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Les glaciers à l'épreuve du climat

 | 
Bernard Francou
, 
Christian Vincent

Glossaire

Texte intégral

1Ablation

2Processus par lequel un glacier perd de la masse. Les pertes en surface sont liées à un apport d’énergie venant de l’atmosphère. Dans les cas du vêlage, une part importante de l’ablation s’opère par détachement d’icebergs dans la mer ou dans un lac, et grâce à la chaleur de la masse d’eau dans laquelle s’immerge la région frontale du glacier. Une partie (limitée en quantité, sauf dans les régions volcaniques) de l’ablation provient de la chaleur dégagée par le substrat rocheux (voir flux géothermique) et des contraintes de déformation subies par la glace. La zone d’ablation, région où l’ablation domine sur l’accumulation au cours de l’année, forme la partie basse d’un glacier ; son extension varie d’une année sur l’autre.

3Accumulation

4Processus par lequel le glacier gagne de la masse, pour l’essentiel grâce aux précipitations solides recueillies à sa surface. L’accumulation provient aussi des apports dus au givre, au déplacement de la neige sous l’effet du vent, aux avalanches ou coulées provenant des parois raides qui surplombent le glacier. La zone d’accumulation d’un glacier est la région où le dépôt résiste à l’ablation au cours d’une année. L’extension de la zone d’accumulation sur un glacier varie d’une année sur l’autre en fonction du bilan de masse.

5Aérosols

6Ce sont des gouttelettes microscopiques en suspension dans l’air (les nuages sont des aérosols), des particules minérales microscopiques d’origine naturelle (aérosols volcaniques, poussières minérales des déserts, etc.) et des composés d’origine anthropique provenant de combustions (fumées, suies) ou de l’érosion des sols. Les aérosols, à l’inverse des gaz, ont la particularité de se concentrer dans des zones particulières et d’avoir un temps de résidence dans l’atmosphère limité à quelques jours, quelques mois ou tout au plus quelques années.

7Âges glaciaires

8Périodes de l’histoire géologique de la Terre ayant connu de grandes glaciations. Les origines des glaciations sont liées à la forme de l’orbite de la Terre autour du Soleil, à l’intensité de l’éclairement solaire, à la teneur de l’atmosphère en gaz à effet de serre et en aérosols, ou à la disposition des continents par rapport aux océans déterminée par la tectonique. Durant l’Ère quaternaire, qui dure depuis deux millions d’années environ, les périodes glaciaires ont alterné avec les périodes interglaciaires selon un cycle plus ou moins régulier.

9Albédo

10Vient du terme latin albedo qui signifie blancheur. Il désigne le pouvoir qu’a un corps de réfléchir le rayonnement de courtes longueurs d’onde qu’il reçoit. L’albédo atteint la valeur 1 quand tout le rayonnement est réfléchi, ou la valeur 0,0 quand tout le rayonnement est absorbé, cas des corps noirs parfaits. À la surface d’un glacier, l’albédo se situe souvent entre 0,8 (celui de la neige fraîche) et 0,4 (celui de la glace non couverte de débris). Il joue un rôle de premier plan dans le bilan d’énergie d’un glacier, et plus généralement dans celui de la Terre.

11Année hydrologique

12Découpage de l’année tenant compte de la distribution des précipitations et de l’écoulement des rivières. L’année hydrologique commence lorsque les réserves en eau du bassin versant ont atteint leur plus faible niveau. Pour les bassins englacés, l’année hydrologique débute lorsque l’accumulation moyenne de l’ensemble du glacier l’emporte sur l’ablation. Dans les Alpes, il s’agit du commencement de la saison hivernale en haute montagne, vers le mois de septembre ou le mois d’octobre. Sous les tropiques et dans les régions où le maximum des précipitations intervient en été, l’année hydrologique commence lorsque l’accumulation croît à haute altitude et que l’ablation est à un fort niveau à basse altitude.

