Les glaciers alpins dans un climat en évolution

Publié par Encyclopédie Environnement, le 13 mai 2019   700

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Les montagnards le vivent et les media en parlent : les glaciers reculent. Le réchauffement climatique fait aussi la une des grands quotidiens. Est-il justifié de relier ces deux effets ? Le second explique-t-il le premier ? Ce recul des glaciers est-il présent dans tous les massifs montagneux ? Ces questions font l’objet de plusieurs articles de l’encyclopédie de l’environnement, limitons-nous ici à en résumer les idées principales.

 

Le climat des deux derniers millénaires

La glaciation de Würm s’est achevée il y a environ 16 000 ans par un réchauffement global qui a notamment fait disparaître les grands glaciers des vallées alpines, ne laissant subsister des glaciers que dans les massifs montagneux de haute altitude. Au cours de l’Holocène, ère interglaciaire que nous vivons aujourd’hui, ces glaciers ont connu des fluctuations importantes.  Entre 2 500 et 1 900 ans avant aujourd’hui, les glaciers avaient fortement reculé, comme en ont témoigné Hannibal et Jules César, dont les armées ont traversé les Alpes. Entre le 14e siècle et le milieu du 19e plusieurs épisodes froids, dont le Petit Âge Glaciaire, ont réalimenté les glaciers de montagne. Et voici que, au cours des cinquante dernières années, ces glaciers ont fortement reculé tout en provoquant une élévation du niveau des mers. Quelles sont les causes de ces changements et quels sont leurs effets sur les glaciers de montagne ?

 

Comment estimer les températures des siècles passés ?

Au cours du dernier siècle, dans les stations météorologiques du monde entier, de nombreuses mesures de température ont été réalisées. Parallèlement, des modèles numériques décrivant les mécanismes physiques du climat permettent aussi d’estimer, par le calcul, ces variations de la température globale (lire La Machine climatique). La bonne concordance entre les températures mesurées et modélisées pour le dernier siècle montre que ces modèles sont assez fiables pour remonter le temps et estimer les températures des siècles précédents, pour lesquels on ne dispose d’aucune mesure directe. Même si la précision du résultat diminue à l’échelle du millénaire, la nature permet de confirmer les valeurs calculées puisqu’elle a enregistré des effets de la température dans des archives (cernes d’arbres, positions des moraines glaciaires, présence de pollens dans les tourbières), que les spécialistes savent dater et déchiffrer. Toutes ces observations et mesures conduisent à la fameuse courbe en « crosse de hockey » maintenant bien connue et non contestée (Figure 2).


Figure 1. Évolution de la température globale de la Terre au cours des deux derniers millénaires. La reconstruction en gris prend en compte des archives naturelles moyennées sur 5 ans. La reconstruction en bleu est basée sur des moyennes de plus courte durée. Les bandes gris clair et bleu clair représentent l’incertitude de ces reconstructions. Et, sur la droite de la figure, la courbe rouge montre les mesures récentes. [Source : http://dx.doi.org/10.1038/sdata.2017.88, article et images licence Creative Commons ; référence [3] en open access]

 

Le recul des glaciers de montagne dans ce contexte

Les fluctuations des glaciers alpins au cours des deux derniers millénaires sont assez bien documentées, notamment grâce à des récits et à des gravures. Au cours de cette période, le glacier d’Aletsch, en Suisse, atteignit son extension maximale vers l’an 1 350, puis à nouveau pendant les périodes des années 1 580-1 650 et 1 820-1 850. Lors de ces avancées, le glacier était plus long qu’aujourd’hui de 3 à 3,5 km. La Mer de Glace, en France, présente des avancées similaires, remarquables également entre 1 590 et 1 680 et entre 1 820 et 1 850. Sa longueur était alors supérieure à celle de 2017 de près de 2,5 km (voir Figure 1). Ces glaciers ont laissé dans le paysage des dépôts morainiques très caractéristiques de cette période (Figure 3).

Figure 2. Le glacier du Rhône en Suisse au début du 20e siècle (à gauche) et en 2016 (à droite) [Source : © Ch. Vincent]


Depuis 1 850, en moyenne, les surfaces comme les volumes glaciaires ont diminué de moitié. Mais cette moyenne dissimule une grande diversité car certains massifs ont perdu près de 60% de leur superficie (massifs de la Vanoise et des Écrins), alors que d’autres massifs n’ont perdu que 20 à 30 % de leur surface (massif du Mont Blanc).



