La fonte des glaciers alpins : Approche scientifique // The melting of Alpine glaciers : A scientific approach

Comme je l’ai indiqué à maintes reprises, les glaciers alpins fondent à une vitesse incroyable depuis quelques décennies et ils ont connu un net recul au cours du 20ème siècle. La perte de masse des glaciers s’est intensifiée ces quarante dernières années et a même battu de nouveaux records en 2003, 2009 et 2011.

En collaboration avec le Centre d’Etudes de la Neige et l’Institut de Géosciences de l’Environnement, des scientifiques du centre IRSTEA de Grenoble ont cherché à identifier les causes de ces fontes extrêmes afin de mieux appréhender l’évolution des glaciers. Pour cela, ils se sont appuyés sur une série de mesures des bilans de masse réalisées depuis 1949 sur le glacier de Sarennes, situé à 2850 mètres d’altitude dans le massif des Grandes Rousses. Géré depuis 1971 par l’IRSTEA, ce suivi fournit aujourd’hui l’une des plus longues analyses de bilans de masse de glacier au monde.

Grâce à cette précieuse base de données, les chercheurs ont déjà étudié l’évolution à long terme du glacier de Sarennes et ont confirmé une fonte de plus en plus importante d’année en année. Dans cette nouvelle étude, ils se sont intéressés aux fontes extrêmes, c’est-à-dire intenses et rares. Le but est d’identifier les fontes exceptionnelles, en les dissociant de la tendance à long terme, autrement dit la hausse des moyennes de fonte liée au réchauffement climatique.

Après avoir identifié ces fontes extrêmes, les scientifiques ont étudié les processus physiques en cause, à savoir les échanges énergétiques qui se produisent entre la surface du glacier et l’atmosphère. Parmi les sources de ces échanges d’énergie et donc de chaleur se trouve le rayonnement solaire (qui dépend principalement de la couverture nuageuse) ;  le rayonnement infrarouge des basses couches de l’atmosphère (auquel contribuent les gaz à effet de serre) ; les flux de chaleur latente qui sont, liés à l’évaporation de la glace ou, inversement, à la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique au contact du glacier.

A l’aide d’un modèle d’étude de la fonte glaciaire dans lequel ils ont intégré les 70 ans de mesures de masse du glacier et des données atmosphériques relevées par Météo France sur la même période, les scientifiques ont pu relier les fontes – exceptionnelles ou inhérentes à la tendance à long terme – aux types de flux énergétiques. Il ressort de ces observations que les flux impliqués dans les fontes extrêmes et dans les fontes communes ne sont pas les mêmes ; ils diffèrent en intensité et surtout dans leur nature. Les premières sont essentiellement dues au rayonnement solaire, tandis que les secondes s’expliquent par l’augmentation du rayonnement infrarouge, mais aussi par la réduction du phénomène d’évaporation de la glace, en surface du glacier.

Ce dernier point est assez inattendu. Avec le réchauffement de l’air, la glace devrait s’évaporer de plus en plus, mais ce processus est en fait contrebalancé. En effet, plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau qui, au contact du glacier, limite l’évaporation. Au final, comme l’évaporation est un processus consommant beaucoup d’énergie, sa limitation rend davantage d’énergie disponible pour la fonte.

Même s’il est inattendu, ce résultat est d’une grande importance. Les scénarios climatiques actuels prévoient en effet une hausse des températures de l’air, qui va s’accompagner d’une hausse des gaz à effet de serre et de la vapeur d’eau. Outre l’augmentation du rayonnement infrarouge, les scientifiques s’attendent donc à ce que la réduction de l’évaporation s’accentue et accélère davantage encore la fonte des glaciers.

Source : IRSTEA.

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As I have put it many times, Alpine glaciers have melted at an incredible rate in the last few decades and have retreated sharply in the 20th century. Glacier mass loss has intensified over the last forty years and has even broken new records in 2003, 2009 and 2011.
In collaboration with the Center for Snow Studies and the Institute of Environmental Geosciences, scientists from IRSTEA in Grenoble (France) have sought to identify the causes of these extreme melting periods in order to better understand the evolution of glaciers. For this, they relied on a series of glacier mass measurements carried out since 1949 on the Sarennes Glacier, located at 2850 metres a.s.l. in the Grandes Rousses. Managed since 1971 by IRSTEA, this monitoring now provides one of the longest analyzes of glacier mass balances in the world.
Thanks to this precious database, the researchers have already studied the long-term evolution of the Sarennes Glacier and have confirmed an increasing melting from year to year. In this new study, they are interested in extreme melting periods which are intense and rare. The goal is to identify exceptional melting, dissociating it from the long-term trend, in other words, the increase in melting related to global warming.
After identifying these extreme melting periods, scientists studied the physical processes involved, namely the energy exchanges that occur between the surface of the glacier and the atmosphere. Among the sources of these exchanges of energy and therefore of heat is solar radiation (which depends mainly on the cloud cover); infrared radiation from the lower layers of the atmosphere (to which greenhouse gases contribute); latent heat fluxes that are related to the evaporation of ice or, conversely, to the condensation of atmospheric water vapour in contact with the glacier.
Using a study model of the glacial melt in which they integrated 70 years of measurements of glacier mass and atmospheric data recorded by Météo France over the same period, scientists were able to link the melting – exceptional or inherent to the long-term trend – to the different types of energy flow. These observations show that the flows involved in extreme and concentional melting are not the same; they differ in intensity and especially in their nature. The former are mainly due to solar radiation, while the latter can be explained by the increase in infrared radiation, but also by the reduction of the phenomenon of evaporation of the ice on the surface of the glacier.
This last point was rather unexpected. With the warming of the air, the ice is expected to evaporate more and more, but this process is in fact counterbalanced. Indeed, the hotter the air, the more it contains water vapour which, in contact with the glacier, limits the evaporation. In the end, since evaporation is a process that consumes a lot of energy, its limitation makes more energy available for melting.
Even if it is unexpected, this result is of great importance. The current climate scenarios predict a rise in air temperatures, which will be accompanied by an increase in greenhouse gases and water vapour. In addition to increasing infrared radiation, scientists expect that the reduction of evaporation will increase and accelerate the melting of glaciers even further.
Source: IRSTEA.

