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Bilan énergétique d'un glacier alpin

Comment estimer l'évolution d'un glacier par des mesures et des calculs scientifiques ? Voir descriptif détaillé

Bilan énergétique d'un glacier alpin

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Introduction

Cette étude a pour but d’étudier l’existence d’un glacier alpin, le glacier du Folly, sur le plan micro-climatique, topographique, géographique et historique, afin de comprendre sa présence sous la limite naturelle moyenne des glaciers à cette latitude ainsi que son évolution dans le temps.

Le Projet

A. INTRODUCTION

Le glacier du Folly se trouve à une altitude comprise entre 2’350 mètres et 2’600 mètres. Ces valeurs se trouvent en dessous de la moyenne alpine de la ligne d’équilibre, qui correspond à la limite entre la zone de recharge et la zone d’ablation du glacier. La ligne d’équilibre se situant entre 2’800 mètres et 2’900 mètres, suivant les régions et les expositions. L’intérêt a été d’étudier les 200 à 300 mètres qui séparent le glacier de cette limite. En considérant un gradient de 0.7 °C par 100 mètres à cette altitude, il y a donc une lacune de température dans cette zone qui peut aller jusqu’à 2.1 °C .
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B. DEVELOPPEMENT :

Les facteurs climatiques tels que le rayonnement global incliné, le rayonnement infrarouge, les précipitations, la convection et l’évaporation ont été étudiés pendant la période estivale 2003, soit du 25 avril au 30 septembre. Ces deux dernières valeurs ont été calculées à partir de diverses mesures effectuées sur le terrain comme la surface, la température, l’épaisseur de neige, l’albédo ainsi que les mesures d’ombrage du site. A cela, a été ajoutée une analyse des données de stations météorologiques, une analyse des relevés météorologiques de Météo Suisse et de Météo France et une étude historique et cartographique auprès des archives communales de Samoëns.

L’ensemble des résultats a été traité pour permettre de calculer le bilan énergétique du glacier pendant l’été 2003 et de le comparer au bilan énergétique d’un été standard normé par les organismes météorologiques. Les valeurs normées correspondent à une moyenne des valeurs entre 1960 et 1990.

Les résultats du bilan correspondaient bien aux mesures effectuées sur le terrain, en effet, les observations sur la fonte du manteau neigeux concordaient avec le calcul déduit du bilan. Ces résultats ont démontré que ce glacier ne fait pas exception à la règle ; sa disparition n’est plus qu’une question de temps. Des valeurs calculées, on peut conclure que l’été 2003 a été catastrophique pour le glacier. Il a perdu presque 24 % de sa surface en un an et plus de trois mètres d’épaisseur de glace. Il a ainsi été démontré que le Glacier du Folly ne possède aucun microclimat exceptionnel. Sa présence à cette altitude a été expliquée par son emplacement géographique : il se trouve au pied de l’un des premiers reliefs de hautes altitudes dans l’axe Ouest-Est ‘les Avoudrues’, permettant ainsi aux perturbations de s’y accrocher. Ce phénomène augmente la quantité de précipitations sur le versant du glacier.  

De plus, son orientation Nord-Ouest lui a conféré un ensoleillement faible favorisant un ralentissement de sa fonte.

De ce fait, l’étude s’est orientée sur son évolution future. Pour ce faire, une comparaison des pertes pour un été avec des valeurs normées et pour différents types de recouvrement neigeux le 25 avril (1 [m], 1.5 [m] et 2 [m]) a été réalisée. Afin de mieux comprendre les différentes pertes de masse et l’espérance de vie du glacier. Une hypothèse à été retenue pour son évolution future : une élévation graduelle de la température de 0.1 [°C] tous les ans avec un changement d’enneigement chaque année.

Les résultats de cette hypothèse ne sont pas très réjouissants, en effet, l’espérence de vie ainsi obtenue, atteint 16 ans à partir de la date de l’étude soit 2003

C. MESURES :

L’étude est fractionnée selon trois méthodes :

C1.Archivage :

L’archivage permettra la compréhension de son évolution passée par le biais des archives communales de la mairie de Samoëns et de relevés cartographiques pouvant apporter des informations complémentaires à cette étude.
Etat du glacier en 1885 {JPEG}Etat du glacier en 2003 {JPEG}

C2.Terrain :

Cinq sondes de température seront disposées sur le terrain d’étude permettant ainsi de mieux comprendre l’existence du glacier du Folly. Ces sondes seront disposées de façon à avoir la meilleure représentation de la température du lieu d’étude. Elles permettront aussi de comparer la température moyenne du lieu avec celle des sites météorologiques de comparaison utilisés dans ce travail.