Figure 3. Recul du front de trois grands glaciers du massif du Mont Blanc depuis la fin du 19e siècle (longueur en ordonnée). Remarquer la dernière crue de 1960 à 1990, avant la décrue rapide des trois dernières décennies [Source : Vallot, Service des Eaux et Forêts, Observatoire GLACIOCLIM]



Tous les glaciers de montagne subissent actuellement un recul général, à quelques rares exceptions. C’est le cas dans les Alpes, en Alaska, dans les Andes tropicales et en Patagonie. Les glaciers d’Alaska ont perdu 0,6 m d’épaisseur par an environ au cours des 10 dernières années, et les glaciers de l’Arctique canadien de 0,3 à 0,7 m. Les glaciers andins tropicaux (Bolivie, Pérou, en particulier) perdent en moyenne une épaisseur de 60 cm à 1,00 m de glace chaque année depuis 40 ans. Les glaciers africains auront bientôt disparu : la surface glaciaire au sommet du Kilimandjaro est passée de 11,4 km² à 1,8 km² entre 1912 et 2012. Elle disparaitra probablement totalement au cours des prochaines décennies.

Les glaciers himalayens subissent des pertes moins impressionnantes, d’environ 20 cm de glace par an en moyenne. Mais là encore cette moyenne masque des disparités régionales considérables : à l’est de la chaine himalayenne (Népal, Bouthan), les bilans de masse sont compris entre -0,4 et -0,7 m d’eau par an sur la période 2 000-2 016, alors que, à l’ouest de la chaine (Pamir), les bilans de masse sont peu négatifs (d’environ -0.1 m d’eau par an). Dans la chaine du Kun Lun (au nord du Karakoram), les bilans de masse sont même faiblement positifs (+0,15 m/an) sur cette période 2000-2016, très probablement en raison d’une augmentation des précipitations.


Conséquences potentielles du réchauffement en montagne

Elles sont diverses et peuvent conduire à des catastrophes. Les plus probables actuellement sont les chutes de séracs comme celles du glacier de Taconnaz qui ont déjà provoqué des décès dans les environs de Saint-Gervais. Plus rarement, des lacs se forment dans certaines dépressions fermées par un dépôt morainique. Un tel barrage naturel, peu cohésif, risque de se rompre et de provoquer une vidange brutale et une crue importante à l’aval.  

Par ailleurs, dans certains terrains qui demeurent en permanence à des températures inférieures à 0°C, l’eau demeure à l’état de glace solide et leur donne une bonne cohésion. Ces terrains constituent le pergélisol, ou permafrost. Son étendue totale représente environ 20% de la surface continentale de la Terre, notamment un quart des terres émergées dans l’hémisphère nord. Dans les massifs montagneux, où la roche est fracturée, la glace joue le rôle d’un béton et maintient les blocs soudés les uns aux autres. Souvent, c’est elle qui permet le développement et le maintien d’un glacier rocheux. Sa fusion, même partielle ou localisée, provoque des évolutions remarquables et donne aux glaciers rocheux une morphologie très particulière faite de bourrelets avec un front raide [voir Figure 5, lire Le Permafrost]. Le réchauffement climatique des dernières décennies a provoqué une remontée de la limite inférieure du permafrost alpin. C’est à cela que l’on peut attribuer certains éboulements rocheux comme ceux des Drus, ainsi que la déstabilisation de certains dépôts morainiques capables de provoquer des coulées de boues ou de laves torrentielles.

 

Figure 4. Le glacier rocheux de Laurichard dans les Hautes Alpes [Source : Bodin X. (2007). Fonctionnement, distribution et évolution récente du permafrost du massif du Combeynot (Hautes Alpes, France). PhD thesis: University Denis-Diderot, Paris, 274p. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00203233]

Comment expliquer les variations du climat au cours du dernier millénaire ?

