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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

Retour sur les glaciers des Alpes

Profitant des belles journées d’été du début du mois de septembre, je me suis rendu dans les Alpes françaises et suisses, histoire de constater les effets du réchauffement climatique sur quelques uns des glaciers du massif.

Ma première halte s’est faite à Chamonix. Comme les fois précédentes, j’ai pris des photos du Glacier des Bossons depuis le lac des Gaillands, avant de prendre le mythique télésiège biplace qui permet de s’approcher du front du glacier. En comparant mes photos avec celles de 2017, j’ai constaté que la situation était relativement stable. Le profil global du glacier reste le même. A noter peut-être une certaine diminution de sa largeur. Il serait aussi intéressant de savoir si l’épaisseur de la glace s’est modifiée suite à l’épisode de canicule de cet été.

Voici deux photos montrant le Glacier des Bossons en juillet 2017 et septembre 2018 :

Mon étape glaciaire suivante fut le Glacier d’Argentière que l’on atteint par le téléphérique des Grands Montets. Depuis la gare de Lochan, un sentier grimpe vers le front du glacier. Un coup de rein supplémentaire permet d’obtenir un superbe point de vue. En 2017, l’orage menaçait et j’avais dû faire demi-tour sans profiter de la vue globale sur le glacier. En montagne, on ne plaisante pas avec les orages ! Je ne peux donc pas comparer l’état de sa surface en 2018 avec celle de 2017. Une fois arrivé au point de vue, j’ai poursuivi ma randonnée en suivant le sentier qui longe le glacier et qui le traverse par la suite pour atteindre le refuge d’Argentière. Je me suis aventuré un peu sur la glace, histoire de prendre quelques photos des crevasses qui entaillent la partie frontale. Les employés du téléphérique m’ont confirmé qu’il était dangereux de s’aventurer le long des parois de la montagne à cause des risques d’éboulement. Ceux-ci sont en grande partie provoqués par la fonte du permafrost de roche qui ne joue plus son rôle de ciment. Ces employés m’ont également expliqué que le glacier avait moins fondu cette année grâce à l’épaisse couche de neige qui l’avait recouvert pendant l’hiver.

Voici quelques images du Glacier d’Argentière début septembre 2018 :

Après avoir franchi le Col de la Forclaz, je suis entré en Suisse par la superbe vallée du Valais avec ses vignes et ses vergers. La ville de Visp se trouve au carrefour de la route vers Zermatt, localité accessible uniquement par le train après avoir laissé sa voiture à Täsch. C’est un remarquable exemple de protection de l’environnement. A Zermatt, tous les taxis sont à moteur électrique. Inutile de dire que la propreté suisse règne partout, que ce soit dans les gares ou dans les trains. Ici pas de dégradations ou de tags sur les murs ! Au départ de Zermatt, un train à crémaillère permet de prendre de l’altitude, avec le Gornergrat comme gare terminale, à plus de 3100 mètres au-dessus du niveau de la mer. J’avais déjà visité le site en 1981 et sa beauté m’avait donné envie d’y revenir. 37 ans plus tard, ce fut aussi l’occasion de prendre des photos et de les comparer avec les clichés de 1981. A l’époque je n’avais qu’un reflex argentique de marque Zénith et le coût des pellicule poussait à les utiliser avec parcimonie ; on ne « mitraillait » pas à coups de smartphone !

Les sommets autour du Gornergrat dépassent les 4000 mètres, comme le Cervin ou le massif du Mont Rose. On se trouve donc au niveau de la zone d’accumulation des glaciers. C’est que qui explique que leur perte de masse à la source est moins importante qu’à des niveaux plus bas. La comparaison des photos montre toutefois une diminution des glaciers, quel que soit le point de l’horizon observé. Après une alimentation bien fournie au départ, la rivière de glace perd de sa grandeur et surtout de sa longueur, comme le montrent les arabesques tracées par les eaux de fonte. Voici quelques images comparatives entre 1981 et 2018 et quelques autres photos de ce site magnifique :

 

L’an passé, toujours dans le Valais, j’avais visité le Glacier d’Aletsch et constaté à quel point le réchauffement climatique lui avait fait perdre de l’épaisseur.

 Laissant Aletsch sur la gauche de la route au niveau du petit village de Fiesch, j’ai gravi les premières pentes du Col de la Furka pour aller jeter un coup d’œil au Glacier du Rhône qui a été l’objet de mes notes précédentes. Je ne m’y attarderai donc pas, sauf pour rappeler que sa fonte est catastrophique.

