is enhan ed in the ablation area during the last 10 years whereas, at higher elevation, no signi ant thi kness hange is dete ted. A similar signal is also observed inHimalaya and I eland. Meltingof gla iers inthese 2 regionsmay have risen global sealevelbyup to0.13 mm/yearinthe last 5 years.

Keyword:mountaingla iers,dynami s,massbalan e, limate indi ator,sealevelrise,SPOT5, satellite,DEM, images orrelation

Je tiens avant tout à remer ier pour leur soutien mes deux dire teurs de thèse, Frédérique Rémy et Yves Arnaud. Frédérique m'a a euilli dansson équipe "Gla io" a eptant mon sujet éloigné des"ples" d'intérêt de l'équipe ryosphère satellitaire. Mer i Frédérique pour ta dispo-nibilité sans faille et de ne jamais sour iller lors de nos intrusions dans ton bureau. La même disponibilitéte ara tériseYves:plusréa tifquetoiaumailtu meures!Lesmissionsdeterrain, notamment les siestes, en pleine a quisition DGPS dansles vertes prairies alpines ont renfor é les liens ami aux quenous avions déjà tissés surles gla iers boliviens. J'espère qu'ave tousles deux nouspartageronsd'autres bouts de heminss ientiques ethumains danslefutur.

SansDavid Baratoux,KurtFeigletHélène Vadon ette thèsen'auraitétéquel'ombre d'elle même.Mer iDavidpourtonenthousiasmes ientiquesansborne(?).Kurt,j'admire tonartde stimulerla ollaborations ientique.J'aibeau oupapprisdetarigueur.Hélène,j'attendslejour où je reussirai à travailler aussi e a ement que toi. Mer i pour ta gentillesse. Les dis ussions etles observations de terrainfournis par Christian Vin ent (LGGE) ont étéindispensables à e travail.Christophe(Dela ourt)quandtesglissements deterrain(sous-marins?) bougeront aussi viteque mesgla iers je veuxbienre-travailler ave toi!

Trois missions en Islande ont réé desliens solides etami aux ave HelgiBjörnsson,Finnur PalsonnetSverrirGudmundsson.Certes, elam'ademandédegroseortsorthographiquesmais la dé ouverte des gla iers islandais et de leurs gardiens s ientiques en valaient la handelle. Takk!Bless!

Heureusement qu'il yad'autres thésards embarquésdansla même galère.Mer i tout parti- ulièrement àAgathe, o-bureaupendant ettethèse.J'espèrequel'avenirtesourira.Lespauses gouters-Prin e ave Arnaud et Noémie m'ont bien manqué la dernière année ainsi que les sur-sauts provoqués par "Grand" aliasMrBarbe ue.Mer i àl'ensemble desthésards duLEGOS et du DTP,notamment Sébastien(Mr un voyage tous les midis), Pas al, Raymond,Stéphane et Loï . La détente pendant la thèse e sont aussi les pots ré urrents au sein de l'équipe gla io : tous lesprextextes sont bons. Continuez 'est ool.

Mer iàPatri kMonfray,dire teurduLEGOSdem'avoira euilliauseindesonlaboratoire. Mer i à l'équipe informatique pour son aide notamment Christian lors de la préparation de la soutenan e. Les "drles de dames" font tourner la maison tout en lui insuant de la bonne

humeur.Unmer itoutparti ulieràMartineetNadine.Je rêve devousembêterànouveaudans quelquesannéespour metrouverun oin debureau oupour partir enmission...

Mer iauxdiérentsenseignantsdel'UPSquim'onta ompagnépourladuréedumonitorat, notamment Anne Nédéle , Raoul Vehil et lasympathique équipe d'Aérologie ainsique les géo-logues/géophysi iens du LMTG. Certains enseignants ou en adrants dansles années pré-thèses ont beau oup ompté. Je pense en parti ulier à Paul Duval, Pierre Ribstein, Bru e Raup. Je tiensàrendrehommageetdédier etravailàGérardMégie, professeurenDEA,quimêmeaprès avoir a édé àde lourdesresponsabilités esttoujours resté à l'é outede ses étudiants.

Mer i à eux qui ont fa ilité le nan ement de e travail de thèse : Yves grâ e à son ACI Observation de la Terre, Frédérique et le LEGOS, Hervé Jeanjean et le programme ISIS du CNES, HelgiBjörnsson(S ien eInstitute) etl'ambassade de Fran e en Islande.

Riquetaeulabonneidéede onstruirele analdumidi.Levéloauquotidienlelongdu anal estlemeilleurmoyenderesterenadéquationave es onvi tionsenvironnementales,deréé hir àlajournée àvenir ou d'éva uer toutsonelde 12heures de réda tion. Avisauxamateurs!

Mer i à mes parentsde m'avoir laissé une grande liberté de hoix au ours des études etde leursoutien jusqu'aupot de thèse.Et toutelafamilia aussi!

De la gla iologie de terrain à l'observation spatiale

"Si un observateur pouvait être transporté à une assez grande hauteur au-dessus des Alpes, pour embrasser d'un oup d'÷il elles de la Suisse, de la Savoie et du Dauphiné, il verrait ette haîne de montagnes, sillonnée par de nombreuses vallées, et omposée de plusieurs haînes parallèles,la plushaute aumilieu,etles autresdé roissant graduellement, àmesure qu'elless'en éloignent" é rivaitHora eBenedi t de Saussureen1803 danssonlivrePremières as ensions au Mont-Blan .Cepré urseurdesmesures etobservations in situ,avait peut-êtredéjà deviné l'immense intérêt de la télédéte tion dans l'étude des haînes de montagne en général et des gla iers en parti ulier.

Après 18 mois à arpenter les gla iers andins, une mise en orbite m'a été proposée par FrédériqueRémyetYvesArnaudand'observerlesgla iersdepuis800kmd'altitude.Commede Saussure,touslesdeuxsont (etm'ont) onvain u(s) del'intérêtde l'observation depuisl'espa e. Mais, pour queles satellites fournissent une vision régionale de l'évolution ré ente des gla iers, ela impliqueledéveloppement etlavalidation deméthodologiesadaptées à esobjets,souvent de petites tailles et ni hés au ÷ur d'une topographie abrupte. La onfrontation aux mesures in situ est don indispensable, arelle permet de déte ter ertains biaisque ne révèlent pas la (parfois trèsbonne) ohéren e interne de lamesuresatellitaire...

Organisation de la thèse

Lathèsedébutepar 3 hapitresbibliographiques. Nousmontronsen premierlieu lapla edes gla iers de montagne au sein de la ryosphère et l'importan e de leur étude dans un ontexte de hangement limatique ( hapitre 1) avant de dé rire leur fon tionnement ( hapitre 2). Ces deux hapitres nous onduisent aux obje tifs s ientiques de e travail. Puis, en dressant un état de lieuxde l'observation satellitaire des gla iers de montagne, nous détaillons les obje tifs méthodologiquesde lathèse ( hapitre 3).

Dans les3 hapitres suivants, nousprésentonsles troisgrands hantiersqui ont étéau ÷ur de ette étude. Un premier hantier onsiste enlamesure desvitessesd'é oulement des gla iers alpinsàpartird'imagesSPOT( hapitre 4).Lesbilansdemassedesgla iersalpinsethimalayens sontensuiteestimésen omparantdestopographiesdéduitesd'imagesSPOToud'autresorigines ( hapitre5).Enn,nosobservationssatellitaires ontribuentàmieux omprendre ertainsaspe ts dela dynamiqued'une alottegla iaire islandaise( hapitre 6).

Dansunesynthèse( hapitre7),nousproposonsunregroupementthématiquedesprin ipaux résultatsde etravailetdétaillonslesperspe tives,enregardnotammentdesmissionssatellitaires futures.

Plutt que de les insérer dans le texte, il a été hoisi de pla er en annexe (A à D) les arti les en anglais publiés ou soumis au ours de es trois années. L'obje tif est d'assurer une ohéren e d'ensembleaumanus ritet, sipossible,deprendre dure ulpar rapportauxrésultats de espubli ations. Trois autresannexessont ajoutées,lesdeuxpremières(EetF)pourdé rire des appli ations non gla iologiques, la dernière (annexe G) pour présenter un développement méthodologique prometteur qui n'a pu être mise en ÷uvre pour le moment, faute d'images adaptées.

