Le climat de la Terre enregistre des variations et au cours les derniers milliers d'ann¨¦es a connu des p¨¦riodes de r¨¦chauffement et de refroidissement. Au XVIIe si¨¨cle, le Sud de l'Europe a connu des hivers rudes et longs, appel¨¦s le ? petit ?ge glaciaire ?. Dans les tableaux des grands ma¨ªtres flamands, les canaux sont gel¨¦s et la Hollande est couverte de neige.
LE PETIT ?GE GLACIAIRELa p¨¦riode de refroidissement s'est termin¨¦e au milieu du XIXe si¨¨cle et, depuis, le climat a commenc¨¦ ¨¤ se r¨¦chauffer, plus rapidement dans les r¨¦gions polaires. ? partir de 1920, les temp¨¦ratures annuelles moyennes ont augment¨¦ de 2 ¨¤ 4 °C dans l'Arctique, accompagn¨¦es d'une activit¨¦ cyclonique fr¨¦quente dans les latitudes septentrionales. Les glaciers ont recul¨¦ presque partout. En 1950, la superficie des glaciers a diminu¨¦ de 25% en Suisse et de 15% dans le Caucase. M¨ºme si les glaciers ont avanc¨¦ de mani¨¨re sporadique dans les ann¨¦es 1920 et 1960, ces p¨¦riodes de refroidissement ont ¨¦t¨¦ courtes et d'une port¨¦e limit¨¦e. En 2000, la hausse des temp¨¦ratures a ¨¦t¨¦ observ¨¦e partout dans le monde.
Le r¨¦chauffement global a suscit¨¦ de vives inqui¨¦tudes et de nombreux d¨¦bats parmi les scientifiques et autres d¨¦cideurs. ? Les rapports d'¨¦valuation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'¨¦volution du climat (GIEC) de l'ONU ont ¨¦tabli que la temp¨¦rature de l'air ¨¤ la surface du globe augmentait. Il ne fait aucun doute que ce r¨¦chauffement est l'un des facteurs qui contribue ¨¤ la fonte rapide des glaciers et des calottes glaciaires, ¨¤ l'exception de l'Antarctique qui contient 90% de la glace du globe. En effet, les ¨¦tudes men¨¦es sur la calotte glaciaire de l'Antarctique au cours des 50 derni¨¨res ann¨¦es montrent que, malgr¨¦ les erreurs de calcul, la masse glaciaire n'a pas diminu¨¦, ce qui d¨¦montre sa stabilit¨¦. Toutefois, l'¨¦l¨¦vation progressive du niveau de la mer due ¨¤ la dilatation thermique des oc¨¦ans et ¨¤ la fonte de la calotte glaciaire du Groenland et ¨¤ d'autres glaciers polaires et alpins rev¨ºt une importance cruciale pour les populations c?ti¨¨res.
C'est dans ce contexte de changement climatique que je tenterai d'expliquer comment les glaciers deviennent instables ou avancent brusquement, mena?ant les populations, et comment surveiller ces mouvements.
LES SURGES GLACIAIRES, Ä¢¹½ÊÓƵE CAT?GORIE ? PARTParfois, les glaciers avancent rapidement en raison d'une diminution de glaciation-terme qui d¨¦signe la croissance et la superficie d'un glacier. Par exemple, en 1963, le glacier Medvezhiy ?s'est r¨¦veill¨¦? et a descendu la pente occidentale de la montagne Academia Nauk, la plus ¨¦lev¨¦e du massif du Pamir en Asie centrale. La vitesse normale du glacier ¨¦tait de 220 ¨¤ 400 m¨¨tres par an, soit moins d'un m¨¨tre par jour. Mais en avril 1963, sa vitesse s'est soudainement acc¨¦l¨¦r¨¦e, et il a d¨¦val¨¦ la vall¨¦e ¨¤ une vitesse de 100 m¨¨tres par jour. En un mois, la langue frontale mesurait pr¨¨s de 2 km, a divis¨¦ la vall¨¦e en deux, formant un lac de 8 m¨¨tres de profondeur. Le barrage de glace a c¨¦d¨¦ sous la pression de l'eau et l'eau s'est d¨¦vers¨¦e dans le fleuve Vanch ¨¤ 1 000 m¨¨tres cubes par seconde, charriant des blocs de glace et des d¨¦bris rocheux (fig. 2).