 

Au final, cette virée dans les Alpes confirme la fonte des glaciers, avec des variantes en fonction de l’altitude et de l’exposition. Le phénomène n’est pas près de s’arrêter car les températures continuent à grimper. Il est fort à craindre que dans un très court terme cette fonte glaciaire entraîne de sérieux problèmes dans les localités des vallées, ne serait-ce que pour l’alimentation en eau potable. Cet aspect a récemment été abordé par un documentaire diffusé sur ARTE à propos du massif du Saint-Gothard. (Photos: C. Grandpey)

 

 

La fonte du Glacier du Rhône (suite) // The melting of the Rhône Glacier (continued)

Au cœur du Valais suisse, le Glacier du Rhône donne naissance au fleuve que nous connaissons bien. Je l’ai visité en 2016 et 2018 et je me suis tout de suite rendu compte de la fonte qu’avait subi cette rivière de glace. Il y a une quarantaine d’années, on découvrait son front au détour de l’un des virages du col de la Furka (voir ma note précédente). Aujourd’hui, ce paysage impressionnant a totalement disparu et il faut parcourir une longue distance à pied pour atteindre le front du glacier. En cours de route, on ne peut que constater les dégâts causés par le réchauffement climatique en lisant les dates et le niveau où se trouvait le glacier il y a seulement quelques années. On apprend que le Glacier du Rhône a perdu 350 mètres d’épaisseur depuis 1856, et près de 40 mètres pour la seule dernière décennie. Il est pourtant relativement haut en altitude. La zone d’accumulation se situe sur la face sud-ouest du massif du Dammastock à une altitude d’environ 3 600 mètres. La langue glaciaire se termine à une altitude d’environ 2 250 mètres.

Quand on s’approche du front du glacier, on découvre un tapis de couvertures, parade dérisoire pour ralentir la fonte de la glace. Le but est de sauver l’attraction principale du glacier, une grotte creusée chaque année dans la glace depuis 1870. Les couvertures permettent de réduire la fonte de 70%. La grotte peut ainsi rester ouverte au plus fort de la canicule estivale, mais ce remède ne peut être que temporaire et, comme je l’ai écrit précédemment, la grotte court à une mort certaine.

Le Glacier du Rhône n’est pas une exception. Toutes les études montrent que les Alpes ont vu disparaître les deux tiers des glaces permanentes depuis 1850.

Lors de la conférence de Paris sur le climat, le but des quelque 195 états présents et de l’UE était de s’accorder pour limiter le réchauffement planétaire dû aux émissions de gaz à effet à deux degrés Celsius au-dessus des niveaux enregistrés avant la révolution industrielle. Pour les glaciers alpins, il est déjà trop tard car les Alpes, comme l’Arctique et la péninsule Antarctique, sont considérées comme des points chauds où la température augmente au moins deux fois plus vite que la moyenne globale sur la planète.

Un jour de chaleur, le Glacier du Rhône perd de 10 à 12 cm d’épaisseur de glace. Le lac qui s’est formé au bas du glacier et le mélange grisâtre de glace et de rochers broyés, résultat de la fonte puis d’un nouveau gel, ne font qu’accélérer le phénomène, parce qu’ils absorbent davantage les rayons du soleil qu’une glace pure et limpide. Le glacier peut ainsi reculer de 6 mètres en trois semaines.

Chaque année, le glacier perd entre 5 et 7 mètres d’épaisseur et l’on estime que son volume aura diminué de moitié d’ici la fin de la prochaine décennie. Selon les glaciologues, à la fin du siècle il ne restera que 10% du volume de glace actuel (voir schémas ci-dessous).

Contrairement à la fonte des glaces polaires, cette fonte dans les Alpes n’aura qu’un impact dérisoire sur le niveau des océans, mais elle aura des effets dramatiques en Europe, où les Alpes jouent le rôle d’un château d’eau, stockant de l’eau en hiver pour la libérer en été et alimenter fleuves et rivières, sans oublier les lacs comme celui d’Annecy (voir ma note précédente). Si la fonte des glaces s’accélère, les fleuves verront leurs niveaux augmenter, des inondations auront lieu, puis au milieu du siècle, les niveaux baisseront de façon dramatique.

