Comment la glace et les glaciers racontent-ils le climat ?

1La glace fait partie des rares matériaux capables de conserver une information climatique pendant des siècles, voire des millénaires, avec une qualité d’archivage remarquable, en particulier lorsque les couches sont empilées les unes sur les autres, ce qui suppose qu’elles soient à l’abri de la fonte en surface (atmosphère) ou au contact du lit rocheux (flux géothermique). En effet, si l’eau pénètre en profondeur, beaucoup d’analyses sont impossibles, comme celles des espèces chimiques contenues dans la glace ou dans les gaz occlus. La neige se tasse dès son dépôt au sol et se transforme peu à peu en glace en profondeur sous l’effet de la pression et d’autres processus complexes. Ces transformations l’isolent de l’influence de l’atmosphère et de la circulation des gaz. La mémoire de l’atmosphère est ainsi conservée dans la glace et dans les bulles d’air qu’elle contient sans changements notables. Il suffit ensuite d’extraire de cette glace l’information qu’elle contient grâce à des outils analytiques puissants pour reconstituer les grandes tendances climatiques. Les calottes polaires, d’épaisseur kilométrique, offrent des archives qui s’étendent sur une à plusieurs centaines de millénaires tandis que les masses de glace froide conservées en haute montagne n’en fournissent, dans les conditions optimales, que quelques dizaines de milliers d’années.

2Cependant, l’empilement ne peut pas se faire indéfiniment car, même une fois compacté à son maximum, avec une densité proche de 90 % de celle de l’eau liquide, ce matériau incompressible mais plastique et visqueux qu’est la glace se déforme avec le temps et se répand. Sur une pente, elle s’écoule et prend la forme allongée d’un glacier. La surface qu’occupe le glacier résulte d’un équilibre entre la masse d’eau solide reçue de l’atmosphère via les précipitations et le givre – des apports que l’on regroupe sous le terme général d’accumulation –, et celle qui est perdue grâce à une combinaison de processus d’origine atmosphérique ou océanique (quand le glacier se jette dans la mer) que l’on intègre sous le nom d’ablation. L’accumulation de neige a lieu en général sur toute la surface du glacier, mais elle résiste à l’ablation seulement dans la partie haute. Un excès de charge se produit peu à peu dans cette zone, lequel s’évacue vers le bas en donnant un flux de glace dans cette direction, là où l’attend l’ablation. Cette dernière tend à augmenter au fur et à mesure de la descente de la glace sous l’effet de l’élévation de la température pour atteindre un maximum au front. Il y a donc deux secteurs caractéristiques sur un glacier.

3Le premier est la zone où l’accumulation l’emporte sur l’ablation. Il est limité par la ligne d’équilibre, où l’accumulation est tout juste réduite à néant par l’ablation au cours d’une année. La ligne d’équilibre change d’altitude une année sur l’autre, car elle est sensible aux fluctuations du climat. La ligne d’équilibre est aussi, en moyenne, la zone du glacier où le flux de glace est à son maximum. L’autre secteur remarquable est la zone d’ablation, limitée en bas par le front du glacier. Le front est le secteur du glacier où l’apport de glace venant du haut est anéanti par l’ablation. Cela ne veut pas dire que la glace, « épuisée » par une longue descente et « minée » par l’ablation, y devient immobile. Les mouvements mesurés au front témoignent au contraire d’une belle vigueur et si, dans ces conditions, la glace ne peut aller plus loin, c’est tout simplement parce qu’elle est rattrapée par l’ablation. La position du front est donc déterminée à la fois par la quantité de glace qui arrive de l’amont et l’importance de l’ablation : que la première domine ou soit inférieure à la seconde, le front avancera ou reculera. On se gardera donc de prendre au mot l’expression communément utilisée pour qualifier l’état de santé d’un glacier « le glacier avance », ou « le glacier recule », car la glace ne peut qu’avancer, contrainte par la force de gravité. Le « recul » et l’« avancée » d’un glacier ne concernent donc que la position de son front.

4Les fluctuations du front d’un glacier sont donc dépendantes du supplément ou du déficit de masse que reçoit ou subit le glacier sur toute sa surface et que l’on désigne sous le nom de bilan de masse. On se doute bien que la réaction du front au bilan de masse n’est pas immédiate, mais dépend de la dynamique du glacier qui transfère en direction du front cet excès ou ce déficit de glace depuis l’amont. Le bilan de masse dépend donc directement du climat, tandis que le positionnement du front à un moment donné est tributaire de ce bilan, mais aussi des modalités du transfert de la glace du haut vers le bas. L’information donnée par le front, une avancée, un recul ou la stabilité, n’est donc pas directement utilisable en termes d’évolution du climat sur un laps de temps court. En revanche, elle est d’un grand intérêt à l’échelle de plusieurs décennies, quand le temps de réponse du glacier a pu être intégré et si d’autres influences ne sont pas prédominantes, comme le vêlage du glacier dans un lac ou dans l’océan, ou l’influence de la couverture morainique de surface. Nous y reviendrons.

