La région de l’Himalaya étudiée par les chercheurs des universités de Bristol (Royaume-Uni) et de l’État de l’Arizona (États-Unis) est une terre d’extrêmes avec une topographie accidentée disséquant les bas-reliefs, des précipitations allant de 0,7 mètre à 6 mètres par an et des taux d’érosion qui varient de plus de deux ordres de grandeur. © A. Heimsath, Université de l’État de l’Arizona
Planète

Comment la pluie déplace les montagnes ?

ActualitéClassé sous :climatologie , Géologie , CNRS

Les scientifiques pensent depuis longtemps que la pluie a un effet sur l'évolution des paysages de montagne. Ils restaient pourtant incapables d'expliquer comment et pourquoi même les chaînes de montagnes les plus imposantes semblent plier sous la volonté de quelques gouttes d'eau. Aujourd'hui, des chercheurs proposent une explication.

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Le fascinant monde des nuages  Regardez passer les nuages : il en est de toutes les formes. Nous vous en montrons ici quelques-uns, qui résident à différents « étages », comme disent les météorologues. 

L'effet des précipitations sur l'évolution des paysages montagneux fait débat parmi les géologues. Mais de nouvelles recherches menées par des chercheurs des universités de Bristol (Royaume-Uni) et de l'État de l'Arizona (États-Unis) font clairement apparaître l'impact de la pluie sur les montagnes. De quoi mieux comprendre comment les monts et les vallées se sont développés sur des millions d'années.

Les chercheurs se sont concentrés sur la plus imposante des chaînes de montagnes de notre Planète : l'Himalaya. « Notre principale motivation était de parvenir à une meilleure compréhension de la façon dont les régimes de précipitations actuels et passés sculptent la topographie et influencent potentiellement le schéma et le taux de soulèvement tectonique », explique Kelin Whipple, chercheur, dans un communiqué de l’université de l’État de l’Arizona.

Pour calculer la vitesse d'érosion des paysages, les chercheurs se sont appuyés sur une sorte d'horloge cosmique. Lorsqu'une particule venue de l'espace frappe les grains de sable sur les pentes des montagnes, en effet, certains atomes peuvent se transformer en un élément rare. Et en comptant le nombre d'atomes de cet élément, il est possible de déduire depuis combien de temps le sable est resté sur les pentes.

Les chercheurs ont travaillé sur l’Himalaya central et oriental du Bhoutan et du Népal, car cette région du monde est parmi celles pour lesquelles on dispose du plus grand nombre d’échantillons et d’études de taux d’érosion. Ils ont parcouru la nature sauvage pour rejoindre des régions soigneusement sélectionnées et recueillir de nouveaux échantillons significatifs. © A. Heimsath, Université de l’État de l’Arizona

Déterminer l’impact du réchauffement climatique sur les montagnes

Une fois les taux d’érosion de toute la chaîne de montagnes établis, les chercheurs peuvent les comparer aux variations des pentes des rivières et des précipitations. Cependant, une telle comparaison est extrêmement délicate, car chaque point de données est très difficile à produire. L'interprétation statistique de l'ensemble des données est également compliquée. Pour arriver à une conclusion valable, les chercheurs ont alors combiné des techniques de régression avec des modèles numériques.

« Nos résultats montrent à quel point il est essentiel de tenir compte des précipitations lors de l'évaluation des schémas d'activité tectonique. Ils constituent également un pas en avant essentiel pour déterminer dans quelle mesure le paysage montagneux peut être contrôlé par l'érosion climatique à la surface », note Kelin Whipple.

Au-delà de son aspect théorique, cette étude est également importante d'un point de vue pratique. Elle pourrait aider à mieux prévoir l'impact possible du changement climatique sur les paysages et sur les sociétés - et les centaines de millions de personnes qui les composent - installées dans les régions montagneuses, notamment. Les variations des taux d'érosion dues aux précipitations peuvent en effet entraîner des différences importantes dans les instabilités et les aléas liés au paysage. Dans l'Himalaya, cela pourrait se traduire par une mise en péril de projets hydroélectriques, par une augmentation du risque de coulées ou de glissements de terrain ou encore par des inondations accrues.

