Qu'est ce qu'un glacier ?
Un glacier est essentiellement une accumulation naturelle d'eau solide, résultant de la transformation de la neige en glace. On y trouve également en proportions moindres, de l'air, de l'eau liquide, des sédiments, des rochers. La durée de vie d'une telle accumulation varie de quelques dizaines d'années à quelques millions d'années. La quantité de glace y est en général suffisamment importante pour s'écouler vers des zones de plus basse altitude, à des vitesses allant d'une dizaine de mètres par an à un millier de mètres par an. L'accumulation de glace peut couvrir un continent entier, comme c'est le cas de la calotte glaciaire Antarctique au pôle sud, ou bien occuper une petite vallée de haute montagne, comme le glacier de Sarennes, dans le massif des Grandes Rousses. Et entre ces deux extrèmes, de nombreuses situations intermédiaires existent.
(voir aussi la définition du glossaire)
Comment se forme un glacier ?
Un glacier n'est pas un glacier dès sa naissance. C'est l'accumulation et la transformation de couches neigeuses qui permet la formation de glaciers.
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exemple de flocon de neige fraîche.
photos CEN* |
La neige commence dans les nuages, avant de se déposer sur le sol où elle va se transformer.
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exemple de grains de neige transformée.
photos CEN* |
Dans les régions où la fonte annuelle de la neige est moins importante que les précipitations (près des pôles, ou à partir d'un certaine altitude dans les montagnes), la neige va s'accumuler. A mesure qu'elle s'accumule, les couches sous-jacentes vont être comprimées sous le poids de la neige qui les recouvre. Sous l'effet de la pression, la quantité d'air présent entre les grains de neige va diminuer, augmentant ainsi la densité de la neige.
Au fil des années, l'accumulation se poursuit ainsi que la densification des couches inférieures. En se tassant, la quantité d'air du névé diminue jusqu'à ce qu'il n'y ait plus que des bulles d'air petites et isolées de l'extérieur. C'est de la glace, d'une densité proche de 0.9. Au pôle sud, cette transformation prend environ un millier d'années, et se produit vers 100 mètres de profondeur par une température moyenne de -50°C. Dans les glaciers des Alpes, la transformation est plus rapide, particulièrement au dessous de 4000 mètres, où l'eau de fonte estivale qui percole à travers le névé fait disparaître le froid de l'hiver en ramenant la température à 0°C, et accélère la formation de joints entre les grains : par exemple, au Col du Midi (Massif du Mont Blanc), à 3500 mètres d'altitude, la transformation se produit vers 30 mètres de profondeur, à 0°C, au bout de 5 ans environ.
La transformation n'est pas encore terminée, mais à partir de là elle sera plus lente et se fera à densité pratiquement constante. Les grains, ou cristaux de glace, d'une taille initiale de quelques millimètres, vont se mettre à grossir, les plus gros absorbant les plus petits par des processus d'évaporation-sublimation-recristallisation. Au bout de plusieurs siècles, les cristaux peuvent atteindre quelques centimètres, et au bout de plusieurs millénaires, plusieurs dizaines de centimètres.
Les épaisseurs de glace ainsi produites varient de quelques centaines de mètres dans les glaciers de montagne à quelques kilomètres dans les grandes calottes polaires.
Ces masses de glace ne restent pas statiques, elles vont s'écouler vers des régions d'altitudes plus basses.
En Antarctique, la glace va ainsi atteindre la mer, et y vêler des icebergs, ou former des plates-formes flottantes (les iceshelfs) qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres d'épaisseur et plusieurs centaines de kilomètres de large. Les morceaux qui s'en détachent forment de grands icebergs tabulaires, les plus grands pouvant atteindre des dimensions de plusieurs centaines de kilomètres.
coupe schématique d'une calotte glaciaire
Dans les Alpes, la glace qui s'écoule va progressivement pénétrer dans des zones climatiquement moins froides, où la glace subira une fonte de plus en plus intense pendant les périodes estivales, jusqu'à sa disparition complète au front du glacier. Les glaciers sont donc constitués de 2 zones :
- la zone d'accumulation dans les altitudes les plus hautes. L'accumulation de neige annuelle y est plus importante que la fonte estivale.