5Les glaciers vont et viennent, reçoivent des fragments rocheux de leurs bordures, parois et éboulis, et en arrachent une partie à la surface rocheuse sur laquelle ils s’écoulent. Ils s’en servent comme autant d’outils pour façonner leur lit, un lit qui, au cours du temps, prend l’empreinte reconnaissable et quasiment indélébile de leur passage : vallées de forme transversale en auge plus ou moins évasée (ce n’est toutefois pas toujours le cas, selon la nature des roches et la géométrie de leurs lignes de discontinuités, fissures et strates), profil longitudinal en gradins faisant se succéder verrous rocheux raides et étroits, ombilics plats et élargis, gorges de raccordement découpées entre les deux en trait de scie, le tout tapissé de roches moutonnées, résultats de l’action abrasive d’une glace chargée de produits rocheux divers. Ces débris transportés jusqu’aux bordures du glacier y sont subitement abandonnés. Ceux qui ne sont pas entraînés par le courant du torrent émissaire forment un rempart de sédiments, épousant les limites du glacier à un moment donné. Ces moraines sont souvent assez proéminentes et formées d’un matériau assez compact pour résister à l’érosion. Elles sont conservées, même émoussées, pendant des milliers d’années et donc bien après la disparition du glacier. Elles permettent non seulement de délimiter les surfaces anciennement occupées par les glaciers, mais parfois aussi de reconstruire leur volume avec une assez bonne approximation si le creux laissé entre les moraines n’est pas comblé par les flux détritiques venant des bordures ou de l’amont. L’information révélée par les moraines est bien conservée lorsque le glacier connaît un mouvement de recul assez uniforme, avec des étapes de stabilité ou des réavancées mineures. Par contre, une réavancée majeure bouscule tout sur son passage en effaçant les stades antérieurs : le compteur est remis à zéro, en quelque sorte…

6Dans leur environnement proche, les glaciers laissent aussi des traces dans la biosphère. La végétation, les sols peuvent être bousculés par l’avancée du glacier. C’est le cas classique des forêts envahies et détruites par la glace et des tourbières arrachées, emportées ou simplement ensevelies sous les produits morainiques. La masse de glace crée également autour d’elle un micro-environnement froid et stressant pour les végétaux, qui ralentit la pousse des arbres et favorise la sélection des associations végétales de type « toundra ». Cette évolution peut être ensuite suivie à travers les anneaux des arbres (les cernes sont alors moins denses) et la distribution des pollens conservés dans les lacs ou tourbières, dont le spectre fait la part belle aux espèces adaptées à ce milieu de marge glaciaire.

7Il y a aussi beaucoup d’eau liquide dans un glacier, et ce d’autant plus qu’on se rapproche du front. Dans les glaciers dits « tempérés », ceux dont la glace est à température de fusion (c’est-à-dire à 0° C) sur toute son épaisseur, l’eau provenant de la fonte de surface parvient à s’écouler jusqu’au lit rocheux et forme un torrent sous-glaciaire qui contribue à sculpter ce lit en chenaux, canyons, vasques, marmites. L’eau au contact du lit rocheux lubrifie les surfaces et facilite le glissement de la glace, que ce lit soit meuble et déformable, ou dur et rugueux. Surtout, dès lors que l’eau parvient à former une nappe sous pression à la base du glacier, la glace, plus légère, tend à être soulevée comme sous l’effet de vérins hydrauliques et à augmenter sa vitesse d’écoulement en raison de la diminution de son frottement sur le lit. Cela explique que les glaciers s’écoulent plus rapidement en début d’été, en pleine période de fusion, qu’en hiver ; et aussi pourquoi, dans certains cas, ils peuvent « s’emballer » et décrire, pendant un laps de temps limité, des vitesses de deux ou trois ordres de grandeur plus élevés que les normales2.

8Les torrents sortant du front des glaciers subissent des crues très marquées en été, lors du maximum de la fonte, et leurs flots tumultueux emportent beaucoup de produits grossiers abandonnés à la première rupture de charge qui se présente, lac ou plaine alluviale. Cette crue estivale contraste avec l’étiage prononcé des mois d’hiver, où les transports solides sont plus réduits. Les lacs « tracent » alors la proximité du glacier en fabriquant des dépôts rythmés selon les saisons : en été s’y dépose un niveau grossier, qui résulte de la sédimentation provenant des eaux très chargées en produits granuleux et en sables, tandis qu’en hiver arrivent les fractions plus fines, limons et argiles. Ces dépôts annuels laminés, dénommés varves, indiquent donc la plus ou moins grande proximité du glacier. Dès lors que le front du glacier recule et migre vers l’amont de la vallée, les varves sont davantage influencées par les flux d’origine organique, pollens, débris de sols formés sur les terrains abandonnés par la glace, productions d’algues microscopiques comme les diatomées siliceuses. Les produits fins (limons, argiles) qui ont échappé aux torrents sont remobilisés par les vents et vont saupoudrer le glacier et ses marges, ou partent vers des destinations plus lointaines où ils alimentent les couches de lœss. Les produits organiques, des arbres aux sols en passant par les tourbières jusqu’aux pollens, sont d’un grand intérêt car ils permettent de dater les péripéties du glacier et sont eux-mêmes des indicateurs du climat des marges glaciaires. Rythmes de croissance (cernes des arbres, lichens des blocs morainiques), datations absolues (Carbone 14 et autres isotopes à période courte comme le Plomb 210) sont mis à profit par les géomorphologues, avec les varves, les cendres volcaniques et d’autres marqueurs chronologiques, pour dater les fluctuations des glaciers et, partant, les oscillations du climat qui les provoquent.

