Les glaciers tropicaux - 29/04/2007
Les glaciers tropicaux, qui couvrent environ 2 800 km2, représentent moins de 5% des glaciers de montagne du monde. La quasi totalité d'entre eux se situe dans les Andes. A la différence de leurs homologues alpins, les glaciers andins sont souvent petits, d'une taille inférieure à 5 km2 . Pour les peuples anciens des Andes qui les vénéraient, ils étaient à l'origine de l'eau et les maîtres du temps qu'il fait.
Petit glacier à environ 4800 m d'altitude, au pied du Huayna Potosi (6088 m, Cordillère de La Paz), province de Murillo, Bolivie. © IRD/Joyce Wirrmann.
Les glaciers tropicaux, qui couvrent environ 2 800 km2, représentent moins de 5% des glaciers de montagne du monde. La quasi totalité d'entre eux se situe dans les Andes. A la différence de leurs homologues alpins, les glaciers andins sont souvent petits, d'une taille inférieure à 5 km2 . Pour les peuples anciens des Andes qui les vénéraient, ils étaient à l'origine de l'eau et les maîtres du temps qu'il fait.
Réservoirs naturels, les glaciers andins régulent le régime des cours d'eau pendant la saison sèche. Mais, par leur situation particulière sous les tropiques et leur taille réduite, ils sont très sensibles aux changements du climat et connaissent, depuis 20 ans, un recul inquiétant. Au début des années 1990, des hydrologues et des glaciologues de l'IRD sont partis à la conquête des sommets des Andes.
L'Illimani, une barrière blanche au-dessus de l'Altiplano bolivien. © IRD/Bernard Francou.
Là, ils ont mis en place, avec leurs partenaires andins, un réseau de surveillance de glaciers et de bassins versants pour l'étude de la variabilité hydrologique et climatique en haute altitude sous les tropiques. Avec cette plate-forme scientifique unique en son genre, ils cherchent à comprendre la récente évolution des glaciers et à en évaluer les conséquences sur la disponibilité en eau.
Les glaciers, les cours d'eau et les lacs de l'Altiplano gardent la trace , sur plusieurs millénaires, des changements globaux avec un très haut degré de résolution.
Les glaciers andins constituent des sites stratégiques pour étudier et comprendre les changements du climat.
Par leur altitude tout d'abord : ils atteignent la moyenne troposphère, rarement accessible à des mesures directes, où s'effectuent d'importants transferts de chaleur et d'humidité. Par leur latitude également : ils sont situés sous les tropiques, région de très fortes interactions entre l'océan et l'atmosphère, qui contrôle une grande partie de la circulation atmosphérique mondiale. Enfin, ces glaciers sont extrêmement sensibles aux variations climatiques. En effet, contrairement à leurs homologues alpins, préservés par un épais manteau de neige, ils sont soumis en permanence à un régime d'ablation et réagissent donc très vite au moindre soubresaut du climat.
Glacier de Chacaltaya (5300 m) en Bolivie : remise en place des balises de bilan. © IRD/Bernard Francou.
Toutes ces raisons ont conduit l'IRD et des instituts de recherche andins à déployer, sur des glaciers en Bolivie, en Equateur et au Pérou, un réseau d'observation unique dans l'hémisphère Sud. Les informations enregistrées par les stations météorologiques permettent de suivre leur évolution.
Station micrométéorologique sur le glacier 15 de l'Antizana (4860 m) pour l'analyse du bilan d'énergie. Equateur. © IRD/Bernard Francou
Ces recherches tentent d'éclairer le fonctionnement futur des bassins versants englacés, dans un contexte de changements climatiques naturels et anthropiques, afin de prévoir l'avenir des ressources en eau qui leur sont liées. Les glaciers des Andes, particulièrement sensibles aux variations climatiques, dont le phénomène El Niño, présentent un recul accéléré depuis le début des années 1980.
Plus à l'aval, les eaux de fonte de ces glaciers sont bien souvent la principale ressource disponible pour l'énergie hydraulique, les eaux urbaines, minières et agricoles.