S’agissant de la stratégie des bâches pour protéger une grotte creusée dans le glacier, la même technique est utilisée sur la Mer de Glace au-dessus de Chamonix en France. Là aussi, le glacier perd de son épaisseur à une vitesse vertigineuse, comme le montrent les repères apposés le long de l’escalier d’accès à la grotte. Ces repères devraient alerter les touristes qui viennent visiter le site, mais mon expérience personnelle et les discussions que j’ai pu entendre au cours de ma propre visite me laissent dans le doute quant à cette prise de conscience…

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In the heart of the Swiss Valais, the Rhone Glacier gives birth to the river that flows across France. I visited it in 2016 and 2018 and I immediately realized the melting of this river of ice. Forty years ago, I could discover its front from a bend down the Furka Pass (see my previous post). Today, this impressive landscape has completely disappeared and you need to walk a long distance to reach the glacier front. Along the way, you can see the damage caused by global warming; you just have to read the dates and the level where the glacier was only a few years ago. You learn that the Rhone Glacier has lost 350 metres in thickness since 1856, and nearly 40 meters for the last decade alone. However, it is quite high in altitude, with the accumulation zone 3,600 metres above sea level and the front at 2,250 metres a.s.l.
When you approach the front of the glacier, you discover a carpet of tarpaulins, a derisory protection to slow the melting of the ice. The goal is to save the main attraction of the glacier, a cave dug every year in the ice since 1870. The tarps reduce the melting by 70%. The cave can remain open at the height of the summer heat, but this remedy can only be temporary.
The Rhône Glacier is no exception. All the studies show that two thirds of the permanent ice have disapperaed in the Alps since 1850.
At the Paris climate conference, the goal of some 195 states and the EU was to limit global warming due to greenhouse gases by two degrees Celsius above the levels recorded before the Industrial Revolution. For alpine glaciers, it is already too late because the Alps, like the Arctic and the Antarctic Peninsula, are considered hot spots where the temperature increases at least twice as fast as the global average on the planet.
On a hot day, the Rhone Glacier loses 10 to 12 cm of ice thickness. The lake formed at the front of the glacier and the greyish mixture of ice and crushed rocks, the result of the melting then of a new frost, only accelerate the phenomenon, because they absorb the solar radiation more than pure and clear ice. The glacier can retreat 6 metres in three weeks.
Each year, the glacier loses between 5 and 7 metres of thickness and it is estimated that its volume will have halved by the end of the next decade. According to glaciologists, at the end of the century only 10% of the current ice volume will remain (see diagrams below).
Unlike the melting polar ice, this melting in the Alps will have a very little impact on the level of the oceans, but it will have disastrous effects in Europe, where the Alps play the role of a water tower. They store water in winter to release it in summer and feed rivers. If ice melting accelerates, rivers will see their levels increase, floods will occur, and then by the middle of the century, levels will drop dramatically.
Regarding the strategy of tarpaulins to protect a cave dug in the glacier, the same technique is used on the Mer de Glace above Chamonix in France. Here too, the glacier loses its thickness at an incredible speed, as shown by the markers affixed along the stairway to access the cave. These landmarks should alert tourists who come to visit the site, but my personal experience and the discussions I have heard during my own visit leave me in doubt as to this awareness ..

Au train où vont les choses, on prévoit qu’à la fin du 21ème siècle ,e Glacier du Rhône aura quasiment disparu (Source : OFEV, ETHZ)

Le Glacier du Rhône aujourd’hui (Photo: C. Grandpey)

L’entrée de la grotte dans le Glacier du Rhône en 2007! (Photo sur le site du glacier)

La menace des plates-formes glaciaires en Antarctique // The threat of Antarctica’s ice shelves

