Les causes de l'effondrement de deux glaciers au Tibet

Lundi, 12 février 2018

Une équipe internationale de chercheurs dont cinq français(1) vient de publier une étude qui décrypte les mécanismes ayant provoqué l'effondrement inattendu de deux glaciers au Tibet en 2016. L'analyse d'un ensemble d'observations satellitaires, sismiques et de terrain ainsi que l'élaboration d'un modèle numérique montrent que le caractère exceptionnel de ce double effondrement peut être expliqué par une combinaison de facteurs climatiques, géologiques et morphologiques.

Le 17 juillet 2016, un glacier de la cordillère Aru au Tibet s'est soudainement détaché, formant une avalanche de glace qui tua 9 personnes. Le 21 septembre 2016, un autre glacier situé à moins de 3 km s'écroulait à son tour sans faire de victimes. Ces événements ont surpris les spécialistes du risque glaciaire, car il n'existait qu'un seul cas similaire documenté auparavant (celui du glacier Kolka dans le Caucase en 2002). L'effondrement du second glacier avait pu être anticipé grâce aux avancées récentes en télédétection (actualité du 02 octobre 2016).

(a) Village de Aru proche du site de l'avalanche. Les habitants y vivent à l'année mais passent les mois d'été en camps d'estive pour l'élevage de yacks et moutons. Un de ces camps a été rasé par la première avalanche (photo A. Gilbert). (b) Image satellitaire Planet du site des deux avalanches en décembre 2016 (Crédits Planet Lab Inc.). (c) Vue d'artiste des conditions thermiques des glaciers avant l'effondrement (dessin par James Tuttle Keane, Nature Geoscience, 2018), doi:10.1038/s41561-018-0063-2. Depuis, les volumes impliqués dans ces deux effondrements ont pu être estimés finement par stéréoscopie satellitaire. Les vitesses d'avalanche ont pu être estimées par l'observation sismologique. On sait désormais que les volumes détachés sont 68 et 83 millions de mètres cubes et qu'ils se sont déplacés à près de 100 km/h en moyenne, avec une vitesse maximum proche de 250 km/h. Pour se représenter l'ampleur de chaque événement, il faut donc imaginer un volume de glace équivalent à plus de 200 fois la Tour Montparnasse propulsé à la vitesse d'un train à grande vitesse !

Au-delà de ces observations, les causes des effondrements restaient à élucider dans la perspective de prévenir ce nouveau type de risque naturel. Pour cela, l'équipe a mis en œuvre un modèle numérique permettant de reconstituer l'évolution du bilan de masse et du profil thermique du glacier. Pour réaliser des simulations fiables dans cette zone peu instrumentée (pas d'observations glaciologiques, hydrologiques ou météorologiques à proximité), l'équipe s'est appuyée sur un vaste catalogue de données satellitaires et climatiques disponibles à l'échelle globale. Le modèle de bilan de masse du glacier a été forcé par des données de réanalyses climatiques et contraint à l'aide d'archives satellitaires qui permettent de reconstruire les changements de volume des glaciers sur les 15 dernières années. Des échantillons prélevés sur place ont permis de caractériser la lithologie du substrat sur lequel reposait le glacier, et la lithologie de surface à plus grande échelle a également été caractérisée par télédétection.

(a) Carte montrant les positions des stations sismiques du réseau international (triangles) utilisées pour observer l'avalanche des deux glaciers situés dans la zone d'Aru (étoile). (b) Graphique montrant les vitesses sismiques enregistrées aux différentes stations en fonction du temps en abscisse et de la distance à la source (l'avalanche) en ordonnée. Le panel de gauche correspond au premier événement, et celui de droite au deuxième événement. Le paquet d'onde observé avec un retard croissant avec la distance épicentrale est dû à l'avalanche glaciaire, et peut être utilisé pour estimer les volumes et vitesses d'avalanches associées.

La modélisation suggère qu'avant l'effondrement les parties centrales des glaciers avaient une base tempérée (c'est-à-dire à la température de fonte), tandis que leurs parties hautes et leurs fronts avaient gardé une base "froide" qui ancrait les glaciers sur leur substrat. Dans cette région et depuis le milieu des années 90, une hausse de la température de l'air et des précipitations aurait augmenté l'accumulation de neige sur la partie haute des glaciers et favorisé la percolation d'eau de fonte en amont des fronts gelés. La faible cohésion du substrat argileux-sableux des glaciers aurait été réduite par l'apport d'eau liquide ce qui aurait produit un déséquilibre entre les forces gravitaires en amont et les forces de frottement en aval qui retenaient la masse de glace instable. Le développement de l'instabilité est clairement visible par l'observation des variations d'épaisseur des glaciers. Elle révèle une anomalie de transfert de masse depuis la partie haute du glacier vers la langue terminale, anomalie caractéristique d'un glacier en régime de "surge" (crue glaciaire). Cette anomalie peut être détectée dès 2010, soit 6 années avant l'effondrement. De nombreux glaciers de la région développent des instabilités similaires durant la même période qui coïncide avec une augmentation marquée (50%) de la fonte de surface. La lithologie spécifique observée dans les cônes de déjection en aval des deux glaciers suggère que la nature des substrats est un facteur permettant d'expliquer pourquoi un tel effondrement ne s'est pas produit dans ces glaciers voisins pourtant soumis aux mêmes conditions climatiques. Les caractéristiques morphologiques (pente et forme incurvée) des deux glaciers, qui ressemblent à celles du glacier Kolka, ont influencé la répartition initiale des masses et ont probablement joué un rôle important dans le fait que ces deux glaciers seulement se soient effondrés.

Les jours précédents l'effondrement du premier glacier, l'imagerie satellitaire radar indique que la surface des glaciers était en régime de fonte jusqu'aux sommets. Enfin, un événement pluvieux, détecté par satellite également, a eu lieu la veille du premier effondrement sur un glacier déjà bien humide et pourrait être le facteur déclencheur final.

Note(s): 
  1. Les laboratoires français impliqués son le Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, Université Paul Sabatier / CNRS / CNES / IRD), le Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO/OMP, CNRS / Université Paul Sabatier / IRD / CNES) et l'Institut des géosciences et l'environnement (IGE/OSUG, CNRS / UGA / IRD / Grenoble INP)
Pour en savoir plus: 

Kääb, A., Leinss, S., Gilbert, A., Bühler, Y., Gascoin, S., Evans, S.G., Bartelt, P., Berthier, E., Brun, F., Chao, W.-A., Farinotti, D., Gimbert, F., Guo, W., Huggel, C., Kargel, J.S., Leonard, G.J., Tian, L., Treichler, D., Yao, T., 2018. Massive collapse of two glaciers in western Tibet in 2016 after surge-like instability. Nature Geoscience. doi:10.1038/s41561-017-0039-7

Contact(s):
  • Adrien Gilbert, Department of Geosciences (Oslo University)
    adrien [dot] gilbert [at] geo [dot] uio [dot] no, +47 22 85 66 56
  • Florent Gimbert, IGE
    florent [dot] gimbert [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr, 04 76 82 42 11

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