Seront ajoutés à cette étude de terrain, deux mesures de surface, une en octobre 2002, et l’autre en octobre 2003 afin d’établir la perte de surface encourue pendant cette période. Des photographies avec un objectif fish-eye ont été prises afin de déterminer l’accès solaire du glacier, elles seront effectuées selon la figure 4. Des mesures d’épaisseur de neige, d’albédo et de densité seront également nécessaires.
Exemple de mesure sur le terrain par fish-eyeafin de déterminer l'ombrage du site {JPEG}

C3.Etude de données :

Cette dernière méthode aura pour but d’utiliser des données horaires de stations météorologiques suisses et françaises. Les sites de mesure sélectionnés devront être les plus représentatifs du glacier du Folly sur le plan météorologique, climatique et topographique. Ces données seront comparées avec les mesures effectuées sur le terrain afin de déterminer le climat local.

Il sera nécessaire d’utiliser les stations telles que Chamonix, Evolène, Le Grand Saint Bernard, ou Samoëns pour mesurer les valeurs d’humidité, de force des vents, de température, de rayonnement et de précipitations.

D. RESULTATS :

Les données obtenues ci-dessus auront pour but de calculer le bilan d’énergie avec :

Le rayonnement global incliné.

Les infrarouges.

L’évaporation.

La convection.

Les précipitations.

La synthèse de ces données permettra de calculer le bilan énergétique final du glacier pendant la période d’été 2003.
Cette valeur s’obtient en faisant la somme algébrique des contributions.
Sa formule est représentée comme suit :

(Rayonnement tenant compte de l’absorptivité) + (0.95 * IR absorbés) - (0.95 * IR émis) + (Convection) + (Evaporation) + (Précipitations)
0.95 représente le facteur d’ombrage.
[Lachal, CUEPE, 2002]
Soit pour les passionné de chiffre :
276 + 907 – 1’050 + 186 + 60 – 0,4 = 379 [kWh/m2].
La quantité de masse d’eau perdue peut être évaluée par les calculs suivants :
Le bilan énergétique pour la période de mesure s’élève à 379 [kWh/m2].
Cette valeur représente 409 [cm/m2] d’eau disparue pendant la période d’étude, en effet, 1 [kWh/m2] représente 1.08 [cm/m2] d’eau fondue [Lachal, 2004].
Soit pour une surface de 61’800 [m2], un volume final de 253’000 [m³] d’eau.
Il faut rétablir cette valeur en volume de glace en tenant compte de la couverture neigeuse. Il suffit donc de déduire des 379 [kWh/m2] les 95 [kWh/m2] de la période du 25 avril au 14 juillet, période où le glacier était recouvert de neige. Ces 95 [kWh/m2] ont permis au manteau neigeux de fondre.
Il reste donc 284 [kWh/m2] pour fondre le glacier.
Ce qui représente 309 [cm/m2] d’eau disparue soit pour la surface du glacier, 191’000 [m³] d’eau.
Pour une densité de glace de 920 [gr/l] cela représente un volume de 207’000 [m³] de glace fondue durant la période du 14 juillet au 31 septembre [Ashrae, 1989].

E. CONCLUSION

Premièrement, j’ai essayé de faire tenir une centaine de pages de calculs et de graphiques dans ces quelques lignes. pour toutes personnes voulant de plus amples informations à ce sujet, c’est avec plaisir que je vous transmettrai mon diplôme...
Après interprétation des résultats, la ligne d’équilibre du Glacier du Folly est bien au delà de son altitude maximum. Sa présence peut donc être expliquée par une situation topographique et géographique favorable. En effet, il se situe au pied de l’une des premières chaînes de grandes altitudes des Préalpes, ‘les Avoudrues’ dans l’axe prédéfini par les perturbations, accumulant ainsi les nuages et les précipitations. Cette situation lui a fourni la possibilité de fondre moins rapidement.
Tout ce travail aura permis de déterminer que l’évolution du glacier aura une fin probable dans les quinze ans à venir et qu’il n’est finalement pas si différent de ces voisins.

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A lire également : Construisons un glacier, Les glaciers ou encore Les glaciers : impact du changement climatique

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