Ce ph¨¦nom¨¨ne a donn¨¦ lieu ¨¤ une ¨¦tude sur l'avanc¨¦e rapide des glaciers en ex-Union sovi¨¦tique. ? partir de 1963, une exp¨¦dition sp¨¦ciale a ¨¦tudi¨¦ le glacier, enregistrant minutieusement les observations afin de constituer une base pour pr¨¦voir la prochaine avanc¨¦e. Suite ¨¤ plusieurs ¨¦tudes sur le glacier, il a ¨¦t¨¦ possible de pr¨¦voir la prochaine avanc¨¦e et son ampleur. Elle a eu lieu durant l'¨¦t¨¦ de 1973. C'¨¦tait la premi¨¨re fois que les scientifiques avaient pu pr¨¦voir une catastrophe glaciaire. Quelques mois plus tard, au printemps 1973, le glacier a de nouveau commenc¨¦ ¨¤ avancer. En l'espace de deux mois, sa langue mesurait 1,8 km et a recouvert les d¨¦p?ts de son avanc¨¦e dix ans auparavant. Comme pr¨¦c¨¦demment, il a bloqu¨¦ l'affluent dans la vall¨¦e, le barrage de glace s'est rompu sous la pression de l'eau du lac inondant les localit¨¦s voisines ¨¤ un d¨¦bit de 1 000 m¨¨tres cubes par seconde.
Depuis les ann¨¦es 1960 et 1970, les ¨¦tudes sur les surges glaciaires, en particulier celle du Medvezhiy, ont permis de r¨¦unir des informations scientifiques sur la structure et la nature des glaciers. Il s'est av¨¦r¨¦ qu'un glacier r¨¦p¨¨te son avanc¨¦e ¨¤ des intervalles presque r¨¦guliers si les conditions ext¨¦rieures ne changent pas. Toutefois, m¨ºme dans des conditions g¨¦ographiques similaires, tous les glaciers ne se ressemblent pas. Le Medvezhiy, par exemple, a avanc¨¦ tous les 9 ¨¤ 17 ans. Selon des donn¨¦es et des observations locales indirectes, le glacier a avanc¨¦ en 1937 et en 1951, alors que les observations directes ont indiqu¨¦ des mouvements en 1963, 1972 et 1989.
Les surges glaciaires ne sont pas li¨¦es aux variations climatiques et peuvent se produire alors m¨ºme que le glacier recule. Cela fait partie du comportement de certains glaciers et ne constitue pas la preuve d'une avanc¨¦e brusque. La p¨¦riode qui s'¨¦coule entre le d¨¦but d'une surge et sa fin est appel¨¦e une pulsation et, de fait, des pulsations p¨¦riodiques se produisent en raison de l'instabilit¨¦ du glacier. La force de friction produite au lit brise la glace. Des centaines de glaciers en mouvement sont aujourd'hui connus dans de nombreuses r¨¦gions glaciaires, les plus nombreux se trouvant en Alaska, en Islande, ¨¤ Spitsbergen-la plus grande ¨ªle de l'archipel du Svalbard dans l'oc¨¦an Arctique-ainsi que dans les montagnes d'Asie centrale et du Pamir.