9Directement ou indirectement, le glacier est donc un remarquable indicateur du climat. Les glaces froides peu mobiles archivent des informations sur l’atmosphère, tandis que les glaciers en mouvement informent, à partir de leur bilan de masse, sur les précipitations nivales responsables de l’accumulation et sur le bilan d’énergie à la surface qui contrôle l’ablation. Bien au-delà des étendues glaciaires présentes sur un massif, les traces visibles et bien identifiables laissées en aval sont à la base des reconstitutions des climats du passé. La paléoclimatologie doit en effet beaucoup aux glaciers, car le concept d’« ères glaciaires » a été le premier à rendre compte des amples fluctuations que les climats avaient pu subir en des périodes pas très lointaines et du fait que, en conséquence, notre environnement n’avait rien de statique contrairement à ce que l’on avait pu croire auparavant.

10L’idée même que les glaciers aient pu varier de façon considérable n’a été admise que depuis un siècle et demi, et cela ne s’est pas fait sans peine.

Comment a-t-on découvert les fluctuations glaciaires ?

11Avant qu’apparaissent les premières preuves de l’existence dans le passé des âges glaciaires, c’est-à-dire des périodes où les glaciations étaient beaucoup plus étendues et empiétaient largement sur des territoires éloignés des montagnes ou des calottes polaires actuelles, les glaciers étaient considérés comme des objets figés dans leurs limites. Ou, quand à l’évidence ils bougeaient au niveau de leur front, les mécanismes de ces mouvements étaient inconnus et personne ne pensait à les relier au climat. La limite des « neiges éternelles » (terme significatif, hérité de cette époque) était encore vue comme une donnée fixée une fois pour toutes par les lois de la nature. Un savant aussi au fait des grandes idées scientifiques de son temps que l’était Alexander von Humboldt (1769-1859) savait pourquoi les sommets des Andes étaient couverts de neiges « perpétuelles » mais, en mesurant leur limite inférieure au cours de son voyage avec Bonpland dans les Andes équinoxiales en 1802, il n’imaginait pas que celle-ci ait pu fluctuer au cours du temps. Ainsi, il écrit dans La Géographie des Plantes (1804) : « La limite inférieure des neiges perpétuelles est l’un des phénomènes les plus définis et immuables qu’offre la nature. Bouguer3 la place à l’altitude de 4 744 m. Une moyenne de nombreuses mesures me donne un peu plus, soit 4 800 m ». Il laisse entendre que la différence vient d’une erreur de mesure, mais il n’envisage pas qu’elle ait pu varier au cours des cinquante ans écoulés.

12Une vingtaine d’années auparavant, Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799), qui réalisait ses travaux dans les Alpes savait bien que le front des glaciers oscillait, et les premiers à s’en être aperçus et à en avoir été les victimes ont été les paysans de la vallée de Chamonix et des autres vallées alpines qui ont vu, au cours du XVII^e siècle et dans les premières années du XIX^e, leurs territoires envahis et saccagés par les « horribles glacières ». « L’opinion générale des habitants des Alpes est […] que les glaciers vont en augmentant ». Il accepte l’idée que les glaciers puissent avancer ou reculer en réponse à des événements climatiques particuliers : « Si donc on a quelques étés consécutifs qui ne soient pas bien chauds, et qui succèdent à des hivers abondants en neiges, il se formera des glaciers, dans des places où l’on ne se souvenait pas d’en avoir vu. Les mêmes causes peuvent augmenter les anciens glaciers ; et ainsi la somme totale des glaces peut s’accroître, jusques à ce qu’il y ait plusieurs années de suite, où il tombe peu de neige en hiver, et où les chaleurs soutenues pendant l’été fondent les nouveaux glaciers et réduisent les anciens dans leurs justes bornes » (ibid.). De Saussure a déjà l’intuition de ce qu’est le bilan de masse (la somme de l’accumulation et de l’ablation annuelles), de l’importance des précipitations d’hiver et des températures d’été dans l’évolution de ce bilan au cours du temps. Mais, il tend à penser qu’avancées et reculs se compensent et finalement « que, dans la totalité, il ne se fait pas de grands changements » (ibid.). Il admet toutefois que des observations sur de longues années seront nécessaires avant de trancher la question : les glaciers peuvent-ils enregistrer d’amples fluctuations sur de longues durées ? Il a manqué de peu d’avoir été le premier à concevoir la notion « d’ère glaciaire », qui semble pourtant à la portée de ses observations quand il visite la chaîne alpine. Pour imaginer une telle théorie, il aurait fallu qu’il admette que les glaciers aient pu décrire dans le passé de grandes oscillations et qu’ils se soient aventurés bien au-delà des hautes vallées alpines…