1 Introdu tion : Gla iers & Climat 17

1.1 Leszones engla éesà lasurfa e duglobe . . . 18

1.1.1 L'eau surTerre : y lesinterne etexterne . . . 18

1.1.2 L'eau sousforme degla e :la ryosphère . . . 19

1.1.3 Lesgla iers etleur répartitiongéographique . . . 21

1.2 Bref historiquede l'étudedesgla iers de montagne . . . 22

1.3 Un re ul marquéetquasigénéraliséau XX

eme

siè le . . . 25

1.3.1 Un exemple :évolutiondesgla iers alpins . . . 25

1.3.2 Variations régionales autour duthème dure ul desgla iers . . . 27

1.4 Conséquen es dure ul desgla iers . . . 29

1.4.1 Contribution à lahausse duniveau marin . . . 29

1.4.2 Impa t hydrologique :perturbationde laressour e en eau . . . 31

1.4.3 L'a roissement durisque gla iaire . . . 32

1.4.4 Impa tsé onomique ettouristique . . . 34

1.5 Con lusions . . . 35

2 Naissan e, vie & mort d'ungla ier de montagne 37 2.1 Naissan e &mort delagla e :a umulation vs ablation . . . 38

2.1.1 L'a umulation etlaformationde lagla e . . . 38

2.1.2 Lespro essus d'ablation . . . 39

2.1.3 Le bilan demasse: indi ateurde l'étatde santédu gla ier . . . 40

2.2 La vie delagla e?Mouvementée... . . 47

2.2.1 Mesure del'é oulement gla iaire . . . 47

2.2.2 La déformation internede lagla e . . . 49

2.2.3 Le glissement ou dérapage basal. . . 51

2.2.4 Variation saisonnièreetinter-annuelle de l'é oulement . . . 53

2.3 Con lusions etobje tifss ientiques . . . 55

3 Observation satellitaire des gla iers de montagne 57 3.1 Di ultés &né essitéde l'observation satellitaire . . . 58

3.1.1 Une observation di ile... . . 58

3.1.2 ...maisné essaire arles gla iers... . . 62

3.2 Les diérents apteurs satellitaires . . . 64

3.2.1 Imagerieoptique . . . 64

3.2.2 ImagerieRADAR. . . 67

3.2.3 AltimétrieRadaretLaser . . . 68

3.3 Observation satellitairedesgla iers :état deslieux . . . 69

3.3.1 Étatde surfa edes gla iers . . . 69

3.3.2 Variations de longueur etsuper ie gla iaire . . . 70

3.3.3 Vitessesd'é oulement desgla iers . . . 71

3.4 Con lusions etobje tifsméthodologiques . . . 74

4 Satellite & é oulement des gla iers alpins 75 4.1 La orrélation d'images optiques:état deslieux . . . 76

4.2 Géométrie du problème . . . 78

4.2.1 Casgénéral . . . 78

4.2.2 Mesuredesdépla ementshorizontaux . . . 80

4.2.3 Mesuredesdépla ementsverti aux . . . 80

4.3 Notre haînede traitement :MEDECOIS PAS . . . 81

4.3.1 Orientation absolue. . . 82

4.3.2 Orientation relative. . . 83

4.3.3 Ré-é hantillonnage de l'image es lave . . . 84

4.3.4 Corrélation . . . 84

4.3.5 Delagéométrie image à lagéométrie terrain. . . 84

4.4 Vitesses desgla iers duMont Blan durantl'été 2003. . . 86

4.4.1 Lesgla iers dumassif duMont-Blan . . . 86

4.4.2 Cara téristiques géométriqueetradiométrique desimagesSPOT5 . . . 87

4.4.3 Champsde dépla ements pour l'été2003 . . . 89

4.4.4 Pré ision etexa titude denotre mesuredesvitesses. . . 91

4.4.5 Apports etlimites delaméthodologie proposée . . . 99

4.5 Variations à ourttermede l'é oulement . . . 100

4.5.1 Cartographiedesvariations de vitesse . . . 100

4.5.2 Une interprétation de esvariations devitesse . . . 103

4.5.3 Dis ussionde esvariations de vitesse . . . 104

4.6 Variabilité interannuelle del'é oulement . . . 106

4.6.1 Comparaisondesvitesses estivales . . . 106

5 Satellite &bilan de masse des gla iers 113

5.1 Variations d'épaisseurdesgla iers alpins . . . 114

5.1.1 Constru tion de MNTdesgla iers à partir d'images satellites . . . 114

5.1.2 Ajustementsspatio-temporels desMNT . . . 116

5.1.3 Extra tion desvariations moyennes d'épaisseur . . . 119

5.1.4 Pré ision de lamesuresatellitaire . . . 120

5.1.5 Evolution desvariations d'épaisseur lorsdes 25dernières années. . . 123

5.2 Versl'estimation satellitaire dubilan demasse gla iaire . . . 124

5.2.1 Comparaison desMNTauxprols topographiques . . . 124

5.2.2 Variations d'épaisseurdes gla iersen 1979-1999 et1999-2003 . . . 128

5.2.3 Bilande massedesgla iers alpinsentre 1979 et2003 . . . 131

5.3 Bilans demasse de2 gla iers himalayens . . . 134

5.3.1 La zoned'étude :l'Himalaya indienne . . . 134

5.3.2 Génération d'unMNT SPOT5 sanspoint d'appui. . . 135

5.3.3 Dé lin ré ent duBara Shigri etChhota Shigri . . . 136

5.4 Con lusions . . . 138

5.4.1 Con lusions méthodologiques . . . 138

5.4.2 Con lusions gla iologiques . . . 139

6 Dynamique de la alotte gla iaire du Vatnajökull. 141 6.1 La alottegla iairedu Vatnajökull . . . 141

6.2 Soulèvement de laplateforme de Grímsvötn . . . 143

6.2.1 Plateforme, la sous-gla iaire etvol ande Grímsvötn . . . 144

6.2.2 Cartographie dusoulèvement de laplateforme deGrímsvötn . . . 146

6.2.3 Crue potentielle,bilan énergétiqueeta tivitégéothermique . . . 149

6.2.4 Perspe tives etimpli ationsde ette mesure . . . 150

6.3 Variations volumétriquesdu Vatnajökull . . . 151

6.3.1 Lestopographies disponibles surla alotte(gure 6.8) . . . 151

6.3.2 Observation etoriginedes variations d'épaisseur . . . 153

6.4 Con lusions . . . 157

7 Synthèse et perspe tives 159 7.1 Synthèse méthodologique . . . 160

7.1.1 Choix desimagessatellites. . . 160

7.1.2 Mouvementshorizontaux desgla iers . . . 160

7.1.3 Variations d'altitude de lasurfa e desgla iers . . . 161

7.2 Synthèse gla iologique . . . 162

7.2.3 Évolution omparéedesgla iers alpins, himalayens etislandais . . . 167

7.3 Perspe tives . . . 168

7.3.1 Relationentrel'é oulement etl'hydrologie sous-gla iaire . . . 169

7.3.2 Réponsedynamique desgla iers au hangement limatique . . . 169

7.3.3 Bilandemasse et ontribution des gla iersà l'élévationdu niveau marin . 170 A Vitesse et Bilan de Masse du Gla ier MERTZ (Antar tique de l'Est) 171 B Amin issement de la Mer de Gla e déduit d'Images Satellitaires 181 C SPOT5 mesure l'E oulement des Gla iers de Montagne (Alpes) 187 D Soulèvement de la Plateforme Gla iaire de Grimsvötn (Islande) 203 E "ME DECOIS PAS" &déformation o-sismique 217 E.1 Séisme d'Izmit:déformation o-sismique . . . 217

E.1.1 Parti ularités méthodologiques . . . 218

E.1.2 Cartographiede larupture desurfa e etvaleur duglissement . . . 221

E.1.3 Amélioration dumodèle derupture de surfa e . . . 221

E.2 Séisme d'Al-Ho eima :rupture de surfa e?. . . 222

E.2.1 Déformationsmesurées par SPOT5 . . . 223

E.2.2 Y'a-t-ileu rupture desurfa e? . . . 226

F "ME DECOIS PAS" &glissements de terrain 227 F.1 Introdu tion . . . 227

F.2 Zones d'étude etimagesSPOT5 . . . 228

F.3 Orientation absolue etrelative desimages . . . 229

F.4 Déte tion des glissementsde terrain . . . 231

G Et l'é oulement 3D des gla iers? 233 G.1 FusionInSAR / orrélation d'images optiques . . . 233

G.2 Corrélation dedeux ouples d'images optiques . . . 234

G.3 Ces appli ationssont-ellespossiblessurlesgla iers?Autrement dit...que mesure-t-on?. . . 236

Sommaire

1.1 Leszonesengla ées à lasurfa e duglobe . . . 18

1.1.1 L'eausurTerre: y lesinterneet externe . . . 18

1.1.2 L'eausousformedegla e: la ryosphère . . . 19

1.1.3 Lesgla iersetleurrépartitiongéographique . . . 21

1.2 Bref historiquede l'étude des gla iers de montagne. . . 22

1.3 Unre ul marqué etquasigénéraliséau XX

eme

siè le . . . 25

1.3.1 Unexemple:évolutiondesgla iersalpins . . . 25

1.3.2 Variationsrégionalesautourduthèmedure uldesgla iers . . . 27

1.4 Conséquen esdure ul des gla iers . . . 29

1.4.1 Contributionàlahausseduniveaumarin . . . 29

1.4.2 Impa thydrologique:perturbationdelaressour eeneau . . . 31

1.4.3 L'a roissementdurisquegla iaire . . . 32

1.4.4 Impa tsé onomiqueettouristique . . . 34

1.5 Con lusions . . . 35

Lesgla iersonttoujourssus itéunmélangede raintesetd'attiran e.Cetterelationambiguë estillustréepar ettepro essionannuellequisedérouleauPéroudanslarégiondeCus o: haque annéeplusieurs dizaines demilliers de pèlerinsviennent rendre hommageauDieuGla ier lors de la fêtedu Coyllur Ritti

1

.A vold'oiseau nous sommes à quelques entaines de kilomètresde la vallée de Yungay, ville dévastée par une atastrophe gla iaire le 31 mai 1970. Ce jour là, un violent séisme provoque la hute d'un gla ier suspendu sur les an s du Huas arãn (6768 m). L'avalan he de gla e se transforme rapidement en une oulée de boue très uide apable de véhi uler à 150 m/s d'énormes blo ro heux (Lliboutry, 1971). Bilan : plus de 15000 vi times. Le gla ier :dieu oudémon?

