Influence du climat sur l’érosion de cirques glaciaires alpins

Introduction

Dans cet article, mon but va être d’expliquer de manière simple et condensée le contenu de ma première publication scientifique. Cette publication fait suite à mon stage de master 2, effectué au laboratoire Biogéosciences (Université Bourgogne Europe) sous la tutelle de Jean-François Buoncristiani et en collaboration avec Benjamin Pohl, Romain Delunel et Jean-Louis Mugnier. Il traite d’une problématique majeure en géomorphologie : l’influence du climat sur l’intensité de l’érosion des reliefs. Je vais d’abord introduire le contexte de l’étude, présenter les méthodes que nous avons utilisées puis dans une seconde partie nous verrons quels sont les principaux résultats, quelles conclusions en tirer mais aussi quelles sont les limites de ce travail. C’est parti !

Contexte de l’étude

L’érosion correspond au processus d’altération et de transport des éléments constitutifs du paysage (roche, sol). Le lien entre le climat et l’érosion dans différents types d’environnements est une question très importante en géomorphologie puisqu’elle permet de comprendre comment les paysages évoluent au cours du temps et des variations du climat. Cela permet aussi de comprendre les paysages actuels, les processus à l’œuvre et leurs impacts respectifs.

Dans ce travail, nous nous sommes concentrés sur des cirques glaciaires des Alpes françaises et italiennes, plus précisément dans les massifs du Mont-Blanc et du Grand-Paradis. Ces massifs sont tous deux essentiellement composés de granite et de gneiss et sont situés à des latitudes similaires. Le but était de comparer l’intensité de l’érosion dans des environnements relativement homogènes afin d’écarter un maximum de facteurs autres que le climat pouvant avoir un impact sur l’érosion (une différence de lithologie par exemple) Nous avons effectué deux approches principales pour tester le lien entre climat et érosion :

• Nous avons comparé l’intensité de l’érosion pour des mêmes cirques entre deux périodes aux climats différents : le Dryas Récent et le Néoglaciaire (j’explique à quoi correspondent ces périodes dans le paragraphe suivant).
• Nous avons testé s’il y avait une corrélation entre l’intensité de l’érosion dans les cirques glaciaires étudiés et deux paramètres climatiques : les températures et précipitations moyennes.

Le Dryas Récent constitue le dernier refroidissement du climat (au moins dans l’hémisphère nord) de la dernière période glaciaire. En effet, durant une période glaciaire, le climat continue de fluctuer et les périodes très froides alternent avec des périodes plus douces. Le Dryas Récent s’étend entre 12 900 ans et 11 700 ans BP (Before Present = avant le présent), soit une durée de 1 200 ans. Il précède le début de l’Holocène (la période interglaciaire actuelle). En Europe, le climat est d’après de nombreuses études plus sec et plus froid (de plusieurs degrés) qu’aujourd’hui.

Le Néoglaciaire correspond aux ~5 000 dernières années de l’Holocène jusqu’à la fin de l’ère préindustrielle. Il s’étend donc de ~3 000 avant J.C à la fin du XIX^ème siècle. Durant cette période, le climat est globalement légèrement plus frais qu’aujourd’hui (environ 1°C, vous avez certainement déjà entendu parler du réchauffement climatique d’origine anthropique …) et potentiellement légèrement plus humide.

Si je fais simple, nous avons dans notre travail comparé l’intensité de l’érosion dans des cirques glaciaires entre une période froide et sèche (le Dryas Récent) et une période tempérée et relativement humide (le Néoglaciaire).

Maintenant que nous avons un peu de contexte, nous voilà armés pour rentrer dans le vif du sujet.

Méthodes

Première chose à faire : calculer les taux d’érosion dans les cirques étudiés. Un taux d’érosion s’exprime en mm.an^-1 (millimètres par an), c’est-à-dire que l’on quantifie l’érosion sur une année en considérant qu’une certaine épaisseur de matière a été retirée de manière uniforme sur toute la surface étudiée. Dans la réalité, l’érosion n’est pas uniforme et va être concentrée sur certaines zones (une zone de roche fracturée dans laquelle l’eau s’infiltre, une zone d’écroulement rocheux …) mais la valeur du taux d’érosion permet d’obtenir une quantification de cette érosion qu’il est possible de se représenter par la pensée.

Pour calculer des taux d’érosion dans nos cirques glaciaires, nous avons calculé le volume des moraines déposées par les glaciers au Néoglaciaire et au Dryas Récent (lorsque c’était possible, les moraines plus anciennes du Dryas Récent étant souvent moins bien conservées car en partie érodées). Pour rappel, les moraines sont des morphologies constituées de sédiments (argiles, sables, graviers, blocs) transportés et déposés par les glaciers. Nous avons donc considéré que la majorité des éléments érodés dans nos cirques glaciaires se sont retrouvés stockés dans les moraines après avoir été transportés par le glacier (nous verrons ensuite que cette hypothèse peut être discutée). Pour notre étude, nous avons choisi des cirques où les moraines ont une belle morphologie en crête afin que le volume soit assez facile à calculer et afin d’être sûr que la moraine elle-même n’a pas été trop érodée (ce qui aurait faussé notre calcul). Nous avons ensuite rapporté le volume calculé sur la surface du cirque glaciaire et le temps pendant lequel l’érosion s’est produite pour obtenir un taux d’érosion (je vous épargne les détails pour obtenir surface et temps de formation de la moraine).

Un second travail a été de calibrer les conditions climatiques de nos deux périodes étudiées (le Dryas Récent et le Néoglaciaire). Pour cela, nous avons utilisé une approche de modélisation glaciaire très simple (voire simpliste). A partir de données météorologiques couvrant la période 1979-2014 et provenant de stations situées autour des massifs étudiés, nous avons reconstitué l’état des précipitations et des températures actuelles. Nous avons ensuite appliqué un refroidissement et un facteur de modification des précipitations pour simuler les états climatiques du passé. Pour chaque période, nous avons testé plusieurs combinaisons de refroidissement / modification des précipitations dans une gamme de valeurs données par la littérature scientifique pour modéliser les extensions des glaciers. Nous avons ensuite choisi la combinaison qui permettait d’obtenir la modélisation correspondant le mieux possible aux moraines de la période étudiée, qui permettent de connaitre ses extensions glaciaires. Nous avons ainsi calibré les états climatiques suivant pour notre zone d’étude :

• Au Néoglaciaire, des températures inférieures de 0,8 °C par rapport à 1979-2014 et des précipitations équivalentes à 1,2 fois les précipitations de 1979-2014 (période tempérée et humide).
• Au Dryas Récent, des températures plus faibles de 4,5 °C et des précipitations équivalentes à 0,5 fois les précipitations de 1979-2014 (période froide et sèche).

Voilà pour les méthodes, c’est assez dense et j’espère avoir réussi à être clair. Nous discuterons des résultats et des interprétations qui peuvent en être tirés dans la suite de cet article !