Entreposage des carottes dans une cave improvisée à 6350 m : éviter à tout prix qu'elles fondent.. Illimani, Bolivie. © IRD/Bernard Francou.
Des carottages profonds, menés avec l'IRD en Bolivie, au Chili, en Equateur, et prochainement au Pérou, permettent d'extraire des archives de glace qui fournissent des séries climatiques à haute résolution sur plusieurs milliers d'années.
Camp 2 ou site de carottage, à 6350 m : tentes enfoncées dans la neige pour les protéger du vent. Illimani, Bolivie. © IRD/Bernard Francou.
Mais comment faire parler les échantillons ramenés gelés pour analyse à des laboratoires français et européens partenaires. Actuellement, les chercheurs de l'IRD, du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement de Grenoble et du Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement de Saclay se penchent sur les 137 mètres de l'une des carottes prélevées en 1999 sur l'Illimani en Bolivie, à 6350 m d'altitude.
Ambiance de travail dans une des deux tentes de carottage : le carottier et la découpe de glace en carottes de 70 cm prêtes à être emballées dans leur gaine de plastique numérotée. Illimani, Bolivie. © IRD/Bernard Francou.
Il leur faut tout d'abord dater les différentes strates de glace, depuis la surface jusqu'à la base de la carotte qui reposait sur le lit rocheux. La datation peut être obtenue grâce aux traceurs isotopiques (deutérium et oxygène 18) ou chimiques (chlorures, sulfates, etc.) à la conductivité électrique, au nombre et à la taille des poussières.
Une des 210 carottes présentées par Ulrich Schotterer (isotopiste). Illimani, Bolivie. © IRD/Bernard Francou..
La comparaison de ces traceurs permet de compter les cycles saisonniers qui, dans cette région des Andes, présentent l'avantage d'être très contrastés.
La glace se charge de petits cailloux à l'approche du bedrock, vers 136 m de profondeur. Illimani, Bolivie.
© IRD/Bernard Francou.
Des datations absolues peuvent également être réalisées, notamment à l'aide du carbone 14 contenu dans certains éléments organiques (pollens, insectes, etc.).
La carotte de l'Illimani ne semble pas renfermer de débris carbonés. Les scientifiques ont pu dater les cents premiers mètres, soit une archive de 200 ans, en identifiant des traces (conductivité, poussières, minéralogie...) de cinq éruptions volcaniques dont les dates étaient connues et grâce à un pic de radioactivité lié à de nombreux essais thermonucléaires dans l'atmosphère vers 1964.
Pour le fond de la carotte, une première information indiquerait une période d'intense refroidissement qui correspondrait à la fin de la dernière glaciation. La carotte aurait alors 12 000 ans.
Détail d'un sommet de l'Illimani, Bolivie. © IRD/Denis Wirrmann.
Sur les premières dizaines de mètres des carottes, peu déformées par le poids de la glace, l'épaisseur des couches annuelles conduit à évaluer les volumes de neige accumulés. Les constituants chimiques et physiques offrent, ensuite, des indications sur les conditions atmosphériques locales lors des précipitations. Les quantités de poussières et leur diamètre, les chlorures, les nitrates ou les sulfates peuvent fournir des informations sur l'environnement comme l'état de la couverture végétale ou l'intensité et la direction des vents.
Grâce à ces différents éléments, les chercheurs espèrent reconstituer, à terme, les variations d'intensité et de fréquence des grandes oscillations climatiques, de type El Niño, au cours des derniers millénaires.