13Beaucoup de temps et de controverses ont été nécessaires pour que les blocs erratiques (ces fameux blocs de roche d’origine lointaine qui n’ont pu arriver là que grâce à un puissant mécanisme de surface) fussent interprétés comme transportés et déposés par les glaciers. Le rôle qu’a joué Louis Agassiz (1807-1873) dans la théorie des « ères glaciaires » avec son livre fondateur Études sur les glaciers paru en 1840 a été déterminant, mais ces idées avaient mûri bien avant lui, surtout dans le milieu des naturalistes suisses. Dès 1795, Kuhn avait déjà interprété la présence des blocs erratiques dans la vallée de Grindelwald (Oberland Bernois) comme une preuve que les glaciers s’étaient déjà répandus bien au-delà de leurs limites du moment.

14De Saussure, savant perspicace et intime des glaciers, étudie, le premier, leur mouvement. D’abord, il les dénomme « glaciers » et non plus « glacières » comme ses prédécesseurs, puis il identifie leurs dépôts détritiques et les désigne du vieux terme savoyard de « moraines » ; enfin, il met en relation certaines formes comme les roches moutonnées avec le passage des glaciers. Cependant, il ne franchira pas le pas qui consiste à leur attribuer le dépôt des blocs erratiques qui parsèment plaines et plateaux autour de sa ville natale, Genève. Il en appelle à des phénomènes catastrophiques, bien en vogue à une époque où, même dans les milieux savants, la mémoire du Déluge biblique est encore bien ancrée. À peu près à la même époque, un géologue écossais, James Hutton, admet pourtant dans sa somme The Theory of the Earth parue en 1795 que les blocs de granites dans le Jura calcaire ont été déposés par d’énormes courants de glace venant des Alpes. Mais cette hypothèse est vite rangée au rang des théories non démontrées.

15Un peu plus tard, un naturaliste autodidacte et curieux, guide et chasseur, Jean-Pierre Perraudin (1786-1858), écrit que les blocs qui parsèment le Val de Bagnes, au-dessus de Martigny (Valais suisse), n’ont pu être déposés que par de grands glaciers s’étendant sur des dizaines de kilomètres en aval des fronts actuels. Avec un solide bon sens, il observe aussi que les « marques ou cicatrices » (dénommées de nos jours stries glaciaires) portées par de nombreux rochers jusque très bas dans la vallée sont de même origine que celles que le front du glacier découvre devant ses yeux et qui sont dues pour lui à la forte pression exercée par la glace sur son lit. Perraudin voit donc l’analogie entre les processus actifs et les effets qu’ils ont pu produire dans le passé. La démonstration est implacable mais ne convainc personne, surtout pas les savants qui restent prisonniers de leurs schémas. Un seul, l’ingénieur Ignace Venetz (1788-1859), chargé de la sécurité du lac du glacier Giétro qui menace de déborder et de se répandre sur les villages de l’aval, parcourt le Val de Bagnes en compagnie du chasseur et confirme ses observations. Il les rapporte en 1829 devant la Société helvétique de sciences naturelles et démontre ainsi l’expansion des glaciers avec, pour la première fois, des arguments irréfutables, appuyés sur des observations.

16L’idée de ces glaciations du passé commence à germer dans les milieux des savants naturalistes. Peu avant 1840, Agassiz, titulaire d’une chaire de paléontologie à l’université de Neuchâtel, s’empare de cette idée et lui donne la force d’une théorie nouvelle. Mais ce savant va plus loin en entamant des campagnes d’observations systématiques sur un glacier pour étudier ses mouvements et d’autres phénomènes. Il choisit celui de l’Unteraar, dans l’Oberland, et y construit un abri rudimentaire qu’il surnomme avec humour « l’Hôtel des Neuchâtelois ». Concurrent d’Agassiz, l’Anglais James Forbes (1809-1868) s’installe, lui, sur la Mer de Glace et y déploie pour la première fois un théodolite (instrument optique capable de déterminer une position avec précision en mesurant des angles) pour étudier le mouvement d’objets repérés à la surface du glacier. L’observation des glaciers était lancée, il restait à l’organiser en la pérennisant.

