[Accueil] [Contexte] [Sites de mesure] [Paramètres mesurés] [Alpes] [Andes] [Antarctique] [Recherche] [Perspectives] [Equipe/Partenaires] [Photos]





PARAMÈTRES MESURÉS dans GLACIOCLIM :

[Protocole] [Résumé] [Bilans de masse] [Météorologie] [Albédo] [Dynamique] [Campagnes ponctuelles]

 

N.B : Dans la mesure du possible et pour chacune des composantes de GLACIOCLIM (Alpes, Andes, Antarctique), la fréquence de la mise à jour des données sera annuelle

 

Protocole général :

Les protocoles expérimentaux sont, d'une manière générale et de façon à constituer un réseau de mesures homogènes, ceux définis par le WGMS (World Glacier Monitoring Service) de la Commission Internationale des Neiges et des Glaces pour la mesure des bilans de masse et des paramètres de la dynamique glaciaire. Cependant, certaines particularités liées au site géographique étudié ou au climat local peuvent occasionner quelques variations dans ces protocoles.

Les mesures réalisées pour les 3 composantes de GLACIOCLIM sont :

* Des mesures glaciologiques (de 1 à 12 fois par an selon le site):

• Bilans de masse estival, hivernal et annuel (forages, balises et carottages)
• Bilans de masse volumétriques (photogrammétrie)
• Vitesses d'écoulement de surface (GPS)
• Variations d'épaisseur (GPS)
• Cartographie du front (GPS)

* Des mesures météorologiques

• Directions et vitesses du vent, radiations solaires incidentes et réfléchies, radiations thermiques atmosphériques et émises par la surface, température et humidité de l'air ventilées, précipitations (Station météo automatique sur une moraine voisine)
• Albédo journalier (Photos terrestres)
• Campagnes intensives de mesures météo de bilan énergétique à la surface des glaciers pendant des périodes de quelques semaines décisives pour les glaciers


Tableau résumé :

Le tableau ci-dessous récapitule les glaciers Alpins, Andins et en Antarctique sélectionnés dans le cadre du SO GLACIOCLIM, les mesures qui y sont déjà effectuées (en bleu) et celles qu'il convient de réaliser (en rouge) afin de compléter cet observatoire. Les protocoles de mesures sont aussi consignés dans le tableau. Il est important de noter ici que ces protocoles peuvent évoluer en fonction des outils dont la recherche scientifique bénéficiera dans le futur.

 

Antizana 15

Zongo

Saint Sorlin

Argentière

Mer de Glace
Gébroulaz
Sarennes

Prud'Homme

Dome C

Latitude

0°30'S

16°S

45°N

46°N

     

67°S

75°S

Climat

Tropical interne

Tropical externe

Tempéré

Tempéré

Tempéré Tempéré Tempéré

Polaire

Polaire

Organisme effectuant des mesures

Great Ice (IRD) avec INAMHI

Great Ice (IRD) avec IHH

CNRS-LGGE – OSUG

CNRS-LGGE – OSUG

CNRS-LGGE – OSUG CNRS-LGGE – OSUG CNRS-LGGE – OSUG

CNRS-LGGE avec IPEV

CNR – ISAC avec LGGE et IPEV


Mesures déjà réalisées (bleu) et mesures à prévoir pour GLACIOCLIM (rouge) :

Ablation

Mensuel

Mensuel

Avril/sept.

Avril/sept.

Avril/sept. Avril/sept. Avril/sept.

Déc/mars

--

Accumulation

Janvier

Septembre

Avril/sept.

Avril/sept.

Avril/sept. Avril/sept. Avril/sept.

Janvier

Janvier

Photos aériennes

Tous les 5 ans

Tous les 5 ans

Tous les 5 ans

Tous les 5 ans

Tous les 5 ans

--

Mesures météo.