L'IRD étudie la dynamique de l'eau dans les différents compartiments du cycle hydrologique de bassins versants d'altitude, en relation avec le climat. Pour comprendre les processus hydrologiques dans les montagnes tropicales et leurs réactions aux forçages climatiques, il faut évaluer les temps de séjour et de transfert dans les différents compartiments, tant superficiels (glacier, rivière, lac) que souterrains, en fonction du régime des pluies, de l'évaporation ou sublimation de neige. Dans la représentation des bassins versants d'altitude, les glaciers constituent des réservoirs d'eau dont le débit, très lié aux conditions énergétiques, dépend peu des précipitations. Vu la faible taille des glaciers et leur morphologie, il faut prendre en compte les précipitations solides (neige) et liquides (pluie) sur les parties non englacées pour comprendre les écoulements à l'aval des bassins versants d'altitude.
Cordillère Blanche, Laguna Artesonraju (4600 m), Pérou.
© IRD/Bernard Pouyaud.
La redistribution des précipitations dans les différents compartiments du bilan hydrologique (évaporation, sublimation, stockage, écoulements rapide ou retardé, etc.) est induite par le forçage climatique et également fonction du milieu récepteur.
Le but de ces recherches est d'introduire dans un modèle hydrologique les connaissances déjà acquises par l'IRD pour expliquer les fluctuations lacustres majeures que l'Altiplano a connu depuis 20 000 ans . Pour connaître l'influence réelle des glaciers sur l'extension des lacs, il faut reconstruire des séries d'oscillations des glaciers et, en parallèle, des séries de hauteurs d'eau dans les lacs.
- Carte blanche à B. Francou
Les glaciers des Tropiques : un enjeu pour l'étude du climat ?
- Livres
- Cadier E. et Pouyaud B. (1998). Variations climatiques et ressources en eau en Amérique du sud : Importance et conséquences des événements El Niño. Bulletin de l'Institut Français d'Etudes Andines (IFEA), n° spécial 27, 3, 341-896. Lima, Pérou. .
- Francou B. (1993). Hautes Montagnes. Passion d'explorations. Editions Masson. 202p. Paris.
- Francou B. et Wagnon, P. (1998). Cordillères andines, sur les hauts sommets de Bolivie, du Pérou et d'Equateur. Editions Glenat. 128p. Grenoble.
- Francou B. , Ramirez E. Caceres B. et Mendoza J. (2000). Glacier evolution in the Tropical Andes during the last decades of the 20th Century : Chacaltaya, Bolivia, and Antizana, Ecuador. Ambio 29(7): 416-422.
- Francou B., Vuille M., Wagnon P., Mendoza J. et Sicart J.-E. (2003). Tropical climate change recorded by a glacier during the last decades of the XXth century: Chacaltaya, Bolivia, 16°S. Journal of Geophysical Research, sous presse.
- Hoffmann G., Ramirez E., Taupin J.D., Francou B., Ribstein P., Delmas R., Dürr H., Gallaire R., Simoes J., Schotterer U., Stievenard M. et Werner M. (2003). Coherent isotope history of Andean ice cores over the last century. Geophysical Research Letters, sous presse.
- Ramirez E., Francou B., Ribstein P., Descloitres M., Guérin R., Mendoza J., Gallaire R., Pouyaud B. et Jordan E. (2001). Small glaciers disappearing in the Tropical Andes. A case study in Bolivia : the Chacaltaya glacier, 16°S. Journal of Glaciology 47(157): 187-194.
- Ribstein P., Tiriau E., Francou B. et Saravia R. (1995). Tropical climate and glacier hydrology: a case study in Bolivia. Journal of Hydrology 165: 221-234.
- Ribstein P., Francou B., Coudrain-Ribstein A. et Mourguiart P. (1995). Eaux, Glaciers et Changements climatiques dans les Andes tropicales. Bulletin de l'Institut Français d'Etudes Andines (IFEA), n° spécial 24, 3, 353-714. Lima, Pérou.
- Wagnon, P., P. Ribstein, J. E. Sicart et B. Francou (2001). Anomalous heat and mass budget of Glaciar Zongo, Bolivia, during the 1997/98 El Niño year. Journal of Glaciology 47(156): 21-28.
- Remerciements à Suds en ligne dont ce dossier est extrait - Voir les dossiers thématiques de l'IRD
