Qu'est-ce qu'un glacier ?

Le glacier : définition



Un glacier est un système ouvert, pérenne, formé essentiellement de glace naturelle et présentant des signes de mouvement. Cette définition proposée par le A Zryd, nous parait contenir les éléments clefs de la recherche en glaciologie : 

  • la glace, en tant que matériau constitutif du système étudié
  • le mouvement des glaciers
  • leurs fluctuations passées en relation avec le climat

 

Comme cette définition le suggère, un système ouvert est en interaction constante avec le monde qui l'entoure. Le jeu des échanges de matière et d'énergie au travers des surfaces qui le délimitent (dans le cas,du glacier, les interfaces glace-air et glace-roche), couplé aux lois physiques qui gouvernent les mécanismes internes du système, détermine son comportement, ses réactions face aux modifications du milieu ambiant. Le glacier est ainsi en constante évolution. Formé essentiellement de glace naturelle, il contient aussi de l'eau sous forme liquide, ainsi que diverses impuretés, éléments étrangers incorporés au cours des échanges de matière. Son histoire n'est pas éphémère, avec un passé qui a fortement modelé notre environnement géographique, et un futur qui dépend du climat à venir.

Une définition est toujours limitatrice comme le suggère une autre interprétation :

« Les glaciers sont des masses de névé et de glace à texture granulaire engendrés par la diagenèse de la neige tassée au cours de plusieurs périodes d’ablation (fontes estivales consécutives) ».

La réalité est plus complexe, chaque glacier possède son propre microclimat : orientation, température, précipitations, vents ; son environnement géographique spécifique, sa topographie, type de roche formant l’auge glaciaire.

 

De la neige à la glace


 

Cristaux de neigeLes glaciers ne peuvent prendre naissance que dans les régions où durant plusieurs années consécutives la quantité de précipitations solides (neige, grêle, grésil) est supérieure à celle qui fond durant la période estivale.

 

 

La structure extrêmement fragile des cristaux de neige, à commencer par les branches les plus fines, se met à fondre, plus ou moins vite selon l’altitude et l’exposition au soleil. Même si la température demeure invariablement négative, la neige évolue par tassement. Dans les Alpes et durant l’été, les phénomènes de dégel-regel compactent et arrondissent assez vite les cristaux, tandis que l’air qu’ils emprisonnent en est peu à peu chassé et que l’eau de fusion descend vers les couches inférieures, contribuant à leur évolution. Par cet ensemble de processus complexes, la neige s’alourdit et se densifie, produisant un état intermédiaire, le névé, d’une densité d’environ 0,5, supérieure à celle de la neige fraîche mais inférieure à celle de la glace. De la neige à la glace

 

Ce mot franco-provençal n’est entré dans l’usage en français qu’au XIXe siècle, mais dans toutes les Alpes, la distinction entre la neige et le névé était faite depuis longtemps par les montagnards. Le terme allemand, Firn (d’un vieux mot allemand firni, « ancien, de l’année dernière »), est défini en 1548 par Johannes Stumpf : « on donne le nom de Firn à l'ancienne neige... tombée il y a longtemps déjà ». Ce mot allemand restera longtemps le seul utilisé dans les textes français, le mot névé n’étant introduit en français qu’en 1840 par Agassiz. 

 

Crevasse, névéLa lente transformation que l’on appelle « névification » se poursuit. Les cristaux continuent à se densifier, aidés en cela par la fusion de la neige superficielle. Les couches de neige successives accroissent la pression et, si rien n’arrête le phénomène, en quelques dizaines d’années, la neige se transforme en glace. 

 

 

 

Dans les Alpes, la grande majorité des glaciers sont des glaciers de cirque, dominés par des parois plus raides. Si l’accumulation persiste, le glacier de cirque donne naissance à une langue glaciaire par laquelle s’évacue l’accumulation de la glace, formant une langue.

 

 

Zone d’accumulation, zone d’ablation


 

Qu’un glacier soit ou non pourvu d’une langue plus ou moins marquée, il est toujours composé de deux zones bien distinctes : la zone d’accumulation et la zone d’ablation, séparées par la ligne de névé (ou ligne d’équilibre glaciaire), que Franz Joseph Hugi fut le premier à repérer en tant qu’élément structurel ; elle correspond aussi, en gros, à l’ancienne « limite des neiges éternelles ». Cette distinction repose sur la notion de bilan glaciaire, qui comptabilise les entrées (chutes de neige) et les sorties (fonte, sublimation). Le bilan est positif dans la zone d’accumulation, négatif dans la zone d’ablation. De plus dans la zone d’accumulation, où la neige, par définition, ne fond jamais totalement, la couverture neigeuse demeure jusqu’en fin d’été, tandis que dans la zone d’ablation la glace se trouve à nu : la ligne d’équilibre correspond à peu près à la limite inférieure du névé en fin de saison. Depuis le début de notre interglaciaire, il y a 10 000 ans, elle a fluctué entre 2750 et 3300 m dans le massif du Mont-Blanc, remontant d’une centaine de mètres depuis le milieu du XIXe siècle, pour osciller actuellement entre 2900 et 3100 m selon l’exposition.