13Bilan d’énergie du sol

14On établit ce bilan en quantifiant l’ensemble des apports et des pertes énergétiques. Ces flux énergétiques peuvent être d’origine radiative (liés aux rayonnements de courtes ou de grandes longueur d’onde), d’origine turbulente (liés aux mouvements de l’atmosphère et aux changements de phase de l’eau) ou d’origine conductive (conduction de la chaleur dans le sol). Le bilan d’énergie à la surface d’un glacier inclut la fonte de neige ou de glace.

15Bilan de masse

16Il est défini comme la différence entre l’accumulation (précipitations solides, givre, apports par le vent) et l’ablation (fonte, sublimation, vêlage) au cours d’une année, d’une saison (bilan estival, bilan hivernal) ou d’un mois (bilan mensuel). Il s’exprime en m3 ou en tonnes de glace ou d’équivalent-eau, en estimant la densité de la neige, du névé ou de la glace. Le bilan de masse peut être, au cours de la période de temps considérée, positif (gain de masse), négatif (perte de masse) ou équilibré. Le bilan de masse de surface est défini comme la différence entre l’accumulation et l’ablation mais limitée, cette fois, à un site donné. Cette donnée est importante au niveau climatique, car contrairement au bilan de masse du glacier, le bilan de masse de surface n’est pas dépendant des processus dynamiques du glacier.

17Bilan net spécifique (d’un glacier)

18Variation de masse d’un glacier divisée par sa surface. Il est exprimé en mètres, centimètres ou millimètres d’équivalent-eau par unité de temps, en général une année hydrologique. Il correspond à la variation d’épaisseur moyenne, en équivalent-eau, observée sur l’ensemble de la surface du glacier au cours de cette période de temps. Il est souvent exprimé sous forme cumulée (bilan cumulé) et il s’obtient alors en sommant les bilans annuels sur une période donnée.

19Bilan radiatif

20Différence entre le rayonnement solaire incident et le rayonnement émis par le sol. Établir le bilan radiatif d’un glacier ou de la planète consiste à quantifier ces échanges et leur solde.

21Biosphère

22Désigne l’ensemble de la matière vivante à la surface de la planète et dans les océans, tandis que la biomasse quantifie la masse de la matière vivante pour un périmètre et un volume donnés.

23Circulation thermohaline

24Ensemble des courants marins mus en grande partie par des différences de densité des eaux relatives à leur température et à leur salinité.

25Cryosphère

26Régions de la Terre où l’eau se trouve de préférence sous forme solide, comme dans les glaciers, le pergélisol, la banquise, les manteaux neigeux pérennes et saisonniers.

27Dryas récent

28Période de refroidissement brutal d’une durée d’un peu moins d’un millénaire qui s’est manifestée en Europe entre -12 000 ans et -11 600 ans en âge calendaire, cette dernière date étant considérée comme le début de l’Holocène. Le Dryas récent s’est étendu à tout l’hémisphère nord et aux basses latitudes. Certains chercheurs pensent que le Dryas récent a été provoqué par un fort ralentissement de la circulation thermohaline dans l’Atlantique nord, mais cette hypothèse est encore l’objet de discussions.

29Effet de serre

30Échauffement dû à l’absorption du rayonnement thermique de la Terre par certains gaz contenus par l’atmosphère, parmi lesquels la vapeur d’eau est le plus répandu. Parmi les autres gaz dits « à effet de serre » il faut citer le dioxyde de carbone (gaz carbonique) et le méthane.

31El Niño Southern Oscillation (Enso)

32Phénomène d’oscillation climatique affectant l’ensemble de l’océan Pacifique, dont El Niño constitue l’aspect le plus connu. Cf. encadré 17, chapitre 9.

33Flux de chaleur latente

34Flux d’énergie associé aux changements de phase de l’eau (solide/liquide/gaz). Ces changements de phase requièrent une grande quantité d’énergie : par exemple, 334 000 joules sont nécessaires pour faire fondre un kilogramme de glace et 8,5 fois plus (soit 2 834 000 joules) pour qu’il passe à l’état de vapeur lors de la sublimation.