Pour en savoir plus

Quand les nuages déplacent les montagnes...

L'influence du climat sur la formation des montagnes et leur évolution tectonique est une vieille idée. Elle vient d'être validée par une belle expérience de laboratoire, menée par Stéphane Bonnet de Géosciences Rennes, sur des maquettes de montagnes. Basée sur des critères inédits, l'hypothèse a pu être vérifiée dans les Andes.

Article de Grégoire Macqueron paru le 26/11/2009

Expérience d'érosion d'un relief en laboratoire, créé par le ruissellement de précipitations artificielles. © Géosciences Rennes (Insu-CNRS/Rennes 1)

La présence de montagnes modifie les conditions climatiques d'un lieu. Si la variation d'altitude affecte bien évidemment les températures, d'autres effets peuvent entrer en ligne de compte : l'effet orographique et l'effet de Foehn.

L'effet orographique est la conséquence d'une chaîne de montagnes sur la circulation des masses d'air. Lorsqu'une chaîne de montagnes est perpendiculaire aux vents dominants et d'altitude suffisamment élevée, elle perturbe les circulations atmosphériques, qui s'élèvent au-dessus d'elle. Cet effet orographique engendre l'effet de Foehn, d'ordre climatique.

En effet, l'élévation des masses d'air en altitude provoque leur refroidissement et donc la précipitation de son eau, accompagnée d'un réchauffement : la condensation de l'eau dégage de l'énergie. A l'inverse, de l'autre côté, les masses d'air asséchées mais échauffées redescendent, provoquant un climat plus sec et plus chaud.

Cliquer pour agrandir. Schéma de l’effet orographique qui provoque l’effet de Foehn. Le versant face aux vents dominants est caractérisé par un climat humide et froid, celui de l’autre côté possède un climat sec et chaud. © Pierre cb, domaine public

Le contraste climatique, et plus particulièrement hydrologique, de part et d'autre de la ligne de crête devrait, selon les modèles, créer une différence des vitesses d'érosion entre chaque face de la chaîne de montagne et donc faire migrer la ligne de crête.

Mais comment le vérifier ? Impossible de se planter en face des montagnes et d'attendre... Il faut donc trouver des critères qui prouvent et caractérisent ce phénomène.

Une montagne.... minuscule

Stéphane Bonnet a créé un modèle réduit en laboratoire pour étudier l'érosion de mini-reliefs artificiels. Alors que l'équivalent d'un soulèvement tectonique est appliqué au modèle, les très fines précipitations produites artificiellement génèrent une migration de la ligne de partage des eaux (shrinking) qui subdivise les bassins versants (splitting) de la face aride. Chacun forme alors deux bassins versants indépendants. La réorganisation des réseaux de rivières qui en découle se fait en stades évolutifs.

En haut, l’observation expérimentale des effets du climat sur la ligne de crête montre une migration de celle-ci vers la face aride. En bas, on peut voir la séparation des cours d’eau et la multiplication des bassins versants au cours du temps. © Géosciences Rennes (Insu-CNRS/Rennes 1)

L'expérience montre que le degré de division des réseaux hydrographiques et des bassins versants de la face aride est fonction de la migration de la crête d'une chaîne de montagnes. Non pris en compte jusque-là, ce paramètre caractérise donc l'évolution des montagnes, en sus des phénomènes d'orogenèse déjà reconnus.

En conséquence, l'étude géomorphologique des bassins versants et de leurs réseaux hydrographiques peuvent servir de critères et caractériser la migration de la ligne de crête. Ces expérimentations ont été corroborées par l'observation des stades évolutifs constatés au niveau d'un relief tectoniquement actif du front est des Andes, la Sierra del Aconquija.

Les calculs ont montré que la ligne de crête de ce relief migrait à une vitesse de l'ordre du millimètre par an depuis 3 millions d'années. C'est donc bien prouvé, le climat affecte de manière quantifiable la géométrie et la cinématique des structures tectoniques responsablent de l'orogénèse.

En d'autres termes, les nuages déplacent bien les montagnes !

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !