D4 Instrumentation météorologique et énergétique

Topique

Des stations météorologiques automatiques installées directement à la surface d'un glacier ou d'une calotte glaciaire mesurent les variables atmosphériques qui régissent le bilan énergétique de cette surface : température et humidité de l'air, vitesse et direction du vent, pression atmosphérique, précipitations et rayonnement incident sur la glace. Parmi ces variables, le bilan radiatif à la surface de la glace est celui qui influence le plus directement sa fonte ou, au contraire, son accumulation.

La méthode de covariance des vortex mesure directement les flux turbulents de chaleur sensible et latente échangés entre la surface de la glace et l'atmosphère sus-jacente. Elle repose sur la corrélation temporelle entre les fluctuations rapides de la vitesse verticale du vent et les fluctuations tout aussi rapides de la température ou de l'humidité spécifique de l'air. Ces flux turbulents de chaleur sensible et latente sont des composantes essentielles du bilan énergétique de la surface de la glace ; ce sont précisément eux qui déterminent la vitesse de sublimation et la vitesse de fonte de la glace.

Un pyranomètre mesure le rayonnement solaire atteignant la surface de la glace, tandis qu'un pyrgéomètre mesure le rayonnement infrarouge à grandes longueurs d'onde que cette même surface reçoit et émet. Ensemble, ces deux instruments complètent le bilan radiatif en quantifiant séparément chacune de ses composantes. Une fois le bilan radiatif et les flux turbulents de chaleur sensible et latente entièrement quantifiés, le bilan énergétique de la surface de la glace détermine la quantité de chaleur excédentaire disponible pour la fonte.

Le comportement attendu de ce bilan énergétique de surface varie selon la zone glaciaire : dans la zone d’accumulation, la fraction du rayonnement solaire réfléchie par la surface de la glace, au lieu d’être absorbée, détermine la part prépondérante du bilan énergétique total ; en revanche, dans la zone d’ablation, ce sont les flux turbulents de chaleur sensible et latente, mesurés par la méthode de covariance des vortex décrite précédemment, qui finissent par dominer ce même bilan énergétique et déterminer la quantité de glace fondue.

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