glaciologie - géologie et géophysique.

glaciologie - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION glaciologie, branche des sciences de la Terre qui étudie la formation, l'évolution et les déformations des surfaces englacées. La glaciologie étudie ainsi la neige et la glace sous toutes leurs formes. Les études glaciologiques concernent aussi bien les glaciers de faible superficie (de quelques hectares pour les glaciers des Alpes ou des Andes, par exemple), que les calottes glaciaires de grande superficie comme celles du Groenland (environ 2,2 millions de km², soit 4 fois la superficie de la France) et de l'Antarctique (environ 14 millions de km², soit 28 fois la superficie de la France). Des surfaces englacées existent également sur d'autres corps célestes dans le Système solaire : des glaciologues participent ainsi à l'étude de la calotte polaire de Mars, ou de la surface du satellite naturel Europe de la planète Jupiter. 2 CARACTÉRISTIQUES DES SURFACES ENGLACÉES Les glaciologues cherchent à déterminer les principales caractéristiques des surfaces englacées, en particulier les deux points suivants : le bilan de masse glaciaire et le comportement mécanique du matériau « glace «. 2.1 Bilan de masse glaciaire Le bilan de masse glaciaire permet de connaître « l'état de santé « du glacier. Il se définit comme la différence entre l'accumulation (essentiellement les chutes de neige) et l'ablation (fonte de la glace) sur le glacier. Si le volume d'accumulation est supérieur au volume d'ablation, le bilan glaciaire est positif et le glacier avance. Les glaciologues définissent également une ligne d'équilibre qui correspond à la limite entre la zone d'accumulation et celle d'ablation. Si cette ligne d'équilibre progresse vers la vallée, le glacier tend à avancer. Le bilan de masse glaciaire est fonction de la zone climatique (tempérée, tropicale), de la localisation (latitude, altitude), de l'orientation et de la pente du glacier. Il se mesure soit directement sur le terrain par l'installation de piquets ou de balises qui avancent avec le glacier, soit à l'aide de photos aériennes ou d'images satellites. 2.2 Comportement mécanique du matériau « glace « Le comportement mécanique du matériau « glace « permet de connaître l'écoulement et les déformations (rhéologie) de la glace. Ces études permettent notamment de suivre l'évolution dynamique d'un glacier, qui se comporte alors comme un liquide visqueux. La vitesse d'écoulement est fonction de divers facteurs, dont la taille du glacier, la pente, la géométrie du substrat rocheux, la charge glaciaire, etc. Cet écoulement est à l'origine de l'érosion glaciaire qui entraîne des dépôts rocheux, formant ainsi des moraines. Les vitesses d'écoulement renseignent également sur les nombreuses zones de fractures tout au long du glacier (crevasses, séracs). Les glaciologues observent également le matériau glace à de plus petites échelles pour étudier sa texture (orientation préférentielle des grains constituant le polycristal) ou ses déformations sous l'action de contraintes spécifiques (en compression par exemple). Ces études permettent notamment de définir la résistance nécessaire des coques de bateaux (brise-glaces) ou des plate-formes offshore en milieu polaire. 3 INTÉRÊT ET ÉTENDUE DES ÉTUDES GLACIOLOGIQUES Les études des surfaces englacées permettent d'apporter des réponses à de nombreuses problématiques environnementales et sociétales, à deux niveaux d'échelle : - à l'échelle locale ou régionale : les glaciologues évaluent les variations glaciaires, qui influent directement sur les quantités en eau disponibles en aval, dans les vallées. Ces ressources en eau sont nécessaires pour alimenter les usines hydroélectriques, mais aussi pour servir de réserves d'eau potable pour la population locale. À cette échelle, la glaciologie sert également à prévoir certains risques naturels glaciaires qui sont potentiellement dangereux, comme les chutes de séracs, la formation des crevasses, l'évolution des moraines ou la formation des lacs sous-glaciaires ; - à l'échelle globale (échelle du globe entier) : les glaciologues étudient la cryosphère (surface terrestre recouverte par la glace), qui est une composante à part entière du cycle hydrologique (cycle de l'eau) ; en effet, les surfaces englacées influencent largement la circulation océanique mondiale. De plus, la cryosphère joue également un rôle majeur dans le système climatique mondial, en particulier dans le bilan radiatif global : l'albédo élevé de ces surfaces englacées réduit le taux de radiations solaires absorbé dans ces régions polaires (voir climat). Par ailleurs, les archives glaciaires aident également à connaître l'évolution temporelle des climats passés (paléoclimats), ce qui permet de comprendre les changements climatiques actuels. 4 LA RECHERCHE FRANÇAISE ET SES RÉSULTATS EN GLACIOLOGIE 4.1 Le Laboratoire de glaciologie et de géophysique de l'environnement de Grenoble En France, le seul laboratoire de recherche dédié entièrement aux études glaciologiques est le Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) de Grenoble. La renommée de ce laboratoire s'est faite à travers les nombreuses campagnes glaciologiques menées en Antarctique, notamment les carottages glaciaires de plus de 3 100 m de profondeur, réalisés au milieu de cette calotte polaire pendant l'été austral 2003-2004 (forage européen EPICA -- European Project for Ice Coring in Antarctica). Les travaux de recherche s'effectuent dans tous les secteurs de la glaciologie (bilans glaciaires, paléoclimats, écoulements glaciaires, comportement du matériau glace, etc.), et sous toutes les latitudes de la planète : sur les glaciers tempérés des Alpes (les glaciers de Saint Sorlin et d'Argentière, par exemple), sur les glaciers tropicaux de la cordillère des Andes (les glaciers de Chacaltaya, de Zongo et de Cotopaxi, par exemple), et aussi sur les deux calottes polaires (Groenland et Antarctique). Outre les travaux de recherche effectués en terre Adélie (Antarctique), les glaciologues français collaborent avec leurs homologues italiens à la construction et à l'exploitation de la base permanente Concordia (implantée au milieu du continent antarctique pour y conduire des études glaciologiques, mais aussi atmosphériques, astronomiques, magnétiques et sismologiques). 4.2 Résultats et perspectives Les dernières études glaciologiques réalisées en 2004 au dôme C (base permanente franco-italienne Concordia) ont permis d'extraire une carotte de glace de plus de 3 100 m de profondeur. Cette carotte représente les archives climatiques des 740 000 dernières années. L'analyse de la composition chimique des bulles de gaz emprisonnées dans la glace permet de reconstituer les climats du passé (voir paléoclimatologie) : il y a eu alternativement de longues périodes glaciaires (durée de l'ordre de 80 000 à 100 000 ans), suivies par des périodes interglaciaires beaucoup plus courtes (durée d'environ 10 000 ans). Lors de la dernière glaciation (qui a connu son maximum d'intensité il y a environ 18 000 ans), le niveau moyen des mers était d'environ 120 m plus bas que le niveau actuel, compte tenu du stockage de l'eau sous forme de glace dans les régions polaires. Des études glaciologiques réalisées sur les glaciers andins et alpins montrent que ces glaciers tendent aujourd'hui à reculer, à tel point que les glaciologues français prévoient leur disparition d'ici environ deux décennies pour les glaciers andins et un siècle pour les glaciers alpins. Ces études soulignent une nouvelle fois l'influence de l'homme sur son environnement. 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