Leur di ulté d'a ès et leur éloignement des zones habitées ont longtemps retardé l'étude desgla iers.Pourtant,lagla iologieo upedésormaisunepla eàpartentièreauseindess ien es de laTerre et les équipesde gla iologues instrumentent etpar ourent les gla iers de toutes les haînes de montagnepour mieuxles omprendre.

1

Dans ette introdu tion, nous verrons d'abord où se situent les gla iers et la pla e qu'ils o upent au sein de la ryosphère

2

avant de résumer l'historique de leur étude. Nous verrons ensuiteque, dansun ontextederé hauement limatique, lesgla iersdemontagnesontenfort re ul.Cedé linades onséquen esenvironnementalesimportantesquenousdévelopperonsdans une dernièrepartie.

1.1 Les zones engla ées à la surfa e du globe

Lesgla iersdemontagne,quisontle ÷urdenotreétude,ne onstituentqu'unedesentitésde la ryosphère.Cettedernières'intègreetjoueunrle lefdansl'hydrosphère

3

etplusgénéralement dansle système limatique terrestre. Maisà l'é helle destemps géologiques, les pro essusde la terre interne vont aussi avoir une inuen e sur les pro essus externes. Dans ette partie, on se proposed'étudierlarépartitiondel'eausurTerreenprogressant del'é helle globalejusqu'à elle desgla iers.Cetteintrodu tionsemblené essaire, ertainsauteurs(VanderVeen,1999)oubliant parfoisqu'ilexiste de l'eau ailleursquedansl'hydrosphère!

1.1.1 L'eau sur Terre : y les interne et externe

L'existen e del'eau soussestroisétatsà lasurfa edelaTerre (liquide,gaz,solide) estl'une de ses ara téristiques. La oexisten e de estroisétats aété ru iale pour l'évolutionde notre planète. L'eau liquide dans les o éans a ainsi été le ber eau de la vie sur Terre. La présen e d'eau sur Mars est l'une des raisons qui poussent à y re her her des tra es de vie. Souvent notre attention sefo alise sur l'eau du y leexterne (o éans, atmosphère...), alors qu'une part importantede l'eau setrouve àl'intérieurde laTerre.Elleentreen jeudansdespro essusaussi divers que la fusion des magmas dans les zones de subdu tion, l'hydrothermalisme au niveau desdorsalesouen oredansladéformationdesro hes rustalesetmantelliquesenabaissantleur vis osité.Le tableau 1.1présente lesdiérentsréservoirs des y lesinterne etexternede l'eau.

Tab. 1.1  Les diérents réservoirs du y le de l'eau sur Terre. Les temps de résiden e (du-rée moyenne de séjour de l'eau dans un réservoir) sont indiqués, et sont 4 ordres de grandeur supérieurs pourle y le interne.

y le Réservoir Masse (kg) Temps derésiden e (an)

Manteau(non lithosphèrique) 0,05à4 10

21

10

8

à10

10

interne Lithosphère ontinentale 4 10

20

2 10

8

Lithosphèreo éanique 2 10

12

10

6

à 10

8

O éans 1,410

21

4 10

4

externe Atmosphère 1,510

16

10

−1

Eaux ontinentales 1,510

19

2 10

3

Cryosphère 4,310

19

2 10

4

2

ensembledeszonesgla éesdelaTerre 3

Le y le interne ne peut pasêtre observé dire tement e qui explique les fortes in ertitudes notamment sur le ontenu total en eau dansle manteau. Selon ertaines estimations les ro hes mantelliques sont,ave leso éans,le prin ipalréservoirdel'eau surnotreplanète. Lesé hanges ave le y leexterne sefont au niveau des vol ans,deszones desubdu tion et deszones hydro-thermales (notamment auxdorsales o éaniques). Cette eau interne existe depuis laformation delaTerre:notreplanètes'esteneetforméepar ollisioneta rétiondemétéorites qui onte-naientde l'eau.Silaprésen ed'eauàl'extérieurde laTerreestpré o e(3,9 milliardsd'années) etattestéeparl'existen edero hessédimentaires,l'originede etteeau externe restedis utée. Dégazage del'eauinterneparl'a tivitévol aniqueouorigineextraterrestre( ollisionde omètes par exemple)sont les deuxhypothèsesprin ipales.

En opposition ave le y le interne, les réservoirs et les ux du y le externe de l'eau sont mieux ontraints. L'o éan onstituede loin leplusgros réservoir devant les ro hes rustales.La ryosphère vient en troisième position. Relativement à toute l'hydrosphère, l'eau à l'état solide nereprésenteque2%(Williams&Hall,1993).Enrevan he,prèsde87%del'eaudou esetrouve sous forme de gla e (Van der Veen, 1999; IPCC, 2001). Ce dernier hire montre l'importan e des zones engla ées pour la ressour e en eau :seule l'eau dou e est utilisable dire tement pour les besoins humains.

1.1.2 L'eau sous forme de gla e : la ryosphère

La ryosphère omprend toutes les zones onstituées de gla e ou de neige à la surfa e du globe et don , en plus des gla iers ( alottes polaires et gla iers de montagne), la banquise, les régions ouvertes de neige,les solsgelés (permafrost) etmême lagla e des nuages (tableau 1.2 &gure 1.1).Nousproposonsun brefdes riptifde ha une de es entités dela ryosphère.

Tab. 1.2  Les diérents réservoirs de gla e terrestre. Pour les deux alottes polaires, seule la gla e posée est prise en ompte e qui ex lut les plateformesde gla e (IPCC, 2001).

Surfa e (10

6

km

2

) Volume (10

6

km

3

) Niveau marin (m) Antar tique 12.1 29 68 Groenland 1.71 2.95 7.4 Autresgla iers 0.68 0.18

±

0.04 0.5

±

0.1 Banquise 16à 25 0 Neiges ontinentales 1à 50 0

Leszones ouvertes deneigesesituentdanslesgrandesplainesduNord(SibérieouCanada) ouenaltitudedansles haînesdemontagne.Leurextensionvarieentre1et50millionskm

2

selon lasaison(tableau 1.2).La présen ed'une ouverture neigeuse refroidit l'atmosphère lo alement notamment aumoment de safontequi onsomme del'énergie.

Labanquiseougla edemerseformeannuellement quandlatempérature desurfa edel'eau de merdes end endessousde -1.8

◦

Cenviron(Rémy,2003). Sonextension varieave lessaisons (de7 à 15 millions de km

2

dansl'Ar tique;de 1 à 18millions de km

2

ar tique émergepour les dernières années(Stroeve etal.,2005).

Les neiges ontinentales et la banquise jouent un rle limatique majeur à ause de leur albédoélevé

4

.Leurextension inuen edon onsidérablementlebilanénergétiquede laplanète. A tuellement, sous l'eet du ré hauement limatique, neiges et gla e de mer ar tique sont en re ul equitendàdiminuerlepouvoirrée teurdelasurfa eterrestre.Plusd'énergierestedans lesystème limatiqueetleré hauement risquedes'intensier:onparlederétroa tion positive.

L'extensiondes alottespolairesvariebeau oupmoinsetdon ,aux ourtesé hellesdetemps (quelques dé ennies), les alottes ne modient presque pasle bilan énergétique de la Terre. En revan he,les variations de leur volume inuen ent leniveau desmers. Indire tement, elles sont don égalementa tri esdes hangements limatiques.Dansles alottespolaires,lagla es'é oule du entre vers lapériphérie. L'ablation (parfonte ou sublimation) étant faible, unepartie dela gla e atteint l'o éan où elle forme desplateformes de gla e, en équilibre hydrostatique. Seul le bilan de masse de la gla e posée sur le so le (non ottante) ontribue à l'élévation du niveau marin (tableau 1.2). Mais les plateformes peuvent ontribuer indire tement aux variations du niveau de la mer. Leurprésen e onstitue un barrage à l'é oulement des euves de gla e. Leur disparitionsousl'eetd'unré hauement atmosphériqueet/ouo éanique(S ambosetal.,2000) peutdon engendrer uneaugmentation desuxdegla eposéeversl'o éanau niveaudeseuves degla e.Ladésintégrationré entedelaplateformedeLarsenB,l'a élérationetl'amin issement onsé utifsdesgla iersquil'alimentent sont l'illustrationde erledeladynamiquesurlebilan demasse dela alotte (S ambosetal.,2004; Rignotetal.,2004).

