GLACIOCLIM

GLACIOCLIM
GLACIOCLIM : « les GLACIers, un Observatoire du CLIMat »
Les GLACiers, un Observatoire du CLIMat
Christian VINCENT, Patrick WAGNON, Christophe GENTHON
Delphine SIX, Vincent FAVIER, Emmanuel LE MEUR
http://www-lgge.ujf-grenoble.fr/ServiceObs/index.htm
Observations dans GLACIOCLIM :
Objectifs généraux de GLACIOCLIM :
1°) Mesures glaciologiques (de 1 à 4 fois par an selon le site):
Ablation (forages et balises)
Accumulation (carottages)
Vitesse de surface (GPS)
Variations d’épaisseur (GPS)
Cartographie du front (GPS)
Photogrammétrie aérienne (tous les 5 ans environ)
L'évolution des glaciers est l'un des indicateurs importants sélectionnés par le Groupe Intergouvernemental sur
l'Evolution du Climat pour situer la variabilité et les tendances climatiques au cours du dernier siècle. Les
glaciers constituent désormais un indicateur climatique essentiel pour le passé comme pour le futur.
GLACIOCLIM est un service d’Observation/Observatoire de Recherche en Environnement labellisé en 2001
ayant pour but de constituer une base de données glacio-météorologiques sur le long terme afin de :
2°) Mesures météorologiques (en continu)
Direction et vitesse du vent, radiations solaires
incidentes et réfléchies, radiations thermiques
atmosphériques et émises par la surface,
température et humidité de l’air ventilées,
précipitations (Station météo automatique sur une
moraine voisine)
Albédo journalier (Photos terrestres)
1°) Etudier la relation Climat-Glacier c'est-à-dire comprendre les relations entre les variations climatiques et
les bilans de masse glaciaires (analyse des flux de masse et d'énergie entre le glacier et l'atmosphère)
2°) Prévoir l'évolution future des glaciers en terme de ressources en eau, de contribution à l'élévation future du
niveau des mers, et autres impacts liés à la nature des glaciers
3°) Comprendre la réponse dynamique des glaciers (variations d'épaisseur, de longueur, de vitesse
d'écoulement) aux fluctuations des bilans de masse et étudier les risques naturels d'origine glaciaire.
Dispositif de GLACIOCLIM :
Les glaciers suivis sont représentatifs de 3 zones climatiques variées
Climat tropical : Les Andes
Antizana - Equateur
Climat tempéré : Les Alpes
Zongo - Bolivie
Climat polaire: l’Antarctique
Dome C
Mer de Glace – Mont Blanc
Saint-Sorlin – Grandes Rousses
Argentière – Mont Blanc
Sarennes – Grandes Rousses
Cap Prud’homme
Quelques résultats récents :
Les Alpes :
L’Antarctique :
Les Andes :
-2
2)
(W/m
Flux d’énergie
Flux d'énergie (W m )
200
La
série
d’observations
du
glacier
d’Argentière est l’une des plus complètes de
notre réseau d’observation GLACIOCLIM et
du réseau d’observations mondial (World
Glacier Monitoring Service, de l’UNESCO).
ANTIZANA (0°28'S, 4890 m asl)
H
100
S
0
L
-100
LE
Du fait des difficultés logistiques importantes liées au milieu Antarctique,
3 campagnes de terrain successives (été austral) ont été nécessaires pour
déployer le transect GLACIOCLIM – SAMBA, constitué de 91 balises
sur 150 km dans la zone de transition côte-plateau Antarctique (carte de
l’Antarctique en projection stéréographique polaire). Deux relevés
annuels complets sont maintenant disponibles (courbes en bleu pale et
rose pale, lissage moyenne glissante sur 20 km en bleu foncé). La
variabilité spatiale de l’accumulation est importante, confirmant la
nécessité d'un échantillonnage serré (de 0.5 à 2.5 km suivant la distance à
la côte) de la mesure du bilan de masse de surface.
-200
M 02 A 02 M 02 J 02 J 02 A 02 S 02 O 02 N 02 D 02 J 03 F 03 M 03
Sur le glacier Antizana, en Equateur, à 4890 m, le cycle annuel du
bilan d’énergie montre que 1. la radiation solaire nette (S) domine
les échanges énergétiques et 2. les flux turbulents sont négligeables
sauf entre juin et septembre, saison des vents. Ainsi, l’albédo (qui
contrôle S) est le paramètre clé de ce bilan d’énergie. La
température de l’air, en déterminant l’altitude de la limite pluieneige sur le glacier, rétro-agit sur l’albédo et contrôle la fonte
annuelle.
