E3 Dynamique des glaciers

Topique

La dynamique d'un glacier résulte de l'équilibre entre deux zones opposées : la zone d'accumulation, située au-dessus de la ligne d'équilibre, où le glacier gagne en masse grâce aux dépôts de neige, et la zone d'ablation, située en dessous de cette ligne, où il perd de la masse par fonte, sublimation et vêlage de blocs de glace dans la mer ou un lac. Le bilan de masse net, qui correspond à la différence entre la masse perdue dans la zone d'ablation et la masse gagnée dans la zone d'accumulation, est le principal indicateur de l'état de santé d'un glacier : un bilan de masse net positif entraîne une avancée du glacier, tandis qu'un bilan négatif entraîne son recul.

La ligne d'équilibre séparant ces deux zones s'élève en altitude avec le réchauffement climatique. Cette élévation réduit la superficie de la zone d'accumulation tout en augmentant celle de la zone d'ablation, ce qui décale le bilan de masse net du glacier vers des valeurs de plus en plus négatives.

Le mouvement d'un glacier combine deux composantes distinctes : la déformation interne de la glace elle-même, qui obéit à la même relation non linéaire entre contrainte et déformation que celle décrite pour la glace en général, et le glissement basal, qui correspond au déplacement de l'ensemble du glacier sur le substratum rocheux sous-jacent. La vitesse de déplacement de la surface d'un glacier due à sa déformation interne augmente avec la quatrième puissance de son épaisseur ; ainsi, un glacier à peine plus épais qu'un autre s'écoule beaucoup plus rapidement que ce dernier. Le glissement basal, contrairement à la déformation interne, ne se produit que lorsque la base du glacier atteint sa température de fusion, c'est-à-dire lorsque le glacier est tempéré, ou du moins partiellement tempéré, à sa base. L'eau de fonte qui s'accumule à cette base lubrifie le contact entre la glace et le substratum rocheux, réduisant ainsi le frottement et permettant à l'ensemble du glacier de glisser sur la roche.

L'équation de continuité d'un glacier relie la variation d'épaisseur de la glace en chaque point au bilan de masse reçu par ce même point à la surface, ainsi qu'à la quantité de glace entrant ou sortant de ce point par l'écoulement du glacier. Lorsque l'épaisseur du glacier reste constante au fil du temps, l'écoulement de glace en aval doit être exactement égal à l'accumulation nette totale reçue en amont dans le reste de son bassin versant. Ce sont précisément ces deux relations — l'équation de continuité et les équations régissant le mouvement de la glace décrites précédemment — qu'un modèle d'écoulement glaciaire résout conjointement pour prédire l'évolution de ce même glacier sous différents scénarios de forçage climatique.

ID:2634