Glacier de

Montagne

Petite Calotte

Glaciaire

Glace

de Mer

Calotte

polaire

Superficie englac

é

e (*1000 km2)

Fig. 1.1  Les gla iers au sein de la ryosphère. La arte entrale montre la lo alisation et la surfa e ouverte par les gla iers de montagne (D'après Oerlemans (2001)). Les photos qui a ompagnent ette arte illustrent la diversité morphologique des formesprisespar la gla e à la surfa e de la Terre.

Les gla iers onstituent la dernière entité de la ryosphère. On désigne par gla ier une masse de gla e d'un seul tenant permanente à l'é helle d'une vie humaine (Lliboutry, 1993). Sous ette dénomination, nousregroupons dans ette thèse les petites alottes gla iaires et les

gla iersdemontagne,ex luantlesdeux alottespolairesduGroenlandetdel'Antar tique.Cette atégorie orrespond à moins de 1%de la ryosphère : si toute ette gla e fondait leniveau de la mer s'élèverait d'un demi mètre (tableau 1.2). Mais nous verrons que les gla iers répondent rapidement aux u tuations limatiques et qu'aux ourtes é helles de temps, ils ont une forte inuen e surleniveau marin.

1.1.3 Les gla iers et leur répartition géographique

Lagla eseformeparmétamorphoseet ompa tiondumanteauneigeuxlorsque elui- i per-siste plusd'une année.Pour qu'un gla ierapparaisse en un lieu ilfaut que, lo alement, lebilan netannuelsoitpositif:lesgains(oua umulation,essentiellement parlespré ipitations)doivent être supérieursauxpertes (ou ablation,essentiellement par fonte). Ungla ier nepeutseformer que dansdeszonesfroides( e quipermetdespré ipitations solideset limite lespertes)où l'a - umulation estsusamment importante. Lesfa teursquivont ontrlerl'existen ed'ungla ier sont nombreux mais omptent l'altitude, la latitude, l'orientation (adrêt/uba ), la ir ulation atmosphérique et la proximité de sour es d'humidité (Lliboutry, 1964). La topographie lo ale inuen e laredistribution de laneige par lesavalan hesou par levent,don l'a umulation.

En onséquen e de es diérents fa teurs et de la topographie a tuelle de notre planète, les gla iers ont une très large répartition géographique (gure 1.1). A basse latitude, les zones engla ées sont relativement rares et ne on ernent que les sommets les plus élevés des haînes de montagnes les plus hautes (Cordillère des Andes, Afrique de l'Est, Indonésie). En première approximation, ladensité etlataille desgla iers augmentent ave lalatitude. Selon lesrégions, les gla iers montrent une grande diversité de morphologie : petite alotte, gla iers de irques, de plateau, de valléeou même hamps de neige simplement. Une des ription omplète de ette diversité etdes ara téristiquespropres auxdiérentesrégions gla iairespourront être trouvées dansLliboutry(1964)ouDyurgerov(2002).Fa eà ettediversitéetaugrandnombredegla iers (plusde160000selonArendtetal.(2002)),l'élaborationd'uninventaireexhaustifs'avèredi ile (Braithwaite &Raper,2002).

Plutt qu'une lassi ation morphologique,nouspréféronsdistinguer i i lesgla iers à partir deleurpropriététhermique.Celapermetdedistinguerlesgla iersfroids (températureinférieure à 0

◦

C dans toute la masse du gla ier) des gla iers tempérés 5

pour lesquels la température est homogène et de 0

◦

Csaufdans la ou he de surfa e qui estsensible auxtempératuresnégatives de la saison froide (Lliboutry, 1964). Ce sont es derniers que nous étudions dans ette thèse. Leurs propriétés thermiques impliquent :

1. uneréa tionquasiinstantanéeàdes hangements limatiquespuisquetoutapportd'énergie supplémentaire vainduireun hangement demasseparfusionet/ousublimation.L'énergie in idente à la surfa e de la gla e n'a pas à ré hauer le gla ier avant de le faire hanger d'état. Ce i explique quele bilan de massedes gla iers tempérés soit un indi ateur quasi instantanédes hangements limatiques.

2. unedynamique omplexe enpartie ontrléeparlaprésen ed'eauàlabasedugla ier.Ces gla iers peuvent glisser sur leur lit ro heux et don onnaître des u tuations rapides de leur é oulement.

C'estlebilande masseetladynamiquede l'é oulement de esgla ierstempérésqui sontau ÷ur de ettethèse.

5

Non seulement esgla ierssont sensiblesauxu tuations du limatmaisleurlarge distribu-tionà lasurfa e duglobeimplique qu'ilssubissent desforçages limatiquestrès diérents. Cela ompliquelata hedugla iologuequinepeutpasextrapolersimplementlesrésultatsd'unmassif gla iaireàunautre. Mais elasatisfaitle limatologuequi,àtraversladiversitéd'évolutionsdes gla iers,peutétudierunspe tre large deu tuations limatiques.

1.2 Bref historique de l'étude des gla iers de montagne

Il ne s'agit pas i i de dresser un historique exhaustif de l'histoire de ette s ien e nommée aujourd'huigla iologie. Pour plusdedétails,lele teurpourraseréférerauxouvragesde Llibou-try (1964) et Vivian (2001, hap. VI) ainsiqu'à l'arti le de Bard (2004). Nous nous appuyons également surunarti le desynthèsesoumis ré emment par Rémy&Testut (2005)qui traitede laprogressive dé ouvertedes mé anismesde l'é oulement desgla iers.

Cesontprobablementlesavan éesimportantesdesgla iers desAlpesauXVIII

eme

siè le (au ÷ur du petit âge de gla e) qui poussent les naturalistes à s'intéresser à es masses de gla e. La première question qui se pose est elle de la formation même des gla iers. Dès 1705, les frèresS heu hzer auront la bonne intuition en l'attribuant à l'a umulation des neiges à haute altitude. On s'étonne ensuite de la oexisten e, à basse altitude, de vertes prairies et de gla e. Cetteobservation onduitàadmettrequelegla iers'é ouledepuislessommetssousl'eetdela gravité. En 1773, André César Bordier admet qu' "il est absolument né essaire que de la gla e nouvellerempla eperpétuellement ellequiafondu; ettegla edoitdon des endre envertudela pressiondes ou hessupérieures"(Bordier,1773).Ilfaudrabeau oupdetempspour omprendre lespro essusquigouvernentlesdéformationsde ematériauauxpropriétésmé aniquesoriginales qu'estlagla e.Comment unsolidepeut-il"s'é ouler"danslesfondsdevallée ommelesuggère l'image même d'ungla ier(gure 1.2)?

Fig.1.2 Photographie degla iers de piedmont dans la vallée des Petites Ro hes(Evigedsfjord, Sud-ouest du Groenland). L'étalement de la gla e dans la zone de faible pente enfond de vallée

H. B. de Saussure, s ientique suisse infatigable, se ond as ensionniste du Mont Blan en 1787, pense quele gla ier glisse d'unseul blo surles pentes (deSaussure, 1803). Cette théorie du glissement en masse n'explique pas la forme de es bandes sombres et laires qui alternent surlaMer de Gla e(gure 1.3)etquiportent aujourd'huilenomde l'anglaisquiles a étudiées (Forbes,1845).A ette hypothèse duglissement,d'autress ientiques(deCharpentier,Agassiz, Tyndall) opposent don une théorie qui fait la part belle aux y les gel-degel. Pour essayer de tran her,des ampagnesdemesuredesvitessessont organiséesnotamment parAgassiz,Forelet Vallot(gure 1.4).

Fig. 1.3 A gau he : la Mer de Gla e observée par le satellite SPOT5au ours de l'été 2003. On note l'alternan e de bandes sombres et laires, e sont les bandes de Forbes. Leur forme en ogive résulte de l'é oulement plus rapide du gla ier au entre que sur les bords. A droite : blo diagramme montrantla morphologie à 3 dimensions de es bandes.

Fig. 1.4 Premières mesures systématiques des vitesses desurfa e des gla iers par Vallot entre 1891 et 1899. Des pierres sont disposées à la surfa e de la Mer de Gla e, sous les séra s du Géant, le long d'unedroite en1891. Maisles vitesses sont plusrapides (environ deux fois plus) au entre que sur les bords et l'alignement de pierres prend une forme arquée. Cette gure est

C'est seulement au XX

eme

siè le que les premières lois d'é oulement des gla iers sont pro-posées. D'abord, le gla ierest onsidéré ommeun uide visqueux et Weinberglui applique les équationsdeNavier&Stokes.Ensuite,E.OrowanetM.F.Perutz,spé ialistesdelaphysiquedes solides,proposent euxde traiter lagla e ommeun matériau plastique. Ce sont les expérien es en laboratoire de Glen (Glen, 1955) qui permettront de tran her. Il montre que la gla e a un omportement intermédiaire entre le uide visqueux et le solide plastique. La loi de Glen est, aujourd'hui en ore,utiliséepar lesgla iologues.