On peut voir sur le site de l’IRSTEA deux photos montrant la fonte du glacier de Sarennes entre 1906 et 2016. Des images qui parlent d’elles-mêmes !

Crédit photo: IRSTEA

Tous les glaciers alpins subissent le même sort. Voici, pour rappel, des images du glacier du Rhône, dans le Valais suisse, entre 1981 et 2018.

Photos: C. Grandpey

2 réflexions au sujet de « La fonte des glaciers alpins : Approche scientifique // The melting of Alpine glaciers : A scientific approach »

  1. Bonjour Claude,

    étant toujours très intéressé par tout ce qui touche à la (sur)vie des glaciers, j’ai été troublé par la teneur des deux derniers paragraphes du document, notamment par la phrase « …résultat inattendu : avec le réchauffement de l’air, la glace devrait s’évaporer de plus en plus… », phrase que vous reprenez de la source « IRSTEA », que vous citez.
    Je suis donc allé à la source IRSTEA, où j’ai pu constater que cette phrase avait été rajoutée par l’auteur de l’IRSTEA, en commentaire d’une citation d’un chercheur, lequel évoque simplement, entre autres, une « réduction du phénomène d’évaporation de la glace, en surface du glacier ».

    Il faut se rappeler que notre air contient toujours de la vapeur d’eau, très peu lorsqu’il est froid, beaucoup lorsqu’il est chaud ; cette vapeur d’eau se condense (sauf conditions rares) dès que l’air se refroidit suffisamment (nuages), éventuellement par contact avec un corps nettement plus froid que lui : on s’en rend compte facilement en voyant la buée sur une bouteille fraîchement sortie du réfrigérateur ou le givre sur nos pare-brise ou nos carrés de poissons surgelés… Il n’y a donc rien d’étonnant à ce que l’air chaud en contact avec un glacier soit incapable de provoquer l’évaporation (en fait la sublimation) de la glace, puisqu’au contraire cet air va y déposer (condenser) une partie de sa vapeur d’eau, soit sous forme liquide, soit même sous forme de givre !

    Mais ce qui est « grave » — dans le contexte actuel — c’est qu’en condensant sa vapeur d’eau sous forme liquide, voire solide, l’air dépose sur le glacier son cadeau empoisonné : il restitue au glacier la chaleur (latente) qui avait servi à évaporer (ou sublimer) l’eau ; cette chaleur latente s’ajoute bien entendu à celle qu’il communique au glacier par les voies « classiques » (conduction, convection, rayonnement) ! Cette chaleur contribuera à l’accélération de la fonte du glacier…

    [On connait tous ce phénomène de restitution : au moment de la formation du brouillard, la baisse de température est fortement ralentie, voire arrêtée, car la vapeur d’eau qui se condense restitue à l’air ambiant la chaleur qu’elle avait consommée pour passer à l’état de vapeur…]

    Pour terminer, précisons que la glace des glaciers (et même la neige des rues et des champs !) peut effectivement s’évaporer — ou plutôt se sublimer — dans des conditions classiques où l’air ambiant contient très peu de vapeur d’eau (« extrêmement sec »), donc le plus souvent quand il est très froid (!), mais que, comme la température de la planète s’élève, ces conditions vont devenir de plus en plus rares, confirmant le propos du chercheur…

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    1. Bonjour Philippe,
      Un grand merci pour votre commentaire très intéressant et très clair qui vient compléter mes propos inspirés de l’article de l’IRSTEA. En dehors des glaciers, nous connaissons une chaleur et une sécheresse très inquiétantes en ce moment en Limousin où j’habite. Le réchauffement climatique est une évidence dans la région. Faute d’herbe dans les prairies, les paysans ont bien entamé les réserves de foin prévues pour l’hiver.
      Très cordialement,
      Claude Grandpey

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