17Là aussi, la Suisse est pionnière : en 1864 naît le Collège des glaciers, émanation du Club alpin suisse et de la Société helvétique des sciences naturelles ; en 1892, le Collège passe le relais à la Commission des glaciers qui va entreprendre un suivi systématique de la longueur des glaciers. Cette honorable institution existe toujours. Parmi les instigateurs de l’observation des glaciers, un nom s’impose : celui de François-Alphonse Forel qui, dès 1881, mesure régulièrement plusieurs glaciers des Alpes. La régularité des observations conduites depuis lors fait que l’on dispose à présent de données, pour certaines ininterrompues, sur une centaine de glaciers suisses, parfois depuis 1870 comme sur le glacier du Rhône.

18La France, quant à elle, n’est pas en reste et compte aussi ses pionniers. Joseph Vallot, en particulier, étudie les vitesses d’écoulement de la Mer de Glace dès 1890. Les services forestiers prennent le relais des observations glaciologiques au début du XX^e siècle car ils s’intéressent aux ressources en eau. Cet intérêt croît également lorsque les habitants des hautes vallées s’aperçoivent que les glaciers représentent une menace imprévisible : c’est le cas lors de la catastrophe de Saint-Gervais en 1892. Cette année-là a lieu la vidange brutale d’une masse d’eau accumulée dans le glacier de Tête-Rousse, qui fait beaucoup de victimes dans la vallée. Les entreprises d’hydroélectricité poursuivent de façon indépendante des programmes de surveillance glaciologique lorsque les bassins versants contiennent des surfaces de glace, afin de prévoir les apports de l’eau de fonte dans les barrages. Les observations systématiques et continues, intégrées dans des « services d’observation », voient le jour seulement dans la deuxième moitié du XX^e siècle lorsque les glaciers sont reconnus comme des indicateurs précis du climat. Cependant, malgré leurs mérites, ces études ne nous disent rien sur les périodes précédentes. Pour connaître les fluctuations des glaciers dans un passé plus lointain, il a fallu développer d’autres compétences et exploiter d’autres ressources.

Les données indirectes, ou le jeu du détective des glaciers

Les sources documentaires

19Même si les glaciers ont été mentionnés très tôt dans certains écrits, comme les sagas islandaises du Moyen Âge (IX^e-XIII^e siècles), ou figurent dans certaines peintures de la Renaissance, ils sont apparus comme toile de fond et n’ont jamais été décrits pour eux-mêmes. Il faut dire que les hautes montagnes passent alors pour des territoires inhospitaliers, effrayants, refoulés au plus profond de l’inconscient collectif. Rares sont ceux qui s’en approchent, quelques chasseurs ou bergers tout au plus. Dans la culture occidentale, au contraire des cultures andine ou himalayenne, il y a peu de rituels d’offrandes aux divinités des glaciers, afin qu’elles répandent leurs bienfaits sur les hommes vivant au pied. Les seules mentions exploitables apparaissent assez tard dans les relevés cadastraux et les contrats d’amodiation des alpages.

20On dispose aussi de documents précieux qui font état d’interventions auprès des autorités, ecclésiastiques surtout, pour obtenir des exemptions d’impôts quand les ravages des glaciers conquérants sur les territoires des communautés à proximité deviennent par trop manifestes. Des cérémonies de « bannissements » sont alors fréquemment organisées pour conjurer les « glacières » – assimilées au diable – de rester tranquilles et les exhorter à reprendre des proportions plus raisonnables. Les premiers écrits exploitables datent des XVII^e et XVIII^e siècles dans les Alpes et en Scandinavie, mais ils relatent des événements exceptionnels, associés à une catastrophe, qui ne concernent qu’un glacier. Nous en verrons des exemples dans un prochain chapitre quand nous évoquerons le Petit Âge Glaciaire.

21Les premières véritables descriptions des glaciers sont le fait de voyageurs scientifiques et d’artistes, elles se multiplient à partir de la deuxième moitié du XVIII^e siècle. Cette période du début du Romantisme voit naître un véritable engouement pour la nature sauvage. Les glaciers, manifestation grandiose des forces de la nature, deviennent alors une cible privilégiée des naturalistes, artistes et scientifiques, hommes des Lumières grâce auxquels s’opère un renversement des valeurs symboliques : la haute montagne devient positive et sujet d’études. Le géographe français A. C. Besson (1725-1809) décrit ainsi le glacier de Rosenlaui au cours du voyage qu’il fit en 1777 dans l’Oberland bernois : « Ce glacier va beaucoup en pente, et forme un amphithéâtre comme s’il avait des marches ; il s’enfonce dans son milieu, et n’a que très peu de pyramides sur la droite, et une marème du même côté. Un rocher qui est sur la gauche dans le haut a interrompu sa marche où la pente du terrain le portait, et l’a forcé de se replier à droite, où il descend et descendra encore plus, vu la masse énorme qui presse dans le haut, la pente rapide qu’il parcourt, et le peu d’obstacle qu’il trouve dans le bas : aussi n’a-t-il point d’enceinte ou très peu » (cité dans Zumbulh et Holzhauser, 1988). Ou, au cours du même voyage, le glacier du Rhône (Valais), avec ses moraines : « Différentes enceintes très remarquables étaient autour du glacier, elles avaient toutes la même forme circulaire du glacier actuel, et lui étaient parallèles. La plus voisine était à 34 toises4, la seconde à 42, une à 86 et la plus éloignée à 120 toises ; le glacier avait donc diminué, et s’était retiré de tout cet espace ; car on ne peut s’empêcher de regarder ces enceintes comme les bornes du glacier, et la marque des différents endroits où il s’est arrêté en rétrogradant » (op. cit.). Descriptions minutieuses et précises que peuvent utiliser les historiens et les glaciologues pour replacer les limites des glaciers et les dater.