Une pulsation consiste en deux phases : une surge et une r¨¦g¨¦n¨¦ration. Pendant une surge, un glacier lib¨¨re la tension accumul¨¦e lors de sa pr¨¦c¨¦dente r¨¦g¨¦n¨¦ration. Le glacier se disloque, sa vitesse de glissement s'acc¨¦l¨¨re et la masse glaciaire situ¨¦e en haut du glacier se d¨¦place vers les parties m¨¦diane et inf¨¦rieure. En m¨ºme temps, les parties sup¨¦rieures et inf¨¦rieures du glacier se rapprochent, provoquant un allongement de la langue. Une fois la surge termin¨¦e, la r¨¦g¨¦n¨¦ration d¨¦bute lorsque la glace s'accumule dans la partie de pulsation sup¨¦rieure et que l'extr¨¦mit¨¦ frontale de la partie activ¨¦e bouge graduellement.
Mais il reste une question ¨¤ r¨¦soudre : quelle diff¨¦rence y a-t-il entre un glacier ?normal? et un glacier ? en surge ? et un glacier normal peut-il se transformer en un glacier en surg¨¦? Une chose est s?re, comme je l'ai mentionn¨¦ plus haut, l'activit¨¦ d'un glacier ne provoque pas toujours une surge. Mais le mouvement modifie sa structure et son r¨¦gime : lorsque sa vitesse s'acc¨¦l¨¨re, des crevasses se forment dans lesquelles s'amoncellent des d¨¦bris rocheux et de nouveaux d¨¦p?ts morainiques.
LES CAUSES ET LES M?CANISMES DES SURGES GLACIAIRESG¨¦n¨¦ralement, les surges glaciaires surviennent lorsque les vall¨¦es ¨¦troites ou la couverture morainique retiennent la glace, ce qui provoque une instabilit¨¦. Les observations directes d'un changement dans le mouvement d'un glacier au d¨¦but d'une surge glaciaire sont malheureusement encore tr¨¨s rares et les causes ne sont pas clairement ¨¦tablies. Aujourd'hui, certaines hypoth¨¨ses sont propos¨¦es pour tenter d'en expliquer le m¨¦canisme.
La vitesse d'un glacier augmente soudainement soit ¨¤ cause de l'intensification des forces qui agissent (principalement la gravit¨¦) soit ¨¤ cause de la r¨¦duction de la friction ¨¤ l'int¨¦rieur du glacier et au lit de la montagne. Ces deux processus sont li¨¦s entre eux. Le flux de la glace augmente soudainement apr¨¨s avoir d¨¦pass¨¦ une charge maximale, un ph¨¦nom¨¨ne d? ¨¤ l'accumulation de la glace dans le r¨¦servoir du glacier au cours des ann¨¦es.L'un des facteurs qui augmente le glissement du glacier le long du lit est la formation d'une pellicule d'eau. Des obstacles de petite taille (de plusieurs centim¨¨tres) sur le lit rocheux r¨¦sistent au glissement de la glace jusqu'¨¤ ce qu'elle fonde et forme une pellicule d'eau ¨¦gale au volume des obstacles. Les glaciers avancent alors soudain lorsqu'une couche de neige de 25 ¨¤ 50 m¨¨tres d'¨¦paisseur s'accumule peu ¨¤ peu sur la surface, d¨¦passant la masse critique d'un glacier et provoquant son glissement sur une nappe d'eau. Plus le glacier est ¨¦pais, plus la coul¨¦e de glace aura des difficult¨¦s ¨¤ p¨¦n¨¦trer dans les parties inf¨¦rieures, tandis que le flux g¨¦othermique reste inchang¨¦. Une surge provoque ¨¦galement une diminution de l'¨¦paisseur du glacier et les temp¨¦ratures ¨¤ sa base tombent au-dessous de z¨¦ro, ce qui ralentit son mouvement.
L'acc¨¦l¨¦ration de la vitesse des glaciers peut ¨¦galement s'expliquer par l'apparition de zones creuses, remplies d'eau, entre la glace et le lit du glacier, qui sont sous pression; la glace bouge au-dessus des vires du glacier et le long des irr¨¦gularit¨¦s du lit d? ¨¤ la fonte et au regel de l'eau fondue, ainsi qu'¨¤ la d¨¦formation plastique de la glace.