 

 

Ligne d'équilibre, ligne de névéLa position de la ligne d'équilibre reflète le climat. En Antarctique elle se situe au niveau de la mer, et la zone d'ablation est presque inexistante : la disparition de glace se produit par vêlage d'icebergs dans la mer. Sous d’autres latitudes, les glaciers peuvent connaître des situations plus complexes : saisons d’accumulation et d’ablation multiples dans la même année, comme en Équateur, ou à l’inverse, années d’ablation compensées par d’autres d’accumulation, comme dans certains petits glaciers des montagnes arides à très faible dynamique. Par ailleurs, la ligne d'équilibre ne suit pas une courbe de niveau : elle dépend de l'exposition au soleil et aux vents humides dominants. Lorsque, localement, elle remonte au-dessus de la partie supérieure du glacier, celui-ci se trouve privé de ressources et en danger de disparition : c’est le cas, aujourd’hui, des petits glaciers des Pyrénées. 

 

Altitude de la ligne d’équilibre glaciaire 


 

 

Terre François -Joseph : 300 - 400


Spitzberg : 400 - 600


Islande : 1050 - 1650 


Scandinavie centrale : 1000 - 1500

 Ouest de Groenland 600(N) - 1600 (S)


Cordillière d'Alaska : 2250 - 2400 (v.N) - 1350 - 1500 (v.S)
Alaska S. Cordillière de la Côte : 600 - 800
Alpes (Mont-Blanc) : 2800 - 3100 

 

 

En aval de la ligne d'équilibre, dans la zone d'ablation, la fusion annuelle est supérieure à l'accumulation : le glacier perd du volume. C’est aussi la partie du glacier où les dépôts morainiques de surface se multiplient : leur provenance est multiple, éboulements dans la zone d’accumulation ou désagrégation des versants dominants.

 

 

L’AAR



Le rapport entre la surface de la zone d'accumulation d'un glacier et sa surface totale (Accumulation Ablation Ratio, ou AAR) peut révéler l'état de santé du glacier. Il est couramment admis que si les deux tiers de la surface du glacier se trouvent en zone d'accumulation, le glacier est en équilibre. Si la zone d'accumulation augmente, le glacier aura tendance à prendre du volume ; si elle régresse, tôt ou tard il diminuera en longueur et en surface. Les mesures effectuées ces quinze dernières années montrent que, en moyenne, seulement 30 % de la surface totale des glaciers alpins est située en zone d'accumulation : ce résultat sans appel montre une forte tendance à la diminution de volume de l'ensemble des appareils glaciaires. Mais cette valeur varie fortement d'un glacier à l'autre. 

 

 

Le bilan de masse d'un glacier est établi de façon annuelle. Il tient compte d'une part de la quantité de glace accumulée, représentée en hauteur d’eau, provenant des chutes de neige, et d’autre part de la quantité de glace perdue, elle aussi exprimée en hauteur d’eau, et principalement due à la fusion sous nos latitudes tempérées. Un bilan positif indique que la ligne d'équilibre s'abaisse et que la masse du glacier augmente, ce qui se traduit après un laps de temps variable par une avancée du front du glacier. Un bilan négatif a pour conséquence un recul du front, là aussi avec un certain décalage temporel qui dépend de la forme et de l'importance de la masse. Le suivi des bilans de masse annuels constitue donc un indicateur fiable et sensible des modifications climatiques, en tout cas là où l’on dispose d’un historique de ses variations : c’est le cas, pour certains glaciers, depuis plus d’un demi-siècle.

Les bilans croissent en général avec l'altitude, non seulement du fait du gradient thermique, mais aussi parce que les précipitations augmentent et qu’elles sont plus souvent neigeuses à mesure qu’on s’élève. Sur les glaciers des Alpes, l'augmentation est de 0,7 à 1 m de glace par 100 m de dénivelé. C’est le « coefficient d'activité » : plus il est élevé, plus le débit du glacier est important et plus il est rapide. 

Trois paramètres déterminent l’état de santé du glacier : les températures, l’accumulation et l’ablation. Ces trois indicateurs permettent aux glaciers de se développer aussi bien en Patagonie, où les précipitations atteignent environ 5 000 mm par an, qu'en Antarctique où l'accumulation est extrêmement faible : au centre de ce continent, où ne pénètrent pas les perturbations cycloniques, il ne s'accumule que quelques centimètres de neige par an. Dans le premier cas, nous avons affaire à un glacier tempéré, très actif, où la fonte est importante, et dans le deuxième à un glacier polaire, froid et moins « dynamique ». 

 

 

L'albédo définit la quantité de radiations réfléchies par une surface. Il est de 0,7 à 0,9 pour la neige fraîche, ce qui signifie que 70 à 90 % du rayonnementTable glaciaire d'Aletsch solaire sont réfléchies et ne participent donc pas à la fonte. Il n'est plus que de 0,2 à 0,4 pour de la glace de glacier, en raison des impuretés qu'elle contient. Il chute encore lorsqu'une mince couche de poussière noire recouvre la neige, ce qui a pour effet d'en accélérer la fonte, comme en témoignent les dépressions visibles en surface des glaciers, remplis de débris, de poussières et parfois de matières organiques, appelés trous à cryoconite. Ce sont des cavités cylindriques et verticales de diamètre variable (quelques centimètres), profondes de quelques décimètres, et au fond desquelles se trouve une poussière noirâtre, la cryoconite. 