35Flux de chaleur sensible

36Transfert de chaleur par convection entre la surface terrestre et l’atmosphère. Ce flux d’énergie est lié à la turbulence de l’air (vents) et à sa température.

37Flux géothermique

38Flux de chaleur dirigé de l’intérieur vers l’extérieur de la Terre. À ce flux correspond un gradient géothermique par lequel la température s’élève quand on s’enfonce dans le sol et qui peut être très élevé dans les zones volcaniques. On évalue ce flux à en moyenne 0,05 W/m2, soit une valeur presque 10 000 fois plus faible que celle du rayonnement solaire.

39Flux turbulents

40Flux non radiatifs (flux de chaleur sensible et flux de chaleur latente) liés à la turbulence de l’air qui sont échangés entre l’atmosphère et la surface du sol.

41Forçage radiatif

42On appelle forçage radiatif du système climatique toute variation d’énergie de rayonnement transmise à l’ensemble du système Terre-atmosphère liée aux variations de l’orbite de la Terre autour du Soleil, à l’éclairement du Soleil, aux aérosols sulfatés provenant des grandes éruptions volcaniques, ou aux gaz à effet de serre, dont ceux émis par les activités humaines. Il s’exprime en W/m2 (GIEC, 2001).

43Front (d’un glacier)

44Terminus aval du glacier, soumis à des avancées ou des reculs, selon le bilan de masse de surface de cette section et surtout, l’apport de glace venant de l’amont. Dans les glaciers tempérés, il est fréquent qu’un torrent sorte du front, au contact entre la glace et le lit rocheux. Une grande partie des débris rocheux grossiers transportés par le glacier et non repris par le torrent émissaire est abandonnée au front, formant des moraines frontales importantes lorsque le front glaciaire stagne au même endroit pendant plusieurs années.

45Fusion (ou fonte)

46Transformation de glace ou de neige en eau. Ce processus requiert une énergie de 334 000 joules par kilogramme. La fusion est un processus d’ablation qui domine lorsque la température est positive, et l’atmosphère humide et peu agitée.

47Glacier

48Masse de glace d’ampleur hectométrique et plus, permanente à l’échelle humaine, qui se déforme sous l’effet de son propre poids. Cette masse s’écoule à une vitesse annuelle d’ordre métrique à kilométrique en surface. Un glacier peut, selon le relief, prendre une forme de coupole (calotte glaciaire), d’éventail lorsqu’il est entouré de crêtes rocheuses (glacier de cirque), d’amas suspendu à une paroi inclinée (glacier suspendu) ou de langue très allongée serpentant au fond d’une vallée (glacier de vallée). Ces formes peuvent se combiner les unes aux autres, avec par exemple en amont une calotte dont la glace s’évacue sur les bordures par des langues individualisées (glaciers exutoires ou émissaires de calottes). Les glaciers varient constamment en surface, volume et vitesse, en réponse à leurs bilans de masse de surface et à d’autres facteurs locaux.

49Glacier rocheux (rock glacier en anglais)

50Langue de blocs accidentée de gros bourrelets et bordée d’un front très raide (35-40° de pente), contenant de la glace sous diverses formes, massive ou diffuse entre les blocs, et à température négative. Les glaciers rocheux sont interprétés en général comme un pergélisol riche en glace s’écoulant sous son propre poids. Leur vitesse en surface est plus faible d’un à deux ordres de grandeur que celle de la glace des glaciers pour les mêmes pentes et les mêmes extensions. Les glaciers rocheux atteignent leur plus grande fréquence sous les climats secs et froids, là où la ligne d’équilibre glaciaire se situe quelques centaines de mètres plus hauts que l’altitude de l’isotherme 0 °C annuelle.