Ä¢¹½ÊÓƵE CATASTROPHE DANS LE CAUCASE Le Kolka, un petit glacier de 3 km de long situ¨¦ sur le versant nord de la montagne de Kazbek, l'un des sommets les plus hauts du Caucase, fait partie de la cat¨¦gorie des surges glaciaires. Il a avanc¨¦ en 1902, puis de nouveau en 1969 o¨´ il a doubl¨¦ de taille et provoqu¨¦ une coul¨¦e ¨¦paisse de boue et des ¨¦boulis de roches gel¨¦es. Selon les pr¨¦visions, une surge glaciaire devait avoir lieu dans les ann¨¦es 2030. Elle s'est produite bien avant.
Le 20 septembre 2002, d'immenses masses de glace, d'eau et de roches ont d¨¦val¨¦ une partie de la vall¨¦e jusqu'¨¤ la cr¨ºte de la montagne de Skalisty, formant un lac et un barrage de 100 m d'¨¦paisseur et de 4 km de long (fig. 3). Pr¨¨s de 110 millions de m¨¨tres cubes de glace ont couvert les gorges ¨¦troites de la vall¨¦e. Sous la pression, le barrage a rapidement c¨¦d¨¦ et cette masse de glace a d¨¦val¨¦ le versant par ?vagues? (fig. 3), d¨¦posant des blocs de glace et de roches qui ont form¨¦ une barre de 100 ¨¤ 140 m¨¨tres au-dessus du lit de la rivi¨¨re. Plus loin, une coul¨¦e de boue ¨¦paisse charriant des blocs de glace a parcouru 12 km causant d'importants d¨¦g?ts et tuant 130 personnes1.
Suite ¨¤ ce ph¨¦nom¨¨ne inattendu, on s'est int¨¦ress¨¦ de plus pr¨¨s au cirque glaciaire (une d¨¦pression de forme circulaire sur le versant des montagnes). Il s'est av¨¦r¨¦ que le glacier ¨¦tait compl¨¨tement sorti de son lit. Un ph¨¦nom¨¨ne d'une telle intensit¨¦ n'avait jamais ¨¦t¨¦ observ¨¦ nulle part ailleurs, car le Kolka n'¨¦tait pas un glacier suspendu : il ¨¦tait situ¨¦ dans un cirque et comportait une l¨¦g¨¨re pente de surface de 7 ¨¤ 9°. Un tel ph¨¦nom¨¨ne n'a pu se produire que par l'accumulation d'un important volume d'eau sous le glacier d? ¨¤ la fonte anormale de la glace et de la neige dans la r¨¦gion alpine du Caucase quatre ans auparavant. Une eau abondante sur les pentes voisines et l'¨¦paisseur de la glace avaient pr¨¦par¨¦ le glacier ¨¤ une nouvelle catastrophe, avec une avalanche de glace et de roches conjug¨¦e ¨¤ des ¨¦v¨¦nements volcaniques et s¨¦ismiques.
Cette catastrophe a d¨¦montr¨¦ la n¨¦cessit¨¦ de surveiller et d'observer en permanence les mouvements rapides des glaciers.
LA SURVEILLANCE DES GLACIERSOn a remarqu¨¦ certains changements avant la survenue d'une surge glaciaire: la langue du glacier prend la forme d'une goutte d'eau; des lignes de faille et des zones de glace broy¨¦e apparaissent sur les bords du glacier; des crevasses se forment; la langue s'¨¦tire et atteint d'autres glaciers; et des pentes de la montagne et des lacs se forment. Apr¨¨s une surge glaciaire, l'extr¨¦mit¨¦ sup¨¦rieure de la langue est un amas chaotique de blocs de glace.