En parallèle à la ompréhension de la déformation de la gla e, dans la première moitié du XIX

eme

siè le,les s ientiquesdé ouvrent queles gla iers n'ont pastoujours eulamême exten-sion.Ondoit ette dé ouverte aux dis ussions entre desguides de montagne, Venetz (ingénieur géologuesuisse), deCharpentier (s ientique etdire teur deminesde sels)etAgassiz(un jeune s ientiquesuisse).Mais 'estseulementlenomde e dernieret safameusepubli ation "Etudes surles gla iers" (Agassiz,1840) que l'histoire retiendra. C'est l'observation d'énormes blo s er-ratiques à grande distan e des gla iers (dans le Jura notamment) qui oblige à admettre une extension beau oupplus grande dansle passé.Ces blo s sont alors protégés, l'un d'entre eux à Chamonix est même désigné omme monument national français! Plus tard, la hronologie de esavan éesgla iairesestpré iséeparA.Pen ketE.Bru knerquilesdésignentpardesnomsde rivièresbavaroises :Würm, Riss,Mindel etGünz (Pen k &Brü kner,1909). Il faudraattendre Milankovit h et sa théorie astronomique des limats pour expliquer l'origine limatique de es u tuationsgla iaires (Milankovit h, 1941;Berger, 1988).

Progressivement, lesgla iologues sont don parvenus à la ompréhensiondu fon tionnement dugla ier. Il seformepar a umulationetmétamorphosede laneigeà hautealtitude. Sousson propre poids,la gla e s'é oule versles parties bassesoù elle disparaît essentiellement par fonte. Le volume du gla ier est lié au limat puisque e dernier détermine l'importan e relative des gains etdespertes.L'extension gla iaire est ertes liée à sonvolume mais dépend fortement de ladynamique de l'é oulement gla iaire. Nousdé rirons plus en détail au hapitre 2, le y le de viede lagla e au seind'un gla ier.

Silesméthodesont beau oupévoluédepuisles débutdelagla iologie, ertainsdesobje tifs sont toujours les mêmes : omprendre la dynamique de l'é oulement des gla iers, étudier la relationentreleurévolutionetle limat.Lesgla iologuesdisposentaujourd'huidelonguesséries temporelles grâ eàdesprogrammesde mesuresrégulièressurleterrainquiontétéinitiés parle SuisseF.A.Forel (Forel,1895).

Hoelzleetal. (1998)résument en quatrepointsles enjeuxde lagla iologie moderne:

1.Amélioration ontinue de la ompréhensiondespro essusgla iaires,

2.validation de modèles numériquespour prévoir l'évolution futuredes massesde gla e,

3.analysede lafon tion d'indi ateur limatique,

4.appré iation des onséquen es dire tes et indire tes des variations gla iaires sur l'environne-ment.

Ces obje tifs sont notamment motivés par l'observation d'un dé lin important et roissant desgla iers de montagnedansles diérentes régionsdela planète.

1.3 Un re ul marqué et quasi généralisé au XX

eme

siè le

Leurgrandedistribution géographiqueetleursensibilitéfontdesgla iersdesindi ateursdes hangements limatiques. L'histoire nous a montré que ette observation n'est pas nouvelle et depuisplusd'unsiè le,lesgla iologuesmesurentetsuiventl'évolutiondesgla iers.Diérents pa-ramètres sont utiliséspour ara tériser l'évolution d'ungla ier donné (Lliboutry, 1964;Haeberli etal.,1998) :

1. l'avan ée ou le re ul du front gla iaire. Cette mesure ne peut être interprétée en terme de u tuation limatique que si la série temporelle est susamment longue (Oerlemans, 1994; Hoelzle et al., 2003; Oerlemans, 2005) notamment au regard du temps de réponse dugla ier. Enrevan he,lesmesures sontnombreusesetpermettent deremonterplusd'un siè le danslepassé.

2. les hangementsde lasurfa etotale du gla ier.Cettemesurepeutêtreréalisée àpartirde photographiesaériennes oud'imagessatellites.Leslimitespour l'interprétationde hange-ments desuper ie sont les mêmesque pour les avan ées oure ul du frontdu gla ier. 3. lesvariationsd'altitudedeprolstransversauxoulongitudinaux.A ausedelasaisonnalité,

es prolsdoivent êtreréalisés haque annéeaumême endroit età lamême époque. 4. lesévolutionsduvolume totaldu gla ieroudesamassesiladensitédumatérielgagnéou

perduest onnue.

Les Alpes sont le ber eau de la gla iologie et 'est don là que les séries de données sur l'évolutiondesgla ierssontlespluslongues.Ce ipermet derepla erles variationsré entesdans une perspe tive à plus long terme et d'aborder une question importante : l'évolution a tuelle desgla ierssesitue-t-elledanslagammedesu tuationsnaturelles?Nousverrons ensuitesiles observations surles gla iers alpinspeuvent être étendues auxautres haînes demontagnes.

1.3.1 Un exemple : évolution des gla iers alpins

Les gravures de la vallée de Chamonix dans la première moitié du XX

eme

siè le et leur omparaison ave desphotos a tuelles nelaissent pla e àau un doute(gure 1.5).

Depuis la n du petit âge de gla e (il y a 150 ans environ) le re ul des gla iers du massif du Mont Blan a été important. Le détail de e re ul au ours du temps peut être pré isé en regardant les variations de longueur pour diérents gla iers (gure 1.6). Ces longueurs sont mesuréesdepuis1870danslesAlpesmaispeuventêtrere onstituéespourlespériodesantérieures en observant des peintures ou destextes historiques (Vin ent etal., 2005a). Entre 1600 et1850 (non montré, f.Vin entetal. (2005b)), eslongueursu tuent (

±

200mpar an)autour d'une valeurmoyenne supérieurede plusd'unkilomètre àlavaleur a tuelle.Depuis1850,latendan e pour tousles gla iers estdon au retraitdufront gla iaire.

Ceretraitn'estpasidentiquepour touslesgla iers.Ilestpresquelinéaire au oursdutemps pour les gla iers d'Alets h (127 km

2

) et de Saint Sorlin (3 km

2

) alors que des u tuations dé ennalesexistentpourlesgla iersd'ArgentièreetdesBossons.Pour esdeuxderniersgla iers, distants de quelques kilomètres et don sujets au même limat, les u tuations ne sont pas syn hrones : legla ier des Bossons, pluspentu et plusrapide, réagit ave un temps de réponse plus ourt quelegla ierd'Argentière. Celaillustre ladi ile interprétation des hangementsde longueur sur le ourt terme, es derniers étant prin ipalement ontrlés par la dynamique de

Fig. 1.5 Lithographie de la vallée de Chamonix en 1823 (J. Dubois). La Mer de Gla e, qu'on nommait alors le gla ier des Bois, des endait jusque dans la vallée à une altitude de 1100 m environ. Aujourd'hui, le frontde e gla ier se situe bien en amont, à 1550 m.

Aletsch

St Sorlin

Bossons

Argentière

Fig. 1.6  A gau he : évolution des longueurs de diérents gla iers des Alpes françaises et suisses au ours des 130 dernières années. D'après Vin ent et al. (2005a). A droite : Bilansde masse umulés de4 gla iers des Alpes françaises et suisses. Les triangles indiquent les mesures photogrammétriques( f. Ÿ2.1.3.4)qui permettent de ontrler etre alerles bilansmesurés surle terrain. D'après Vin ent et al. (2004).

Pour extraire un signal ommun aux gla iers alpins et lerelier aux paramètres limatiques, ilfaut étudierlessériesde bilansde masse.La partiedroite de lagure1.6permetde omparer lesplus longues sériesde bilansde massedisponibles dansdesAlpes.

tendan e estdiérente d'ungla ier àl'autre à ause de fa teurs ommel'exposition, et l'hypso-métrie

6

. Ainsi, pour la période 1953-1999 le bilan de masse moyen (exprimé sous forme d'une lame d'eau don en mètres w.e.

7

) est de -0.7 m w.e./an pour Sarennes, -0.33 m w.e./an pour St Sorlin etseulement -0.1 mw.e./an pour Argentière. Deplus, une rupture de pente apparaît danslasériedesbilansdemasseau débutdesannées 1980.Lesbilansdemassesont équilibrées (StSorlin), positifs (Argentière) ou légèrement négatif(Sarennes, Hintereisferner) entre 1954 et 1981,tousfortement négatifsensuite(Vin ent,2002;Vin ent etal.,2004).Cette ohéren eentre gla iers démontre qu'ilsrépondent à unsignal limatique ommun.