51Isotope

52Atomes d’un même élément dont les noyaux sont de masse différente. Les isotopes stables sont utilisés à partir de leur rapport avec d’autres isotopes du même élément pour reconstituer les températures ou les précipitations du passé (exemple le18O/16O ou δ18O). Les isotopes radioactifs, à partir de leur durée de désintégration, sont utilisés comme outils de datations (exemples, 14C, 10Be, 210Pb).

53Kelvin (degrés K)

54Unité de température dont le 0 correspond à un matériau qui ne posséderait plus d’énergie thermique, soit -273,15 degrés Celsius. Les degrés K s’obtiennent en ajoutant 273,15 aux degrés Celsius.

55Lac proglaciaire

56Lac situé en aval du front d’un glacier et très souvent barré par une ancienne moraine de celui-ci ou par un verrou glaciaire Les lacs proglaciaires sont parfois instables et peuvent être dangereux quand, pour une raison ou une autre, ils se vidangent brutalement.

57Ligne d’équilibre d’un glacier (en anglais equilibrium line)

58Ligne joignant les points du glacier où le bilan de masse est nul, donc limitant la zone d’accumulation et la zone d’ablation. La position en altitude de la ligne (Equilibrium Line Altitude en anglais ou ELA en abrégé) est corrélée négativement avec le bilan de masse du glacier.

59Longueur d’onde d’émission du rayonnement

60Le rayonnement émis par le Soleil (6 000 °K) et celui émis par la Terre (255 °K) se répartissent dans diverses bandes de longueur d’onde. Celui du Soleil se situe dans le domaine des 0,2-0,4 μm (rayonnement ultraviolet), 0,4-0,8 μm (rayonnement visible) et 0,8-5 μm (proche infrarouge). L’émission de la Terre se fait essentiellement dans l’infrarouge (5-100 μm). L’ultraviolet du Soleil est en grande partie arrêté par l’ozone stratosphérique, mais sa lumière visible est très peu filtrée par l’atmosphère. Les longueurs d’onde infrarouge provenant de la surface terrestre sont absorbées en grande partie par les gaz à effet de serre, c’est-à-dire la vapeur d’eau, le gaz carbonique, le méthane, le protoxyde d’azote, l’ozone troposphérique, etc.

61Moraine (morainique)

62Terme d’origine savoyarde désignant la masse détritique transportée par le glacier et déposée sur les bordures et au front du glacier, ainsi qu’au contact du lit rocheux. Les moraines forment à la surface du glacier des dépôts en rubans allongés et continus que l’on dénomme, suivant leur position, moraines médianes, latérales, ou frontales. Dans la glace, elles donnent les moraines internes et, sous la glace, les moraines de fond. Elles peuvent aussi tapisser régulièrement la superficie d’un glacier dans sa zone d’ablation (moraines d’ablation), ce qui se produit de la façon la plus achevée sur les glaciers noirs. En géomorphologie et en sédimentologie, on qualifie les dépôts glaciaires de moraines lorsque l’on veut désigner un relief, et plutôt de till (terme d’origine anglaise) quand on veut parler, plus génériquement, du dépôt. Les moraines sont utilisées sous leurs diverses expressions pour reconstituer les surfaces – et éventuellement les volumes – occupées par les glaciers avant leur retrait.

63Névé (firn en allemand et en anglais)

64Le névé est généralement défini comme le matériau dont la densité dépasse 0,55 g/cm3, mais cette définition n’est pas universelle et certains auteurs nomment « névé » de la neige qui a plus d’un an d’âge. Dans une gamme de densité de 0,8-0,84 g/cm3, le névé se transforme en glace (voir encadré XX chapitre 7).

65Oscillation Nord-Atlantique (North-Atlantic Oscillation en anglais ou NAO en abrégé)

66La NAO est un mode dominant en hiver sur l’Amérique du Nord, le nord de l’Atlantique, l’Europe et le nord de l’Asie, qui consiste en un balancement entre l’anticyclone subtropical et les basses pressions subpolaires. Voir encadré 16 chapitre 9.