- la zone d'ablation, d'altitude moindre. La fonte estivale y fait disparaître non seulement les chutes de neige de l'hiver, mais entame également la glace, qui provient du trop plein de de la zone d'accumulation.
La limite entre ces 2 zones est la ligne d'équilibre : c'est l'altitude ou l'ablation (fonte) annuelle équilibre exactement l'accumulation annuelle. Selon les conditions climatiques rencontrées au cours de l'année, la ligne d'équilibre sera observée à plus ou moins haute altitude sur le glacier.
coupe schématique d'un glacier de vallée
L'accumulation désigne tous les processus qui apportent de la masse au glacier ou à la calotte : apports avalancheux, chutes de neige, de grêle, ou de pluie si celle-ci gèle sur le glacier.
L'ablation désigne tous les processus qui enlèvent de la masse au glacier ou à la calotte : fonte (à la base ou en surface), évaporation, vêlage d'iceberg. Dans les Alpes, l'ablation est essentiellement due à la fonte en surface. En Antarctique, elle est principalement due au vêlage d'iceberg : le climat y est tel qu'il n'y a pratiquement pas de fonte. Au Groenland, dans l'hémisphère nord, l'ablation résulte à la fois de la fonte et du vêlage d'iceberg.
Si l'accumulation est plus importante que l'ablation, le glacier va croître. Si c'est l'ablation qui domine, le glacier va décroître. L'histoire des glaciers est une succession de crue et de décrues, d'apparitions et de disparitions, à des échelles de temps qui peuvent aller de l'échelle de la vie humaine aux ères géologiques.
Les différentes formes glaciaires
Bien que le terme "glacier" désigne à peu près toute masse naturelle de glace issue de la transformation en glace de dépôts neigeux, permanente à l'échelle humaine, il existe toute une nomenclature qui permet de préciser la forme, la taille, ou certaines particularités des accumulations de glace que l'on peut rencontrer. Voici les plus courantes :
indlandsis :
grande nappe de glace couvrant en grande partie ou totalement un continent. Actuellement, il en existe deux : l'Antarctique au sud, le Groenland au Nord. Pendant les âges glaciaires du quaternaire, des indlandsis recouvraient également le nord de l'Europe, de l'Asie et de l'Amérique du nord.
calotte glaciaire : nappe de glace à écoulement plus ou moins radial, de toute taille. Par exemple, la calotte antarctique, ou celle du Devon (Devon ice cap, USA).
dôme glaciaire : idem, mais souvent de taille plus réduite, par exemple un glacier couvrant un sommet ou un dôme montagneux (dôme du Goûter, dans le Mont Blanc)
émissaire (ou glacier émissaire) :
langue glaciaire issue d'un indlandsis ou d'une calotte glaciaire.
icestream :
dans les indlandsis, on observe des zones bien définies où l'écoulement de la glace est beaucoup plus rapide que celui de la glace voisine, sorte de fleuves de glace au milieu de la glace. Ce sont les icestream.
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iceshelf (plate-forme flottante) :
glacier flottant sur la mer, tel qu'on en trouve en bordure de l'Antarctique. Son alimentation se fait par la surface, qui est zone d'accumulation, et à partir de courants de glace venus de l'intérieur du continent. L'ablation se fait par vêlage de grands icebergs tabulaires à partir de la falaise de glace qui le termine du coté de l'océan, et par fonte de la partie inférieure au contact de l'eau de mer. Les iceshelfs ne se développent véritablement que dans des baies permettant aux courants de glace continentale de converger.