En étudiant séparément le bilan de masse hivernal et estival de deux gla iers éloignés de 150 km (Sarennes etClaridenrn), ette rupture de pente à partir de 1981 a pu être expliquée par une augmentation forte du taux d'ablation. Ce i onrme la sensibilité des gla iers alpins auxvariations de température (Vin ent etal.,2004).

En on lusion, les variations de longueur des gla iers alpins ne sont pas syn hrones. Une tendan e au re ul du front est toutefois sensible depuis la n du petit âge de gla e (1850). Les séries de bilans de masse on ordent entre les diérents gla iers et permettent d'expliquer leurdé lin ré ent parl'augmentationdestempératuresestivales.Cesignaln'est pasuniquement observé pour les gla iers de l'ar alpin mais peut être généralisé à presque tous les massifs de montagne.

1.3.2 Variations régionales autour du thème du re ul des gla iers

A partir de l'année géophysique internationale (1957-1959) et surtout depuis le début des années 1960,lesmesures gla iologiquessesont développées horsdel'Europe (Dyurgerov,2002). Lesséries demesures nesont pastoujours ontinues, lesinterruptions ayant parfoisdesorigines politiques ommedansle asdu gla ierAbramov(Kyrgyzstan) oùles études gla iologiques ont esséen 1999 suite àl'attaque dela stations ientiquepar desopposantsau gouvernement.

Lesuividelamajoritédesgla ierssefondesurdesmesuresinsitu dubilandemasseàpartir debalises danslapartiebasse etde arottages danslazoned'a umulation (Braithwaite,2002). Mais en'estpaslaseulepossibilitéetunpanoramadétaillé desdiérentesméthodesseradressé au hapitre 2.

Quelles que soient les méthodes de mesures, à de rares ex eptions près, la tendan e est la même dans beau oup de régions du monde. Les gla iers sont en net re ul depuis le petit âge de gla e.Celaapparaît souvent nettement danslepaysagesous laforme delarges morainesqui marquent l'avan éemaximale desgla iers au milieudu XIX

eme

(gure 1.7).

Pourlapérioderé ente, ere ulaété onrmépardesobservationsdétailléesdansdiérentes régions du monde. De plus, lorsque es études distinguent plusieurs périodes, presque toutes on luent que les pertes de massedes gla iers s'a élèrent ave le temps. C'est le as pour des régions aussi éloignées que l'Alaska (Arendt et al., 2002), la Patagonie (Rignot et al., 2003), les Andes (Arnaud et al., 2001; Fran ou et al., 2004), l'Asie entrale (Khromova et al., 2003; Shahgedanova etal., 2005)ou les Alpes(Pauletal., 2004). Dansles régions tropi ales, nombre depetitsgla ierssont surlepointde disparaître(Fran ouetal.,2003).Al'é helle globale, ette a élération despertes sesituerait àlan desannées1980 (Dyurgerov, 2003).

6

L'hypsométriedésignelarépartitiondessurfa esd'ungla ierenfon tiondel'altitude. 7

Fig. 1.7  Moraine du petit âge de gla e en Himalaya. Cette moraine est un véritable sque-lette externe du gla ier et permet de re onstituer son volume il y a environ 150 ans. D'après http ://www.glims.org.

Unbémoldoit êtreapporté à epaysagesemble-t-iluniforme(gure1.8). EnS andinavieet en Nouvelle-Zélande, ertains gla iers montrent un bilan de masse positif (Tvede & Laumann, 1997; Chinn, 1999; IPCC, 2001). Le point ommun de es deux régions est l'inuen e d'un limatmaritime. L'a umulation joueun rleimportant pourladétermination dubilan annuel. Despré ipitations a rues,en lienave uneintensi ationdu y lehydrologique,expliquent es bilansde massepositifs.

Fig. 1.8  Bilan de masse umulé de 3 gla iers situés dans des régions limatiques diérentes. Hintereisferner (Alpes autri hiennes), Nigardsbreen (Norvège), Tuyuksu (Tien Shan, Kazakhs-tan).D'après IPCC(2001).

2001).Lesgla iersmontrent uneréa tion roissante auxvariations limatiquesetdon une a é-lération de leurdé lin. Ilstémoignent aussid'une intensi ationdu y lehydrologique puisqu'à la foisl'a umulation etl'ablation augmentent (Dyurgerov, 2003). Cette évolution rapide a des onséquen es importantes auxé helles lo ales ommeglobales.

1.4 Conséquen es du re ul des gla iers

Le dé lin de l'ensemble des gla iers a des onséquen es globales, par e qu'ils ontribuent à l'élévation du niveau marin, mais aussi lo ales ar ils onstituent une ressour e en eau et en énergieimportante pour de nombreusespopulations.

1.4.1 Contribution à la hausse du niveau marin

Al'é helle duquaternaire, esontsurtoutlesu tuationsdes alottespolairesqui ontrlent l'élévation du niveau marin. L'analyse des isotopes de l'oxygène des arottes sédimentaires a montré qu'en période de maximumgla iaire, lateneur en

18

0 dansles eauxo éaniques estplus élevée qu'a tuellement. Ce i s'explique par le sto kage d'une grande quantité d'eau aux ples sous forme de gla eappauvrie en

18

0. La roissan e des alottes polaires explique quele niveau marin ait été 120 m plus bas au dernier maximum gla iaire, il y a 18000 ans environ (Jouzel etal.,2002).

Leniveaudesmersmontede1.5

±

0.5mm/anenviron(IPCC,2001)depuisledébutdusiè le (gure 1.9).Cettemontées'a élère pour atteindre prèsde 3mm/an pour lapériode 1993-2003 (Cazenave &Nerem,2004).Jusqu'àpeu, ertainsauteurs(Cabanesetal.,2001)pensaientquela ontribution stérique (eetde dilatation des eauxdont la température augmente) expliquait la majoritéde ettemontée.Miller&Douglas(2004)puisLombardetal.(2005)ontrevuré emment à la baisse le rle de la dilatation suggérant que le dé lin de la ryosphère est le prin ipal responsable de lahausse du niveau marin. A es ourtes é helles de temps, la ontribution des alottes polaires estfaible ou dumoinsdis utée(IPCC, 2001;Rémyetal.,2002; Thomaset al., 2004; Davisetal.,2005). En revan he,leur retraitrapide fait desgla iers de montagnel'un des prin ipaux a teursde l'élévationa tuelle.

La détermination de la ontribution des gla iers est un exer i e di ile. Il s'agit d'estimer l'évolutionde lamassede 160000gla iers répartissurtoutelaplanète.C'estMeier(1984) quile premier souligne que les gla iers de montagne etles petites alottes ont un eet signi atif sur le niveau desmers. D'après ette étude, ils sont àl'origine de0.46

±

0.26mm/an de l'élévation deso éansentre1900 et1961. Cetteestimation, omme ellesquisuivront,utilise uninventaire desgla iers àlasurfa eduglobeetextrapolelesmesuresdebilan demassedequelquesgla iers "modèles" (Braithwaite & Raper, 2002). Une estimation plus ré ente (Dyurgerov, 2003) révise la ontribution des gla iers pour des périodes plus ré entes : 0.15 mm/an en 1961-1976, 0.24 mm/an en 1977-1987 et0.41mm/an en 1988-1998 soit10, 16et27% del'élévation totale.

Pourtant, plusieurs études ré entes suggèrent que la fonte des gla iers pourrait être plus importante. Arendt etal. (2002) ont montré que l'amin issement desgla iers d'Alaska pour la période 1995-2001 estéquivalent à0.27mm/an d'élévation duniveau desmers (gure1.10).La ontributiondes hampsdegla esNordetSudde laPatagonieest de0.1mm/an (Rignotet al., 2003) et elle des petites alottes de gla e de l'Ar tique anadien de 0.064 mm/an (Abdalati

polaire) pourrait expliquer 0.1 mm/an (Rignot et al., 2005). A elles seules, es quatre régions ontribueraientdon à0.53mm/an equidépasseles0.41mm/anproposésparDyurgerov(2003). Ledé alage temporelentrelesdiérentes étudespeutexpliquer partiellement esdiéren es. Le tableau1.3synthétiselesétudeslesplusré entesetdétailleles ontributionsdediérentesrégions engla ées(les alottespolairesont étéin luses).Cetableau n'estpasexhaustif, ertainesrégions (l'Himalayapar exemple) n'ayant pasfait l'objetd'inventaires ré ents.

-100

-50

0

50

100

150

Niveau marin (mm)

1875 1900 1925 1950 1975 2000

Année

-20

-10

0

10

20

30

1995

1998

2001

2004

Année

annuel

mensuel

Fig. 1.9  Élévation du niveau moyen des mers depuis 1880 (à gau he, synthèse des données marégraphiquesChur hetal.(2004))etpourlapériode1993-2004(àdroiteàpartirdel'altimétrie satellitaire, DoMinh, ommuni ation personnelle).