En 2017, la plate-forme glaciaire Larsen C en Antarctique s’est désintégrée et a libéré un énorme iceberg plus grand que le département français de la Lozère dont la superficie est de 5167 kilomètres carrés. Les scientifiques ont calculé la hausse du niveau de l’océan qui résulterait de l’effondrement de deux des plates-formes les plus vulnérables de l’Antarctique.
On a beaucoup parlé de la plate-forme Larsen, mais les dernières recherches dont les résultats ont été publiés dans la revue The Cryosphere révèlent que la désintégration totale de Larsen C ne contribuerait que pour quelques millimètres à l’élévation du niveau des mers.
Les scientifiques expliquent que la désintégration de la plus petite plate-forme glaciaire George VI provoquerait environ cinq fois plus d’élévation, soit environ 22 millimètres. Ces chiffres semblent très faibles, mais ils ne représentent qu’une partie de la hausse du niveau global qui est également favorisée par la fonte des glaciers ailleurs dans le monde, ainsi que celle des calottes glaciaires du Groenland, de l’Est et de l’Ouest de l’Antarctique. La fonte  cumulée des glaciers et des calottes glaciaires pourrait causer de graves problèmes aux nations insulaires et aux populations côtières.
Comme je l’ai écrit dans les articles précédents, les plates-formes glaciaires comme Larsen C et George VI jouent un rôle de barrage et ralentissent l’écoulement de la glace qui se trouve en amont. C’est pourquoi la compréhension de leur morphologie et de leur comportement est essentielle pour prévoir la perte de glace en Antarctique.
En 2002, la plate-forme Larsen B, voisine de Larsen C, s’était déjà désintégrée en quelques semaines après la rupture et le détachement d’un très gros iceberg. L’iceberg qui s’est détaché de Larsen C en 2017 mesurait 5 800 kilomètres carrés.
Bien qu’une désintégration totale de Larsen C soit inquiétante, la dernière étude montre que la désintégration de la plate-forme George VI aurait un impact beaucoup plus important sur l’écoulement de la glace intérieure vers la mer. L’effondrement de George VI déclencherait une élévation du niveau de la mer plus importante car les glaciers retenus par cette plate-forme sont nettement plus volumineux que ceux qui se trouvent derrière Larsen C.
Les prochaines analyses des plates-formes glaciaires en Antarctique permettront aux scientifiques d’estimer avec plus de précision les impacts du réchauffement climatique sur la perte de glace et leurs conséquences sur le niveau des mers à l’échelle de la planète. Au vu de la hausse des températures prévue pour le siècle à venir, la péninsule antarctique constituera un laboratoire idéal pour étudier les changements que subiront les plates-formes glaciaires.

Les bouleversements qui se produisent actuellement dans la péninsule antarctique constituent un signal d’alarme. Il faudra étudier le comportement des plates-formes glaciaires et de la banquise ailleurs sur le continent austral. De taille beaucoup plus importante, elles ont le potentiel de faire s’élever encore davantage le niveau de la mer dans le monde.
Sources: The Cryosphere, AntarcticGlaciers.org, British Antarctic Survey.

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In 2017, the Larsen C ice shelf in Antarctica disintegrated and released a huge iceberg larger than the French department Lozère whose area is 5167 square kilometres. Now, scientists have calculated the rise in seas that would result from the collapse of two of Antarctica’s most vulnerable ice shelves.

Much attention has been paid to the Larsen C ice shelf breakdown, but the latest research, published in the journal The Cryosphere, suggests the collapse of Larsen C will contribute just a few millimetres to global sea level rise.

Scientists determined the collapse of the smaller George VI ice shelf would trigger approximately five times the amount of sea level rise, about 22 millimetres. These numberslook very small but they are only one part of a larger sea-level rise including loss from other glaciers around the world and from the Greenland, East and West Antarctic ice sheets. Taken together, all the sources of glacier and ice sheet melting could be significant to island nations and coastal populations.

As I put it in previous posts, ice shelves like Larsen C and George VI act like dams and slow the flow of inland ice toward the coast. That’s why understanding their structural integrity is essential to forecasting the loss of Antarctic ice.

In 2002, Larsen C’s neighbour, the Larsen B ice shelf, disintegrated in a matter of weeks after a massive iceberg broke away. The iceberg that broke away from Larsen C in 2017 measured 5,800 square kilometres.

Though the breakdown of Larsen C is likely to be dramatic, the latest analysis shows the disintegration of George VI would have a greater impact on the flow of inland ice toward the sea. Indeed, the collapse of George VI would trigger greater sea level rise because the glaciers it backstops are significantly larger than those behind Larsen C.

Future analysis of Antarctica’s ice shelves can help scientists more accurately estimate the impacts of global warming on ice loss and the impacts of ice loss of global sea levels. In light of the increasing temperatures projected for the coming century, the Antarctic Peninsula provides an ideal laboratory to research changes in the integrity of floating ice shelves.

The dramatic changes taking place in the Antarctic Peninsula as a warning signal for the much larger ice sheet and ice shelf systems elsewhere in Antarctica with even greater potential for global sea-level rise.

Sources: The Cryosphere, AntarcticGlaciers.org, British Antarctic Survey.

Vue de la plate-forme George VI (Crédit photo: British Antarctic Survey)