Les photos prises par satellite et les observations a¨¦riennes et terrestres sont sp¨¦cialement importantes pour ¨¦tudier et observer les surges glaciaires. Je me suis familiaris¨¦ avec ce ph¨¦nom¨¨ne dans le Pamir o¨´ de nombreux glaciers ont avanc¨¦ entre 1972 et 1977. ? l'aide des photos prises par satellite et les stations mises en orbite, plus de 20 surges ont ¨¦t¨¦ d¨¦couvertes entre les ann¨¦es 1960 et 1990 dans la cha¨ªne du Pamir en Asie Centrale.
Un inventaire des surges glaciaires dans le Pamir a ¨¦t¨¦ publi¨¦ il y a dix ans2, ¨¤ partir d'¨¦tudes r¨¦alis¨¦es entre 1971 et 1991 uniquement par des satellites russes. Au total, 630 glaciers montrant des signes d'instabilit¨¦ ont ¨¦t¨¦ d¨¦couverts dans cette r¨¦gion, y compris 51 avec des larges surges fixes, 215 montrant des signes d'activit¨¦ et 464 montrant des signes de surges pass¨¦es ou d'activit¨¦ instable.
Je propose d'¨¦tablir, ¨¤ partir d'observations terrestres, a¨¦riennes et spatiales, un syst¨¨me de surveillance des changements de la taille et de la forme des surges glaciaires et de leur dynamique3. Les observations terrestres comprennent l'¨¦tablissement des mesures de fluctuations des glaciers ¨¤ l'aide des m¨¦thodes g¨¦od¨¦tiques, la mise en place de stations m¨¦t¨¦orologiques pour l'¨¦tude des glaciers et la r¨¦alisation d'¨¦tudes sur le terrain. Les observations a¨¦riennes comprennent la surveillance a¨¦rienne et les relev¨¦s a¨¦rophotogramm¨¦triques p¨¦riodiques ¨¤ distance. Les observations spatiales comprennent les photos prises par satellite avec une r¨¦solution de 15 ¨¤ 20 m. Actuellement, ces informations sont fournies par le radiom¨¨tre aster (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), r¨¦sultat d'une coop¨¦ration entre la NASA et le Japon, install¨¦ ¨¤ bord du satellite Terra; par le satellite Landsat 7; ainsi que par la section russe de la Station spatiale internationale o¨´ les cosmonautes photographient les glaciers.
Pendant le r¨¦chauffement climatique, les surges de certains glaciers sont un ph¨¦nom¨¨ne auquel nous n'avons pas encore trouv¨¦ de solutions et qui n¨¦cessite une recherche nationale et internationale.
Il faut souligner que le changement climatiques est un ph¨¦nom¨¨ne tr¨¨s difficile ¨¤ comprendre et qu'il n'est toujours pas possible de savoir quels facteurs-naturels ou anthropiques-au cours des derni¨¨res d¨¦cennies sont ¨¤ l'origine du r¨¦chauffement. Il reste encore de nombreuses incertitudes. Les estimations du GIEC sont tr¨¨s larges et ne peuvent donc pr¨¦voir avec certitude l'¨¦mergence d'un ?ge glaciaire sur Terre-du moins pas dans les d¨¦cennies ou les si¨¨cles ¨¤ venir.
Notes1 Kotlyakov V.M., Rototaeva O.V., Desinov L.V., Osokin N.I. Causes and effects of a catastrophic surge of Kolka Glacier in the Central Caucasus/Zeitschrift f¨¹r Gletscherkunde und Glazialgrologie, 2004, Bd. 38, Ht. 2, s. 117-128.
2 O sipova G.B., Tsvetkov D.G., Rudak M.S. Inventory of the Pamirs surging glaciers/Data of Glaciological Studies, 1998, issue 85, pp. 3-136 [en russe].
3 Kotlyakov V.M., Osipova G.V., Tsvetkov D.G. Monitoring surging glaciers of the Pamirs, Central Asia from space/Annals of Glaciology, 2008, vol. 48, pp. 125-133.
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