22Loin des Alpes, on retrouve ce genre d’information dans les travaux des Académiciens français5 sur les Andes proches de l’équateur : « Le 20 juillet, nous allâmes réaliser l’expérience du baromètre sur le pic même du Corazón dont la pointe est toujours couverte de neige et dépasse de quarante toises la limite au-dessus de laquelle la neige ne fond jamais. Personne n’a vu le baromètre si bas à l’air libre et probablement personne n’est monté à une si grande altitude, car nous étions à 2 470 toises au-dessus du niveau de la mer, une altitude dont on peut répondre de l’exactitude à 4 ou 5 toises près ». La Condamine et Bouguer ont donné l’altitude correcte de ce volcan (à 30 m près), ce qui rend cette estimation très précieuse pour reconstituer, deux siècles et demi avant notre époque, les limites de la glaciation dans ces territoires équatoriaux6.

23Quant aux peintures, gravures et autres représentations iconographiques, leur nombre se multiplie au XVIII^e siècle grâce aux voyageurs en tous genres, scientifiques et touristes. Certains sites sont privilégiés pour leur accessibilité et la vue panoramique qu’ils offrent, comme les glaciers de Grindelwald, du Rhône, de Rosenlaui, en Suisse, ou les langues descendant dans la vallée de Chamonix dans le massif du Mont-Blanc. Des peintres installent leur chevalet devant ces spectacles enchanteurs pour le seul amour de l’Art ; d’autres, comme J. H. Wüest, sont dépêchés par de riches commanditaires pour enrichir leurs collections : « À cette époque7, le lord anglais Strange me demanda si je voulais bien entreprendre à ses frais un voyage en montagne afin de peindre pour lui le glacier du Rhône et d’autres objets dignes d’intérêt. »

24Pour que ces représentations soient exploitables, il faut qu’elles soient datées, précises et que l’angle de vue soit facile à retrouver dans le paysage d’aujourd’hui, ce qui n’est pas incompatible avec les qualités esthétiques recherchées. Les exemples fourmillent dans les Alpes, en particulier entre 1770 et 1860, l’âge d’or de la peinture représentative. Quant à la photographie, il faut attendre les premiers daguerréotypes au milieu du XIX^e pour la voir offrir une alternative à la peinture. Au même moment commencent à arriver les levés cartographiques précis des glaciers : la première carte, celle du glacier inférieur de l’Aar (Unteraar), est due à J. Wild sur une initiative d’Agassiz, et date de 1842. La cartographie des glaciers ne deviendra précise, avec des cartes au 1/20 000, qu’à partir du début du XX^e siècle.

L’archéologie

25En remontant plus en arrière dans le temps, avant l’écriture, l’archéologie offre depuis le Néolithique de nombreuses preuves d’occupations aux abords des glaciers. Tout près de Zermatt, des vestiges datent de 5 000 ans BP8 (avant nous) et d’autres ont été retrouvés le long des passages entre le Valais et le Val d’Aoste sur les hauts cols englacés, le Théodule, le col d’Hérens et le col Colon. Toutefois, il est difficile d’en déduire une extension précise des glaciers, car ces derniers n’ont jamais vraiment été un obstacle aux passages des hommes, qu’ils fussent en crue ou au contraire dans des proportions réduites. De nos jours, le commerce et le passage des troupeaux se fait en Himalaya par des passages englacés à 5 400 m d’altitude, témoignant que l’emprunt de certains cols dans le passé ne devait pas se faire à pied sec. Mais d’autres indices plus probants sont apparus à une date récente, le plus troublant étant la découverte de corps gelés dans la glace, certains remontant à plus de 5 000 ans BP, comme Ötzi, l’homme de l’Hauslabjoch dans les Alpes (encadré 1).