Le plus vaste, celui de Ross, en Antarctique, est grand comme la France. |
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glacier de vallée, ou glacier alpin :
glacier qui se développe dans une vallée de montagne. C'est le cas de nombreux glaciers des Alpes, d'ou le nom de "glacier alpin" qui est utilisé pour caractériser ce type de glacier dans des massifs montagneux autres que les Alpes. |
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glacier de piémont :
langue glaciaire en forme de lobe. Se produit lorsque la glace s'écoule dans une vallée qui s'ouvre ensuite sur une plaine, ou une vallée plus large. |
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glacier noir :
langue glaciaire recouverte d'une couche morainique (c'est à dire des débris rocheux) suffisament importante pour cacher la glace. Exemples : Glacier Noir dans le Massif des Ecrins, ou glacier de la Brenva (ci-contre), sur le versant italien du Mont Blanc. |
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glacier rocheux :
Langue de débris meubles (limons, cailloux et rochers), provenant d'un glacier recouvert ou d'un glacier enterré, où aucune glace n'est apparente (l'épaisseur de la couche de débris dépassant 5 mètres) et qui présente des signes d'écoulement, présent ou passé. La vitesse d'écoulement peut être de plusieurs mètres par an ; elle diminue au fur et à mesure que la glace présente en profondeur disparaît et que les parties fines sont emportées par l'eau de la fonte des neiges. (ci-contre : le glacier Laurichard). |
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glacier suspendu :
glacier dont la partie inférieure se termine par une chute de séracs : le front est une falaise de glace en pleine paroi d'où se détachent des séracs. |
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glaciers tropicaux
Glacier des très hautes montagnes des régions tropicales. Face aux variations saisonnières, leur comportement est différent de celui des glaciers alpins : alors que les glaciers alpins accumulent la neige pendant l'hiver, et fondent pendant l'été, pour les glaciers tropicaux les deux processus se produisent en même temps. Dans les Andes, on distingue les glaciers de la zone tropicale externe (Pérou, Bolivie) où la fonte et l'accumulation se produisent pendant la saison humide (de novembre à mars) et les glaciers de la zone tropicale interne (Equateur, Irian Jaya) où l'accumulation et la fonte ont lieu toute l'année. La saison sèche permet le développement des pénitents.
Bien que les glaciers tropicaux représentent moins de 5% des glaciers de montagne du globe, leur influence socio-économique est importante : les eaux de la fonte de ces glaciers alimentent en eau potable plusieurs grandes villes telles, en Amérique du sud : La Paz, Lima, ou Quito ; elles actionnent également des usines hydroélectriques.
glaciers froids :
Ce sont des glaciers dont l'ensemble de la glace est à moins de 0°C, pendant toute l'année. C'est le cas de nombreux glaciers d'Alaska, de l'Arctique Canadien, du Spitzberg, ainsi que des indlandsis antarctique et groenlandais.
glaciers tempérés :
Ce sont des glaciers qui subissent une fonte assez importante pendant l'été, ce qui a pour conséquence de ramener leur température à la température de fusion de la glace, (0°C en surface à la pression atmosphérique, -1°C environ à 3000 mètres de profondeur). Seuls la neige et le névé de surface sont à des températures négatives pendant l'hiver. Aux températures estivales plus élevées que subissent ces glaciers sont associées des températures hivernales moins froides, qui permettent de plus fortes précipitations, équilibrant ainsi (plus ou moins selon les années) la perte de masse par fonte. C'est le cas de la majorité des glaciers des Alpes, des Pyrénées, de la Nouvelle Zélande, et du Caucase.
Et comme la nature a en fait horreur des classifications franches, on trouve également sur terre toute une variété de glaciers de type intermédiaire ! Ainsi l'extrême sud du Groenland se rapproche des glaciers tempérés, avec des précipitations qui dépassent le mètre.
Les photos de grains de neige ont été communiquées par Dominique Lecorps, du Centre d'Etudes de la Neige.