Favier et al., 2004a et 2004b; Francou et al., 2004
Hbulk
Heddy
LEbulk
LEeddy
150
100
Adapté
de
Vincent,
Soruco, Six et Le Meur,
2008, in press
energy flux (W m-2)
Comme le montre la figure, la réponse du
glacier est très sensible à la variation
climatique : alors que la fonte de surface a
augmenté de 85 cm d’eau en moyenne entre les
périodes 1954-1982 et 1982-2007 (graphique du
haut : le bilan de masse a diminué), la langue
terminale du glacier a réagi à cette variation
avec un recul de 552 m entre 1990 et 2007. Les
changements d’épaisseur et de vitesses sont
faibles dans le haut du glacier (voir figure, à
2730 m d’altitude) mais très importants dans le
bas : par exemple, à 1800 m d’altitude, les
vitesses d’écoulement au centre du glacier sont
passées de 140m/an à 30 m/an. Dans le même
temps, les débits de glace à cette altitude ont été
divisés par 3. Ces séries d’observations sont
évidemment très utiles pour contraindre ou
valider les modèles d’écoulement.
50
0
-50
-100
2300
2100
-150
Total measured melt (sonic ranger)
Total melt with SEB method
08
Total melt with degree day method
1900
09
10
11
12
13
14
15
day
Measurement at stake 10
1700
Total ablation (mm eqe)
1500
1300
1100
900
700
500
300
100
05/07
-100
10/07
15/07
Gébroulaz - Vanoise
20/07
25/07
30/07
04/08
09/08
14/08
19/08
24/08
29/08
Cette figure illustre le très bon accord entre les mesures d’ablation sur le
Glacier de St Sorlin pendant l’été 2006 et un calcul de bilan d’énergie de
surface réalisé grâce à des capteurs météorologiques installé sur le glacier.
La seconde méthode de calcul (degree-day) n’utilise que la température
comme variable de fonte. Les résultats sont alors moins bien corrélés aux
mesures. Cette étude montre que l’ensemble des processus de surface
doivent être pris en compte pour connaître la fusion de la glace et de la
neige. Adapté de Six et al., 2008, soumis à Annals of Glaciology
Un programme ANR Jeunes Chercheurs (TAG : Turbulence et
Ablation Glaciaire ; 2005-08) vise à améliorer la précision de
l’estimation des flux turbulents grâce à une estimation directe par
« eddy correlation » (utilisation d’anémomètres soniques, et
hygromètres Licor). La figure compare les flux de chaleur sensible H
et latente L (moyennes sur 2h – du 8 au 16 août 2004) obtenus par
eddy correlation et par la méthode classique des profils verticaux de
température, d’humidité spécifique et de vitesse de vent, sur le
glacier Zongo (5050 m, Bolivie. La méthode des profils, utilisée en
routine sur ce glacier bolivien, semble sur-estimer les flux mais des
analyses de profils détaillés de vitesse de vent, et de température sont
en cours afin d’affiner ces résultats.
16
La résolution des modèles météorologiques et climatiques ne permet pas
de résoudre la variabilité de l’accumulation de neige à l'échelle
kilométrique. Par contre, les données de bilan de masse de l'observatoire
mettent en évidence les degrés de réalisme des modèles, comme on le voit
sur les courbes d’accumulation des différents modèles accessibles au
LGGE: Modèle météorologique régional MAR à résolution 20 km
(orange) et 80 km (rose); Modèle climatique global LMDZ4 du CNRS à
résolution Antarctique 40 km (vert); Modèle global d'analyses
météorologiques du Centre Européen de Prévisions Météorologiques à
Moyen Terme CEPMMT à résolution 50 km (bleu ciel).
L’aptitude des modèles à reproduire le bilan de masse de surface peut
refléter leur capacité à prédire l'évolution future de l'Antarctique. En
particulier, les tendances méso-échelles, correspondant à une
augmentation progressive du bilan de masse de surface de la côte jusqu'à
environ 40 km à l’intérieur des terres, puis une décroissance lente de
celui-ci, ne sont reproduites que par un des trois modèles présentés ici, le
modèle climatique global LMDZ4. Les raisons des défauts de certains
modèles sont en cours d'investigation (stage de Cécile Agosta) grâce en
particulier aux données météorologiques issues de l'observatoire et
d'autres sources.