26D’autres corps gelés, plus ou moins déshydratés, ont été retrouvés il y a quelques années dans les Andes, parfois à plus de 6 000 m d’altitude, comme Juanita, la fameuse fillette de 13 ou 14 ans découverte par des guides d’Arequipa et recueillie par l’ethnologue américain Johan Reinhardt au sud du Pérou sur la calotte sommitale du volcan Nevado Ampato (6 310 m). Sacrifiée et ensevelie dans la neige, Juanita témoigne d’une pratique courante pendant l’empire Inca et bien avant, qui consistait à faire des offrandes humaines à la montagne pour qu’elle continue à répandre ses eaux et ses bienfaits, garants de la fertilité de la terre et de la survie des communautés vivant au pied. Retrouvée à l’air libre dans un parfait état de conservation, Juanita atteste que depuis au moins 600 ans, le glacier n’avait pas fondu dans des proportions aussi fortes qu’au cours de ces toutes dernières années. Il faut dire qu’un volcan actif proche, le Sabancaya, a donné un sérieux coup de main au climat en dispersant généreusement ses cendres sur le plateau sommital de l’Ampato… Les chemins d’alpages, les canaux d’irrigation utilisés ou abandonnés selon leurs rythmes de régression ou de progression constituent également autant d’indices permettant de retrouver, parfois avec une très grande précision, les glaciers dans leurs extensions passées et de les dater. Nous verrons dans le chapitre 3, en étudiant le grand glacier d’Aletsch, comment les chercheurs sont parvenus à faire parler ces précieuses archives relatives au dernier millénaire.

Reconstituer les anciens glaciers : l’éventail des méthodes utilisées

27Les marges glaciaires sont des lieux très riches en information car le glacier, au cours de ses phases d’avancées et de reculs successifs, laisse ses empreintes. Pour accéder à cette information, il faut disposer de relevés cartographiques précis et placer sur ces cartes tous les indices de sa présence au cours du temps.

28Prenons le cas d’un glacier dont le front se met à avancer sur des centaines de mètres, après une période de contraction de plusieurs siècles. Depuis sa précédente avancée, le paysage a changé autour de lui. Ses abords ont été colonisés par la végétation, arbres isolés, bosquets, des sols humifères se sont développés çà et là par suite de la conquête d’une pelouse plus ou moins dense, des espèces de lichens se sont installées sur les blocs des moraines. Les tourbières à sphaignes ont ceinturé les lacs les moins profonds formés par le recul du glacier et ont commencé à les combler. Avec le retour à des conditions plus froides, la ligne d’équilibre du glacier s’abaisse de quelques dizaines de mètres et le front finit par avancer de plusieurs centaines de mètres en formant un bulbe proéminent typique des phases de crue. Au cours de son déplacement vers l’aval, le glacier bouscule les objets qu’il rencontre sur son passage, dont les moraines déposées lors de stades précédents. Des arbres sont arrachés, brisés et entraînés dans le mouvement, mais certains sont juste scalpés, et le tronc et les racines sont maintenus en place. Les blocs sont poussés en avant et rejetés sur les bords comme par une étrave, d’autres sont ensevelis sous la glace et pressés contre le substrat rocheux qu’ils strient comme des poinçons. Les sédiments meubles sont parfois déformés en masse par la pression de la glace et comprimés en un bourrelet frontal épousant la forme du lobe terminal. Des cisaillements apparaissent dans cette moraine de poussée, qui témoignent des contraintes appliquées dans le sens horizontal.

29Il arrive que des lambeaux de tourbière se fassent pincer dans ces bourrelets, ainsi que des débris de sols et d’arbres raclés par le glacier : une aubaine pour les géomorphologues, car ces objets contiennent de la matière organique qui, une fois datée, donne un âge minimum de la formation de la moraine, donc de l’expansion du glacier. La moraine est donc postérieure (mais de combien ? Cela n’est pas toujours dit !) à l’âge de ces restes organiques.

30Souvent, les arbres restés en place sont plus « loquaces ». Dès le début du coup de froid à l’origine de la poussée glaciaire, ils ont réagi en produisant des cernes de plus en plus étroits et denses. Puis, dès lors que la langue glaciaire s’est rapprochée, les anneaux se sont amincis de façon continue, témoignant d’un environnement continuellement froid et sévère dû à la présence de la glace. De temps en temps, les arbres gardent les cicatrices des blocs ou des avalanches en provenance du front et que l’on retrouve inscrites dans les cernes. Une fois le maximum de la crue atteint et le front stabilisé, la moraine continue à s’élever. Ces moraines imposantes, qualifiées de « remparts morainiques », sont souvent formées par plusieurs crues glaciaires et leur âge peut s’étaler sur des milliers d’années. Quand leurs flancs sont exposés à l’érosion, des coupes s’ouvrent sur les faces aval, puis amont, ainsi que sur l’échancrure provoquée par le creusement du torrent émissaire et l’on peut voir apparaître des lambeaux de tourbes, des troncs d’arbres cassés, parfois des niveaux de cendres volcaniques, éléments qui offrent des possibilités de datations et qui permettent de préciser les étapes de l’expansion du glacier.

31Le glacier retiré, les lichens commencent à se développer dix à cinquante ans après sur les blocs de la partie externe et supérieure de la moraine. Leurs thalles croissent rapidement au début, puis de façon ralentie par la suite. Cette vitesse de croissance fournit un autre compteur du temps à prendre en considération, car le diamètre de ces lichens donne l’âge du dépôt pourvu que leur rythme de croissance soit connu.

