Pourquoi les glaciers alpins fondent ?

Au cours du XX^è siècle, les glaciers alpins ont subi un net recul. Essentiellement attribuée à l’augmentation de la fonte de neige et de glace qui se produit chaque été, la perte de masse des glaciers s’est intensifiée ces quarante dernières années et a même battu de nouveaux records (2003, 2009, 2011).
En collaboration avec le Centre d’études de la neige et l’Institut de Géosciences de l’Environnement, des scientifiques du centre INRAE de Grenoble ont cherché à identifier les causes de ces fontes extrêmes afin de mieux appréhender l’évolution des glaciers. Pour cela, l’équipe s’est appuyée sur une base de données pour le moins remarquable : une série de mesures des bilans de masse réalisées depuis 1949 sur le glacier de Sarennes, situéà 2850 mètres d’altitude dans le massif des Grandes Rousses. Initié par des ingénieurs des Eaux et Forêts et géré depuis 1971 par Irstea, devenu INRAE en 2020, ce suivi fournit aujourd’hui l’une des plus longues séries mondiales de bilans de masse de glacier. Elle a d’ailleurs été intégrée au réseau du service national d’observation GLACIOCLIM qui alimente les mesures sur des glaciers de référence pour évaluer l’impact du changement climatique.

Dissocier les fontes extrêmes de la tendance globale des fontes

Grâce à cette précieuse base de données, les chercheurs ont dans un premier temps étudié l’évolution à long terme du glacier de Sarennes et ont confirmé une fonte de plus en plus importante d’année en année. Mais ils sont allés plus loin : ils se sont intéressés aux fontes extrêmes, c’est-à-dire intenses et rares. Leur but : identifier les fontes réellement exceptionnelles, en les dissociant de la tendance à long terme qui montre une hausse des moyennes de fonte liée au réchauffement climatique. « Pour cela, nous avons utilisé des méthodes statistiques qui ont été développées dans notre laboratoire pour étudier les avalanches. Ces méthodes prennent en compte les valeurs extrêmes et intègrent notamment des méthodes de calcul des périodes de retour (probabilité de récurrence d’un évènement d’une intensité donnée) », précise Emmanuel Thibert, ingénieur de recherche à INRAE. Un travail original qui a permis pour la première fois de qualifier les fontes effectivement exceptionnelles.

À l’interface glacier-atmosphère, les causes profondes des fontes

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 :

• 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, liés à l’évaporation de la glace ou, à l’inverse, à la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique au contact du glacier.

Concrètement, à 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 sur la même période (fournies par Météo France), ils ont pu relier les fontes - exceptionnelles ou inhérentes à la tendance à long terme - aux types de flux énergétiques. « Nous avons montré 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 fontes extrêmes sont essentiellement dues au rayonnement solaire, tandis que les fontes "communes" s’expliquent par l’augmentation du rayonnement infrarouge, mais aussi par la réduction du phénomène d’évaporation de la glace en surface du glacier », précise le chercheur.

Et ce dernier point constitue un résultat plutôt inattendu : avec le réchauffement de l’air, on s'attendrait à ce que la glace s’évapore de plus en plus. Mais ce processus est en fait contrebalancé. Plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau qui, au contact du glacier, limite l’évaporation. Bilan : comme l’évaporation est un processus consommant beaucoup d’énergie, sa limitation rend davantage d’énergie disponible pour la fonte.
Inattendu, ce résultat est aussi très important. 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 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.