Les glaciers à crues : quand les glaciers accélèrent brusquement
Dans le paysage normalement lent et prévisible des glaciers, certains se comportent de façon radicalement différente de leurs voisins. Un glacier à crues, ou glacier surgeant, peut rester presque immobile pendant des décennies, accumulant de la masse dans sa zone d'alimentation, puis soudainement s'emballer à une vitesse dix, cinquante, voire cent fois supérieure à sa vitesse normale, avançant de plusieurs kilomètres en quelques mois. Ces épisodes spectaculaires, appelés crues glaciaires ou surges, ont longtemps déconcerté les glaciologues car ils semblent défier les relations habituelles entre la masse d'un glacier et sa vitesse d'écoulement.
Les glaciers à crues représentent environ un pour cent des glaciers du monde, mais leur répartition géographique est loin d'être aléatoire. Ils sont concentrés dans quelques régions précises : l'archipel du Svalbard, l'Alaska et le Yukon (notamment dans les massifs Saint-Elias et Wrangell), le Karakoram au Pakistan et en Inde, l'Islande et quelques secteurs de l'Himalaya. Cette distribution géographique est l'un des indices qui ont permis aux chercheurs d'identifier les conditions propices aux surges.
L'anatomie d'une crue glaciaire
Une crue glaciaire typique se déroule en deux phases bien distinctes. La phase de quiescence, qui peut durer entre vingt et cent ans selon les glaciers, est une période de comportement apparemment normal : le glacier s'écoule lentement, perdant de la masse dans sa zone d'ablation et ne se renouvelant qu'imparfaitement depuis sa zone d'alimentation. Au cours de cette phase, la masse glaciaire tend à se redistribuer vers l'amont, s'accumulant dans le bassin d'alimentation.
La phase de crue proprement dite commence abruptement. La surface du glacier, jusqu'alors calme, se couvre de crevasses profondes et irrégulières qui témoignent des déformations intenses liées à l'accélération de l'écoulement. Le front du glacier avance rapidement, repoussant parfois des moraines frontales de plusieurs kilomètres en quelques mois. Des structures de glace foliation et des plissements glaciaires apparaissent dans la glace déformée. La surface du bassin d'alimentation s'abaisse considérablement tandis que la zone d'ablation reçoit une masse de glace qui compense les pertes par fonte.
Une crue peut durer de quelques mois à plusieurs années. À son terme, le glacier retrouve une vitesse normale, et un nouveau cycle de quiescence commence.
Les mécanismes physiques des surges
Deux grandes théories mécaniques s'affrontent pour expliquer les surges, et il est probable que les deux décrivent en réalité des phénomènes distincts observés dans des régions différentes.
La théorie thermique, développée notamment par les travaux sur les glaciers islandais et svalbardiens, propose que les surges sont déclenchées par des transitions de régime thermique à la base du glacier. Durant la phase de quiescence, la base du glacier est froide et gelée au substrat ; le glacier est maintenu en place par son ancrage thermal. À mesure que la chaleur géothermale et la déformation interne de la glace s'accumulent, la base peut atteindre le point de fusion. La glace basale fond, libérant de l'eau qui lubrifie le contact glace-roche et déclenche un glissement rapide. L'accélération du glissement produit à son tour plus de chaleur de friction, entretenant un emballement thermique. À la fin de la crue, le drainage de l'eau basale et le refroidissement par le contact avec l'air froid restaurent les conditions froides et gelées de la base.
La théorie hydrologique, mieux adaptée aux glaciers tempérés d'Alaska, propose que les surges sont contrôlées par des transitions dans le système de drainage sous-glaciaire. Pendant la quiescence, l'eau basale est drainée efficacement par un réseau de canaux bien développés. Lors du déclenchement d'une crue, ce réseau de canaux se fragmente et est remplacé par un système distribué de cavités et de films d'eau à haute pression, qui lubrifient beaucoup plus efficacement la base. L'eau sous haute pression soulève la glace au-dessus du substrat, réduisant la friction et permettant une accélération spectaculaire.
Des exemples emblématiques dans le monde
Le glacier Variegated en Alaska est l'un des glaciers à crues les mieux documentés au monde. Sa crue de 1982-1983 a été observée presque en temps réel par une équipe de glaciologues de l'université de Washington, qui ont pu mesurer l'évolution de la vitesse, de la pression d'eau basale et de la surface du glacier tout au long de l'épisode. Ces données constituent encore aujourd'hui un ensemble de référence pour les modèles de crues.
Dans le Karakoram pakistanais, les crues glaciaires sont particulièrement fréquentes. Le glacier Karakoram concentre une densité exceptionnelle de glaciers à crues, dont le comportement a été étudié intensivement après qu'une crue du glacier Khurdopin a créé un lac de barrage menaçant les villages en aval. Les glaciers du Karakoram présentent la particularité d'avoir montré une stabilité ou même une légère croissance dans les années récentes, en contraste avec la majorité des glaciers mondiaux, et les surges y sont une composante normale de la dynamique glaciaire.
Découvrez sur notre carte les régions du monde où les glaciers à crues sont les plus documentés, du Svalbard au Karakoram.
Impact des surges sur les populations locales
Les crues glaciaires peuvent avoir des conséquences directes sur les populations et les infrastructures situées en aval ou à proximité des glaciers concernés. L'avance rapide du front peut détruire des pâturages, des routes ou des constructions. Plus sérieusement, une crue peut bloquer une vallée fluviale, créant un lac de barrage glaciaire qui constitue un risque de vidange soudaine (GLOF) une fois la crue terminée.
Au Pakistan, le glacier Khumdan a créé à plusieurs reprises des lacs de barrage sur la rivière Shyok qui ont ensuite produit des inondations dévastatrices. Des événements similaires ont touché des vallées du Pamir, du Caucase et de l'Hindou Kouch.
La surveillance des glaciers à crues fait aujourd'hui appel aux techniques d'interférométrie radar satellitaire, qui permet de détecter des déplacements de quelques centimètres à la surface des glaciers. Cette technique a révélé de nombreux épisodes de surge de faible amplitude qui n'avaient pas été détectés par les méthodes classiques, suggérant que les crues sont un phénomène plus continu et graduel que ne le laissait penser l'observation au sol.
Les surges dans un contexte climatique changeant
La question de l'influence du changement climatique sur la fréquence et l'intensité des crues glaciaires est complexe. Si l'on pourrait intuitivement penser que la fonte accélérée des glaciers devrait favoriser les conditions de surge, la réalité est plus nuancée. L'amincissement des glaciers modifie les conditions de pression et de contrainte à leur base, et peut modifier les seuils qui déclenchent les transitions de régime.
Certains chercheurs ont suggéré que le déclin général de la masse des glaciers au Svalbard pourrait à terme réduire la fréquence des surges dans cette région, en dessous d'un seuil de masse critique nécessaire au déclenchement du mécanisme thermique. D'autres observent que les glaciers du Karakoram, dans une région où les précipitations en altitude ont légèrement augmenté, maintiennent leur activité de surge. La relation entre climat et surges reste l'un des problèmes ouverts de la glaciologie moderne.