Certaines variations sont naturelles. Puisque l’énergie reçue par la planète provient de l’ensoleillement, certaines de ses fluctuations se ressentent sur Terre. Les mieux connues suivent un cycle dont la durée est proche de 11 ans, en réalité entre 9 et 13 ans. Elles sont liées à la formation des taches solaires. Des variations séculaires sont aussi observées, qui expliquent en partie le petit âge glaciaire, fort bien corrélé au Grand minimum de Maunder des années 1645 à 1715, au cours duquel très peu de taches ont été observées. L’amplitude globale des variations de l’activité solaire ressenties sur Terre est de l’ordre de 0, 2 W/m2, soit moins de 0,1% du flux total d’énergie reçu par la Terre, voisin de 240 W/m2 (Lire Variabilité de l'activité solaire et impacts climatiques : le cas des derniers siècles). Les grandes éruptions volcaniques de cette époque ont aussi contribué à ce refroidissement en rendant l’atmosphère moins transparente au rayonnement solaire.  

 

Figure 5. Variations de l’activité solaire et de la température globale de la Terre au cours des 150 dernières années. [Sources : PMOD/WRC pour l’irradiance ; Hadley Centre/UEA CRU pour la température (version HadCRUT4) ; Centre de météo spatiale du Canada pour le flux radio à 10,7cm ; Clette et al. 2014 (voir réf. [1]) (WDC/SILSO) pour les taches solaires annuelles. © G. Delaygue]


D’autres causes naturelles, comme l’oscillation nord-atlantique (NAO) entraînent aussi des fluctuations climatiques régionales  [lire La variabilité climatique : l'exemple de l'Oscillation nord-atlantique].

En particulier, cette NAO a pour effet de faire basculer des variations de pression atmosphérique entre nord et sud de l’océan Atlantique nord, avec une période proche de 20 ans. Ces alternances se traduisent par des variations significatives des précipitations, notamment de l’enneigement hivernal et de la réalimentation des glaciers.  

Les changements climatiques du dernier siècle représentent une variation du flux d’énergie reçu par la Terre de l’ordre de 2,3 W/m2Cette valeur, plus de 10 fois supérieure à l’amplitude des fluctuations de l’activité solaire (0,2 W/m2), exclut que le réchauffement climatique puisse leur être imputé. Pour l’essentiel, ce réchauffement provient donc des activités humaines. Celles-ci conduisent à un accroissement de la teneur en gaz à effet de serre de l’atmosphère, qui retourne vers le sol une fraction de plus en plus grande du rayonnement de notre planète et diminue d’autant la chaleur rayonnée vers l’espace. L’agent principal de cet accroissement est la teneur en dioxyde de carbone (CO2), apparemment faible puisqu’elle est passée de 0,0032 % à 0,0037 % au cours des dernières décennies. À elle seule, cette faible augmentation de la teneur en CO2 accroîtrait peu la température de l’air, mais ce petit accroissement entraîne une augmentation de la teneur en vapeur d’eau (H2O) de la basse atmosphère, et ce paramètre se révèle essentiel. En effet, par unité de masse, l’effet de serre de l’eau est 6 fois plus important que celui du CO2, et la concentration en masse de l’eau dans la basse atmosphère, de l’ordre de 3,5 % en moyenne, est 1000 fois plus importante que celle du CO2. Même si, en haute altitude, la teneur en eau devient très inférieure à celle du CO2, cet effet de levier permet de comprendre l’importance de tout accroissement de la présence de CO2 dans l’atmosphère : l’impact sur le climat de l’augmentation de la teneur en gaz à effet de serre se trouve démultiplié. Le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) et la plupart des climatologues lui attribuent l’accroissement de la température globale de la Terre, qui atteint déjà un degré.



Ce billet s’appuie sur plusieurs articles de l’encyclopédie de l’environnement, notamment ceux-ci :


Ce billet a été proposé par Dominique Raynaud, Directeur de recherche émérite, IGE, UGA, ancien membre du GIEC, et René Moreau, Professeur émérite, membre de l'Académie des sciences et de l'Académie des technologies, laboratoire SIMaP UGA, co-éditeurs de l'Encyclopédie de l'Environnement.




 

Ce travail a été réalisé grâce au soutien financier d'UGA Éditions dans le cadre du programme "Investissement d'avenir", géré par l'Agence nationale de la Recherche.