5

-25

-20

-15

-10

-5

0

T

otal thickness change (m)

Elevation (m.a.s.l.)

0

1500

3000

All

0

1500

3000

0

-100

-50

Columbia

ALASKA : mid-1990s to 2001

PATAGONIE: 1995-2000

-8

-6

-4

-2

0

Thickness change rate (m/year)

Elevation (m.a.s.l.)

0

1500

-10

Fig. 1.10 Variation d'épaisseur des gla iers d'Alaska (à gau he) et du hamp degla e Sud de la Patagonie (à droite)en fon tionde l'altitude. Ces ourbes montrent pour les deux régions un amin issementmarquéà basse altitude.Cesgures ontétéadaptées de elles publiéesparArendt etal. (2002) et Rignot etal. (2003). Pour l'Alaska 'est le hangement d'épaisseur total qui est

Tab.1.3Contributiondequelquesrégionsengla éesà l'élévationduniveaudesmers.Adésigne l'Antar tique.Onnoteraquelesin ertitudessontrarementfournieset,lorsqu'ellesexistent,nous semblent peu réalistes (àl'ex eptionde la barre d'erreur deArendt et al. (2002)).

Région Contribution (m/an) Période In ertitude Référen e

Alaska 0.27 1995-2001

±

0.1 Arendt et al. (2002)

Patagonie 0.1 1995-2000

±

0.01 Rignot et al. (2003)

Ar tique anadien 0.06 1995-2000 Abdalati etal. (2004)

Péninsule A. 0.1 1995-2004 Rignot etal. (2005)

Groenland 0.2 1997-2003 Krabilletal. (2004)

A.de l'Ouest 0.2 2002-2003 Thomas etal.(2004)

A.de l'Est -0.12 1991-2004

±

0.02 Davisetal. (2005)

Total Gla iers 0.53

Total Cryosphère 0.81

Lesproje tionspourlesiè leàvenirsontenta héesdefortesin ertitudes.Ellessefondentsur l'estimation de lasensibilité des gla iers à l'élévation de la température et surdes s énarios de hangement limatique.Toutes esproje tionsprédisent une ontribution roissantedesgla iers à l'élévation du niveau desmers qui a ompagnera la disparition de 1/4 des gla iers d'i i 2050 etde lamoitié d'i i2100 (Kuhn, 1993;Oerlemans etal.,1998).

1.4.2 Impa t hydrologique : perturbation de la ressour e en eau

Un rapport ré ent, publié par le WWF, dresse un état des lieux de l'évolution des gla iers en Himalaya (WWF, 2005). Une des on lusionsles plus alarmantes de e rapport on erne le dé lin delaressour eeneaudou epour etterégionduglobe.Pendantlasaisonsè heetl'étiage des rivières,une partie substantielle du débit des rivières provient de lafontedes neiges et des gla iers.Lesgla iersjouent unrletamponen sto kantl'eau sousformesolideensaisonhumide etenlarestituant sousformeliquideensaisonsè he.Cetteeaudefontealimentelespopulations indiennes, hinoises et népalaises et est ru iale pour leur boisson, irrigation et industrie. Le dé lin des gla iers devrait, lors des pro haines dé ennies, engendrer des débits plus importants desrivières, onduisantàuna roissementdunombred'inondationsetdeglissementsdeterrain (IPCC, 2001).En revan he,surlelongterme, larédu tiondelatailleet dunombredesgla iers empê heraqu'ilsjouentleurrlerégulateurdesdébits.Ainsi,ledébitduGangeenIndepourrait êtredivisépartroispourlapériodejuillet-septembre.L'approvisionnementeneaude500millions de personnesetd'untiersdeszones irriguéesdel'Inde seraient alors perturbés.

Des on lusions similaires peuvent être tirées pour les régions andines, notamment dans la Cordillère Royale bolivienne. Là aussi, les gla iers régulent les débits alimentant la ville de La Paz etles ultures del'Altiplano entremai etseptembre, lasaisonsè he (Ribstein etal.,1995).

hydrologiquesquiaurontdes onséquen eshumanitaireseté ologiquesmajeures.Prévoir es dés-équilibrespour mieuxlesanti iper(fautedepouvoirlesempê her)sembleunobje tifprioritaire pour lare her he engla iologie.

1.4.3 L'a roissement du risque gla iaire

Au seindelafamille desrisquesnaturels, lerisquegla iaire n'o upepasune pla e entrale. Les atastrophesengendréesparlesgla iersont desampleursplusfaiblesque elleso asionnées par les sé heresses, les séismes, les y lones ou les tsunamis.De plus, elles tou hent desrégions de haute montagne généralement peu peuplées. Pourtant, le risque gla iaire existe et devrait s'a entuerdansles dé ennies àvenir à ause duretrait desgla iers.

Ilne s'agitpasi i d'établiruninventaire exhaustifdesrisquesliésauxgla iers.Untel inven-taire a été établi ré emment pour les Alpes françaises (Buisson etal., 1999). La gure1.11 est unesynthèse illustrant quelquesrisquesliésau gla ier. De e rapport, quatreprin ipaux risques émergent etsont brièvement dé rits.

Fig. 1.11  Les diérents risques asso iés aux gla iers (extrait du Monde du 26 juin 2002). Ces diérents phénomènes ont été étudiés dans le adre du projet européen GLACIORISK (http://gla iorisk.grenoble. emagref.fr/).

1.4.3.1 La vidange de la s pro- et supra- gla iaires

Enseretirant,lesgla ierslaissentàleurfrontdesmorainesjouantlerledebarragesnaturels. Les eaux de fonte s'a umulent alors dans des la s à l'avant ou même sur le gla ier. Mais la barrièremorainique est souvent mal onsolidée etson étan héité est miseà mal lors de lafonte de la gla e morte qu'elle peut ontenir (Lemar hand, 2002). La gure 1.12 montre un la pro-gla iaire en ours de développement au front de la Mer de Gla e (massif du Mont Blan ). Des la ssupra-gla iaires sont aussien roissan e omme elui de Ro hemelon danslesAlpes.

formedelavetorrentiellestrèsrapidesetdévastatri es.Ledébordement delalagunePal a o ha (CordillèreBlan he,Pérou)aainsidétruitunepartiedelavilledeHuaraz(Pérou)en1941.7000 personnesdisparurent lorsde ette atastrophe.

Fig. 1.12  La pro-gla iaire en ours dedéveloppement au front de la Mer de Gla e. Les eaux des deux la s sont retenues par des dépts morainiques ré ents et mal onsolidés. Le la le plus pro he du gla ier érode le front gla iaire à sa base e qui peut provoquer des hutes de blo s de gla e. Photo J. Nomade http ://meije.univ-savoie.fr/jnomade/jnoma.htm.

Ave leretraita élérédesgla iersetlamontée destempératures,lafréquen ede es évène-mentsdevraitaugmenter.Unesurveillan ea rueestdon né essaireetpermet,quandledanger devient trop important, de pro éderà desvidanges ontrléesde es la s omme dansle asde Ro hemelonlors del'été 2004(gure 1.13).

1.4.3.2 Vidange de po hes d'eausous-gla iaires

Unautre risque est lavidangede po hesd'eau situéesà l'intérieur du gla ier. En 1892,une po he d'eaude 200000m

3

d'eauau sein dugla ierde Tête-Rousse s'estrompu, emportantprès de 100000m

3

degla e et300000 m

3

de ro heset débris.La vitessede lalave torrentielle, quia détruit une partie du village du Fayet (près de Saint Gervais en Haute-Savoie), a étéestimée à 14 m/s.

Nousdétailleronsdansle hapitre6,le asparti ulierdula sous-gla iairedeGrímsvötndont lavidange quasi-périodique engendreelle aussides rues dévastatri es.

1.4.3.3 Risque sismique asso ié au re ul des gla iers.

Une étuderé ente montrequele retraitdes gla ierspourraitprovoquer desséismes(Sauber & Molnia,2004). Quandle gla ier seretire, la harge qu'il exerçait sur les ro hes sous-ja entes disparaît equifa iliteledé len hementdeséismes.Unséismedemagnitude7.2en1979pourrait

Fig.1.13ExtraitduMonde du9o tobre 2004.Lela supra-gla iaire deRo hemelon(Vanoise) est apparu aumilieu des années 1980 et ne esse de roître depuis. Les fortespertesd'épaisseur dugla ier au oursdesétés2003et2004ont onduitlela àdesniveauxalarmants.Desvidanges du la permettentd'éviter son débordement etde protéger les ommunessituées enaval.

1.4.3.4 Chute de séra s

Enn, les hutesdeséra s 8

sontunderniertyped'a ident gla iaire.Cepro essusest parfai-tementnaturel,résultatdelafra turationdugla ieretdesoné oulement.Cetaléasetransforme enrisquequandleshommes(alpinistesleplussouvent)s'enappro hentdetropprèsouquandle séra tombedansunla gla iaire.Les hutesdeséra shivernalespeuventdéstabiliserlemanteau neigeuxetdé len herdesavalan hes.