 

Si l'absorption des calories  est favorisée par une mince couche de dépôts fins, elle peut être totalement annulée par une couche plus épaisse, à partir de quelques centimètres : la couverture détritique, sable et débris de roches, préserve de la fonte la surface du glacier. Il en est ainsi des dirt-cones (cônes à cœur de glace). Ils sont produits par une inversion du relief : une dépression de la glace recueille poussières et cailloux ; puis la fusion abaisse le niveau de la glace alentour, tandis que, protégé par son couvert, le dirt-cone s’exhausse peu à peu. 

Les tables glaciaires illustrent un autre exemple de fusion différentielle. Il s’agit de blocs rocheux qui protégent de la fusion leur socle de glace. Le phénomène est très bien décrit par Charles Martins, en 1867, dans la Revue des Deux mondes : « Si la fusion continue et que la pierre soit volumineuse, elle protége la glace qu'elle recouvre contre l'action du soleil, et tandis que la glace découverte fond rapidement tout autour». Bien entendu, l’édifice finit toujours par s’écrouler.

 

 

Dirt cône, glacier de LeschauxDans les « glaciers noirs », la couverture détritique masque totalement la glace, comme celui du Miage sur le versant méridional du massif du Mont-Blanc. Agassiz remarquait déjà en 1840 la différence entre glaciers noirs et glaciers blancs : « Certains glaciers sont d'une blancheur éclatante, presque sans trace de sable ou de gravier à leur surface, tandis que d'autres en sont recouverts dans toute leur largeur au point que l'on peut cheminer à leur surface sans se douter que l'on marche sur un glacier ». 


La décrue actuelle des langues glaciaires favorise la formation de glace inactive, déconnectée de l’alimentation, appelée glace morte, qui se retrouve la plupart du temps recouverte de dépôts morainiques. Isolée par ceux-ci, la glace peut subsister de nombreuses années après la disparition du glacier qui lui a donné naissance.

 

Glacier noir, Val VeniLa notion, aujourd’hui si discutée dans les médias, de « recul des glaciers », est équivoque. Le glacier ne recule jamais : il s’écoule toujours vers l’aval, sous l’effet de son propre poids. Louis Agassiz l’avait bien compris : « Le glacier peut tout en avançant perdre du terrain à son issue. Le phénomène se produit lorsque la fonte absorbe une plus grande quantité de glace que le mouvement n'en pousse en avant. Lorsque, au contraire, la fonte est faible et le mouvement considérable, le glacier empiète sur la vallée. Ces empiétements et retraits alternatifs constituent les oscillations des glaciers. »

 

Étant donnée la masse en mouvement, on conçoit aisément que l'adaptation du glacier à des conditions climatiques changeantes montre une grande inertie. Le temps de réponse dépend principalement du volume glaciaire et de l'implantation géographique. Ainsi de petits glaciers de cirque, comme le glacier des Fonds dans le Haut Chablais, s'adaptent en l'espace de deux à trois ans, alors qu'il faut plusieurs dizaines d'années (environ 40 ans) au grand glacier d'Aletsch pour retrouver une position d'équilibre. Chaque glacier intègre ainsi les variations climatiques de manière particulière en fonction de son propre environnement, ce qui se traduit par le décalage temporaire que l'on constate dans les variations de longueur de glaciers pourtant voisins. 

 

 

Glaciers froids, glaciers tempérés


 

Glaciers froids, glaciers tempérésLa dynamique glaciaire est étroitement dépendante du régime thermique du glacier. La température de la glace est contrôlée par trois facteurs principaux, qui sont : les échanges thermiques avec l’atmosphère (contrôle climatique), le flux géothermique (contrôle géologique) et la pression de la glace et la friction (contrôle glaciologique). En fonction du régime thermique, on distingue trois catégories de glaciers :  

 

- les glaciers tempérés ont une température Glacier d'Aletschpartout proche du point de fusion, sauf à la surface, où la température fluctue selon la saison ; à la base, il est travaillé par l’eau de fonte, dont la présence rend son glissement possible et plus rapide selon la saison.

 

 

- les glaciers froids ont une température située partout en dessous du point de fusion ; ils sont donc gelés à leur base (pas d’écoulements d’eau) ; Le glacier froid se rencontre en altitude (> 4000 m dans les Alpes) ou aux latitudes très basses. Sa température est entièrement négative, ce qui influe sur son comportement : il adhère à son lit rocheux, ce qui lui permet de tenir sur des pentes bien plus raides qu’un glacier tempéré.

 

Aiguille VerteMont Blanc

 

 

 

- les glaciers polythermaux combinent les caractéristiques des deux groupes précédents selon leurs altitudes. Le glacier subpolaire se comporte comme un glacier froid en hiver et tempéré en été.

 

 

 

Mis à jour ( Mercredi, 19 Novembre 2008 16:23 )