32Par ailleurs, le rayonnement cosmique désintègre des isotopes contenus dans les atomes de la roche, comme le béryllium 10 (¹⁰Be) ou le chlore 36 (³⁶Cl). Dès lors que les blocs rocheux situés en surface sont stabilisés, cette horloge atomique démarre et fournit, dans certaines conditions, une datation cosmogénique de leur temps d’exposition à ce rayonnement, donc de la période à partir de laquelle le glacier a abandonné la moraine qu’il avait déposée et a commencé à se retirer.

33En faisant les comptes, entre les arbres arrachés par le glacier ou maintenus en place en marge de la langue, ceux qui s’installent sur la moraine après le départ du glacier, les lichens qui colonisent les blocs stabilisés, la désintégration cosmogénique de certains radioéléments contenus dans les blocs exposés à l’air libre, les tourbières et les sols recouverts ou arrachés par le glacier, celles et ceux qui se développent ensuite sur les nouvelles marges au fur et à mesure que le glacier se retire, sans compter les sédiments laminés qui tapissent le fond des lacs, cela fait beaucoup de matériel à analyser. De ce puzzle assemblé finissent par sortir des informations qui se recoupent et « racontent » les étapes des fluctuations du glacier. Un travail de détective, auquel des chercheurs consacrent leur vie avec passion…

Cernes de Polylepis tarapacana, rosacée à feuilles persistantes poussant jusqu’à 5 200 m dans les Andes de Bolivie et du nord du Chili. Le nombre des cernes et leurs caractéristiques permettent de dater cet arbuste et de reconstituer certaines caractéristiques du climat comme les précipitations annuelles. Par superpositions successives des cernes caractéristiques d’arbres d’âges différents, on est parvenu à reconstituer l’évolution des précipitations de cette région sur plusieurs siècles.

Carottages à haute altitude dans les Andes centrales.

Lichens du genre Rhizocarpon geographicum photographiés sur un bloc d’une moraine du Petit Âge Glaciaire en Colombie (en vert).

Relier le glacier au climat

34Une fois le glacier reconstitué dans son étendue et son volume, et la crue et le début de la décrue postérieure contraints par des dates précises9, commence une autre étape de la recherche. Quelle est la cause de cette crue ? Comment la relier au climat ?

35La glaciologie joue avec les concepts qu’elle s’est donnée au cours de son développement depuis la fin du XIX^e siècle. Savoir ce qui peut provoquer une crue ou une décrue glaciaire, pouvoir distinguer des facteurs imputables au climat et à ses variations de ceux qui sont liés à la seule dynamique du glacier, telle doit être la compétence du glaciologue. Le problème auquel il est confronté est en apparence simple : d’un côté, les précipitations solides incorporent de la masse solide au glacier (l’accumulation), de l’autre, l’ablation en fait disparaître une quantité supérieure, inférieure ou équivalente. L’ablation résulte de l’énergie absorbée par la surface du glacier et de la façon dont elle est utilisée pour faire fondre la glace ou la faire s’évaporer. Le glacier est une machine complexe, et sa réponse au climat laisse la part belle à l’interprétation. Du temps des naturalistes, les solutions découlaient de l’intuition et de la connaissance du terrain, de nos jours, ce sont des modèles plus ou moins élaborés qui simulent la réalité avec plus ou moins de fidélité. Nous y reviendrons plus loin dans un chapitre qui sera entièrement consacré à cette question.

Les autres marqueurs du climat

36Quelle que soit la qualité de la relation que l’on découvre entre le glacier et le climat, mieux vaut, quand on cherche à reconstituer la variabilité climatique passée, s’appuyer sur plusieurs indicateurs du climat. Les glaces froides d’altitude, les indices de croissance des arbres à partir de leurs anneaux, certains traceurs biologiques comme les pollens retrouvés dans les sédiments lacustres, tous ces indicateurs combinés peuvent aider à cerner les facteurs climatiques ayant orienté à un moment donné les glaciers vers une phase d’expansion ou de repli. Ce n’est donc que combinés à d’autres indicateurs que les glaciers peuvent donner sur le climat une information fiable. Cette approche « multi-marqueurs » (en anglais, multiproxies) exploite tous les indices, quelles que soient leurs constantes de temps (quelques années, des siècles, des millénaires), leurs résolutions (du mois à plusieurs centaines d’années) et les temps de réponse. Dans l’encadré 2, nous rappelons les indicateurs les plus courants qui ont peu à peu enrichi la panoplie des outils dont dispose la paléoclimatologie.

37Après avoir présenté une vue d’ensemble des techniques de la paléoclimatologie, et en particulier de l’information qu’il est possible d’extraire des glaciers par rapport à d’autres indicateurs, voyons quelles ont été les grandes glaciations aux différentes échelles de temps de l’histoire de notre planète.