Dansun ontextede fortdé lin,lesrisquesliésauxgla iers sontde plusen plusimportants. C'est surtout le rapide développement de fragiles la s au voisinage des gla iers qui est le plus préo upant. Nous verrons que l'imagerie satellitaire peut ontribuer à la surveillan e de es zonesà risques.

1.4.4 Impa ts é onomique et touristique

L'énergie hydroéle trique estfondamentale pour l'é onomie denombreux pays (Népal, Boli-vie, Norvège ou Islande par exemple). La rédu tion programmée des débits de nombreux ours d'eaurisque don de poserdes problèmes énergétiques importantspour despays enforte rois-san eé onomique.L'irrigationdes ulturespourrait,elleaussi,sourirde esdébitsplusfaibles.

8

Lesgla iers attirent et fas inent haque annéede nombreux touristes dans dessites omme le Montenvers au dessus la Mer de Gla e. Ave son retrait, le gla ier se ouvre de ro hes et poussièresetsetransformeprogressivement engla iernoir, perdant sonattra tivité. EnBolivie, l'unique stationde ski(laplushautedumonde!)surlegla ierdeCha altaya nefon tionneplus depuis une dizaine d'années ar 'estde la gla e vive qui aeure. EnSuisse, une station de ski s'apprêtemêmeàemballerunepartied'ungla ierpourleprotéger delafortefonteestivale!Nos tentatives pour limiterles onséquen esduré hauement limatiquesoulignenotreimpuissan e à lutter ontreles auses...

1.5 Con lusions

Ce hapitrenousapermisdeprésenterlesgla iers,lespremiers développementsdelas ien e quilesétudie etleurpla eauseindusystème limatique.Lesgla iersentretiennent unerelation étroite ave le limat:

Le gla ier est tout d'abord un a teur limatique. A l'é helle lo ale, ette masse de gla e à 0

◦

C (au plus) entretient un mi ro limat froid qui limite la fonte etfa ilite les pré ipitations solides. Ce i lui permet de s'auto-entretenir :il rée en eet autourde lui les onditions né es-saires àsonmaintien. Al'é helle globale, les gla iers peuvent aussiêtrea teursde hangements limatiques brutaux. Ainsi, un apport a ru d'eau dou e dans l'Atlantique Nord, lié à la fonte des gla iers desrégionsar tiques etduGroenland, pourraitralentir la ir ulationthermohaline modiant ladistribution des limatsà l'é helle planétaire.

Maislesgla iersdemontagnes onstituentaussid'ex ellentsindi ateurs limatiques ar:  leurbilandemasserépond haqueannéeauxu tuationsdeparamètres limatiques omme lestempératuresoulespré ipitations.C'estleur ara tèretempéré (dé ritplushaut)qui explique ette réa tivité.

 La morphologie gla iaire répond, elle, en quelques dizaines d'années à des hangements du limat. Cette é helle de temps est per eptible par l'homme et voisine de elle des hangements limatiques qui ae tent la planète depuis un peu plus d'un siè le. Dans ertains as, es hangements morphologiquesmena ent leshommesou leurs a tivités.

Mais avant d'utiliser le gla ier ommeindi ateur limatique ou d'étudier l'adaptation de sa dynamiqueàune nouvellemorphologie,il onvientde omprendresonfon tionnement enrégime stationnaire.Le hapitresuivantnouspermetdon deprésenterlesdénitionsdebase on ernant ungla iertype,l'équilibreentrel'a umulationetl'ablation,lesloisquirégissentsoné oulement. Une attention parti ulière sera dédiéeaux te hniquesde mesures insitu.

montagne

Sommaire

2.1 Naissan e& mortde la gla e : a umulation vs ablation. . . 38 2.1.1 L'a umulationetlaformationdelagla e. . . 38 2.1.2 Lespro essusd'ablation . . . 39 2.1.3 Lebilandemasse:indi ateurdel'étatdesanté dugla ier. . . 40 2.2 Laviede la gla e? Mouvementée... . . 47 2.2.1 Mesuredel'é oulementgla iaire . . . 47 2.2.2 Ladéformationinternedelagla e . . . 49 2.2.3 Leglissementoudérapagebasal . . . 51 2.2.4 Variationsaisonnièreet inter-annuelledel'é oulement . . . 53 2.3 Con lusionsetobje tifs s ientiques . . . 55

Lagure2.1dénitlesprin ipaleszonesd'ungla ierde montagne.Le butde e hapitre est de détaillerles diérents pro essusqui ontrlent le fon tionnement du gla ier et les méthodes qui permettent de lesétudier. Lesméthodessatellitaires serontdétaillées au hapitre 3.

Rimaye

_{ligne d'équilibre}

Crevasses transversvales

Séracs

Zones de crevasses

longitudinales

Moraine

frontale

Roche

Glace

Névé

Zone d'accumulation

Zone d'ablation

Fig.2.1Coupelongitudinaled'ungla ierdemontagne tif.Adaptéd'uneguredusiteinternet du Laboratoire deGla iologie etGéophysique del'Environnement (LGGE)http ://www-lgge.ujf-grenoble.fr.

2.1 Naissan e & mort de la gla e : a umulation vs ablation

Le volumedugla ier etsonévolutiond'uneannée surl'autredépendent d'unéquilibreentre l'a umulation de la neige (prin ipalement à haute altitude) et l'ablation de neige et de gla e (essentiellement à basse altitude).

2.1.1 L'a umulation et la formation de la gla e

L'a umulation omprend touslespro essusquiapportent delamasseau gla ier: hutes de neige,apportsdespentesvoisinesparlesavalan hesetleventouregeldelapluiedanslegla ier.

La gure 2.2illustre la transformation de laneige en gla e. La neige semétamorphose sous l'eetdelatempérature,duvent,des y lesfonte-regeletdela ompa tion. Elledevientalorsle névé. Cettetransformation estrapide (quelquesmois au maximum) pour les gla iers tempérés. Lepassagedunévéàlagla eestpluslentet 'estsadensité(audelàde830kgm

−3

)etl'absen e de ir ulation d'air qui permettent dedistinguer lagla e du névé (Paterson, 1994).

Fig. 2.2  De la neige à la gla e, la transformation du manteau neigeux. Les photographies de droite montrent, du haut vers le bas, un o on de neige, des grains de neige transformée (névé) etdes ristaux degla e en lumière polarisée etanalysée. Sour es :LGGE, Centre d'Etude de la Neige (Météo Fran e) et Rémy(2003).

La durée de ette transformation de la neige en gla e dépend des onditions limatiques (température,tauxdepré ipitation). Ellevarieentrequelquesannéespourles gla ierstempérés (5anspour leUpperSeward Gla ieren Yukon(Alaska),13 anspour lazoned'a umulation de

des alottes polaires.

2.1.2 Les pro essus d'ablation

Diérents pro essussont à l'originede pertede masse pour un gla ier, e qu'on désigne par ablation.

 lafonte intervient lorsque lebilan énergétique en surfa e du gla ier est positif (legla ier reçoitplusd'énergiequ'iln'enperd)etquesatempérature estde0

◦

C.Lesbédières 1 oules moulins 2

sont des manifestationsde ette fonte. Plusrarement,la fontepeut sefaire à la basedu gla ier. Cette quantité (de l'ordre de quelquesmillimètres par an) est négligeable pourlaplupartdesgla iers(Paterson,1994).Ellepeutêtreimportantepourdesgla iers au-dessusdezonesdefortuxgéothermique.Nousverronslerlede ettefontegéothermique dansle asd'un la sous-gla iairede la alottedu Vatnajökull enIslande ( hapitre 6).  lasublimation (passagedire tement de l'état solide à lavapeur d'eau) intervient quand

le bilan d'énergie est positif mais que l'air atmosphérique est se (Si art, 2002, p. 36). Elle né essite8 foisplus d'énergie quelafonte(Paterson, 1994, p.58).Pour une quantité d'énergie donnée, lasublimations'a ompagne don de pertes de masse8 foisplus faibles quela fonte. De e fait, elle joue un rleimportant pour lebilan de massedesgla iers où elle intervient ommelesgla iers tropi aux (Wagnon etal.,2003).

 Le ventpeut ontribuerà l'ablationen hassant laneige.

 Les gla iers qui atteignent la mer ou se terminent dans un la perdent aussi de la masse par vêlage des i ebergs. La gure 2.3 montre une photo d'un tel vêlage dans le partie Sud de la alotte du Vatnajökull en Islande. L'intensité du vêlage est déterminée par la vitessede l'é oulement gla iaire.

Fig. 2.3Vêlage d'i ebergs dans leJökulsárlón, au pied dugla ier duBreiðamerkurjökull (V at-najökull, Islande). Photo H. Björnsson.

Pour lafonte et lasublimation e sont les ux énergétiques à lasurfa e du gla ier qui vont ontrler leur intensité. En eet, pour un gla ier tempéré (à la température de fusion), tout

1

torrentensurfa edesgla iers 2