67Pénitents

68Irrégularités apparaissant sur un champ de neige et à la surface de la glace pendant les épisodes secs, pouvant atteindre plusieurs décimètres à plusieurs mètres entre les creux et les protubérances. Leur formation est expliquée dans l’encadré 12 chapitre 8.

69Pergélisol (permafrost en anglais)

70Sol restant gelé plus d’une année. Il dégèle seulement pendant l’été sur une épaisseur variable pour regeler ensuite pendant la saison froide. La partie superficielle qui gèle et dégèle saisonnièrement se nomme la couche active. Quand il contient une certaine quantité de glace, le pergélisol peut se déformer en masse et s’écouler en formant un glacier rocheux.

71Séracs

72Terme d’origine savoyarde s’appliquant à l’aspect pris par le lait caillé une fois agité. On désigne sous la dénomination de chute de séracs (icefall en anglais) une région du glacier constituée de blocs de glace désolidarisés, instables et limités par un réseau dense de crevasses. Les séracs sont dus aux contraintes mécaniques subies par le glacier soumis à une forte extension dans les ruptures de pente.

73Stratosphère

74Couche haute de l’atmosphère située entre 7-15 km et 50 km d’altitude qui s’échauffe à mesure que l’on s’élève à cause de l’absorption du rayonnement ultraviolet par l’ozone stratosphérique (pour la distinguer de l’ozone troposphérique qui est un puissant gaz à effet de serre dans la basse atmosphère).

75Sublimation

76Perte de glace sous la phase vapeur. Ce processus requiert une grande quantité d’énergie, équivalent à 2 834 000 joules par kg, soit environ 8,5 fois plus que la fusion. La sublimation est élevée dans les milieux où l’atmosphère est sèche et ventée. Elle intervient dans la formation des pénitents de neige et des pénitents de glace.

77Surges

78Phénomènes rares durant lesquels certains glaciers décrivent, pendant un laps de temps limité à quelques mois, des vitesses de deux ou trois ordres de grandeur plus élevées que les normales. L’origine des surges reste très mal connue et ne semble pas être reliée à une cause unique. Certains surges, mais pas tous, s’expliquent par une modification du régime thermique d’un glacier froid : lorsque la zone d’accumulation s’épaissit, les transferts de chaleur à l’intérieur du glacier sont diminués, la base du glacier peut devenir tempérée (à la température du point de fusion) et déclencher le dérapage du glacier sur son lit jusqu’à provoquer un surge. Suite au surge, l’épaisseur du glacier à l’amont est diminuée, la base du glacier redevient froide et collée au lit rocheux, l’épaisseur du glacier augmente petit à petit et ainsi de suite. Ce type de surge a toutes les chances d’être récurrent. Certains surges concernant des glaciers tempérés semblent dus à des changements affectant l’écoulement des eaux sous-glaciaires.

79Torrent émissaire

80Torrent sortant du front d’un glacier. Dans les glaciers tempérés (glace à température de fusion au niveau du lit rocheux), le torrent est sous-glaciaire et s’écoule à la surface du lit rocheux, tandis que dans les glaciers froids (glace à température négative au niveau du lit rocheux), le torrent s’écoule en surface ou à faible profondeur.

81Troposphère

82Couche basse de l’atmosphère mesurant entre 7km (près des pôles) et 15 km (près de l’équateur). La température y baisse à mesure que l’on s’élève.

83Varves

84Dépôts de fines lamines dont les caractéristiques sédimentologiques ressortent d’un rythme saisonnier régulier. Les varves sont un marqueur annuel et donc, dans les meilleures conditions, un outil de datation absolue du dépôt, notamment dans les lacs ou les anciens lacs où on les trouve.

85Vêlage (calving en anglais)

86Perte de substance d’un glacier se jetant dans la mer ou dans un lac par libération d’icebergs. Le vêlage peut avoir une forte influence sur le bilan de masse et l’écoulement d’un glacier.

© IRD Éditions, 2007

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