En continu

En continu

En continu

En continu

     

En continu

En continu

Mesures spatiales d'albédo

Quotidiennes

Quotidiennes

Quotidiennes en été

Quotidiennes en été

     

Quotidiennes en été 

--

Vitesses de surface

Janvier

Septembre

Septembre

Septembre

Septembre Septembre  

--

--

Variations d'épaisseur

Janvier

Septembre

Septembre

Septembre

Septembre Septembre  

--

--

Fluctuations du front

Janvier

Septembre

Septembre

Septembre

Septembre Septembre  

--

--

Topographie du socle

En cours

A prévoir

Réalisée

A prévoir

     

--

--

 

 

 

 

 

       

 



Protocoles expérimentaux ( bleu  : ce qui existe déjà  ; rouge : ce qui est à prévoir ) :

Ablation

Balises de 10 m

Balises de 10 m

Balises de 10 m

Balises de 10 m

Balises de 10 m Balises de 10 m Balises de 10 m

Balises de 10 m

--

Accumulation

Carottages manuels

Carottages manuels

Carottages manuels

Carottages manuels

Carottages manuels Carottages manuels Carottages manuels

Balises d'accu

Poudre bleue et balises

Photos aériennes

Restitution photogram.

Restitution photogram.

Restitution photogram.

Restitution photogram.

Restitution photogram. Restitution photogram.  

--

--

Mesures météo.

Station météo. automatique

Station météo. automatique

Station météo. automatique

Station météo. automatique

     

Station météo. automatique

Station météo. automatique

Mesures spatiales d'albédo

Système de prises de vues automatiques

Système de prises de vues automatiques

Système de prises de vues automatiques

Système de prises de vues automatiques

     

Système de prises de vues automatiques

--

Vitesses de surface

GPS

GPS

Topo GPS

Topo GPS

Topo GPS Topo GPS  

--

-

Variations d'épaisseur

GPS

GPS

Topo GPS

Topo GPS

Topo GPS Topo GPS  

--

--

Fluctuations du front

GPS

GPS

Topo GPS

Topo GPS

Topo GPS Topo GPS  

--

--

Topographie du socle

Radar

Radar

Sismique

Radar

     

--

--

Bilan d'énergie

Station météo. automatique

Station météo. automatique

Station météo. automatique

Station météo. automatique

     

Station météo. automatique

Station météo. automatique

 

Mesures du bilan de masse :

Sur les glaciers de montagne, suivant la taille du glacier, l'accumulation est mesurée en réalisant 10 à 20 carottages manuels (modèles de carottier du Polar Ice Coring Office) entre la surface et un horizon de référence repérable à l'œil (couche sale d'été ou de saison sèche) et en mesurant la densité de la neige pour convertir la hauteur de neige accumulée en eau.

Dans les Alpes, il est important de mesurer l'accumulation hivernale en fin de saison d'accumulation c'est-à-dire en avril, et de mesurer l'accumulation nette annuelle en septembre.
Dans les Andes, l'accumulation a lieu pendant la saison de plus forte ablation et nous ne mesurons que l'accumulation nette annuelle (septembre en Bolivie, janvier en Equateur).
En Antarctique, l'accumulation est relativement faible et aucun horizon repère n'est détectable à l'œil. Aussi, le protocole à suivre est-il différent. Dans la zone côtière, le bilan de masse est mesuré à l'aide d'un réseau de balises (perches de plusieurs mètres plantées dans le glacier). Une centaine de balises sont implantées de Cap Prud'Homme jusqu'à D50 (104 km de distance environ) afin d'estimer la variabilité de l'accumulation annuelle de la côte jusqu'à la rupture de pente. Ces balises sont disposées le long du transect Dumont d'Urville – Dome C. A Dome C, l'accumulation annuelle est très faible et la mesure par balises est doublée d'une autre méthode. Chaque année, nous marquons localement la surface en une dizaine de points à l'aide de poudre bleue répandue sur 1 m² et repérés localement par des balises en bois. La couche annuelle correspond à la portion carottée entre la surface et l'horizon marqué de poudre. Ce système est utilisé couramment en haute altitude dans les Alpes [Vincent et al., 1997] et a déjà été mis en place à Dome C en janvier 2000 [Vincent , Non publié].

Sur chaque glacier, l'ablation est mesurée à l'aide de 20 à 50 balises d'ablation qui sont des perches de bois (ou PVC dans les Andes) plantées d'une dizaine de mètres dans le glacier. L'émergence de ces balises disposées régulièrement dans toute la zone d'ablation donne une bonne estimation de la variabilité spatiale de l'ablation. Là encore, les mesures de densité permettent de convertir l'ablation de neige ou glace en eau. Les mesures d'ablation sont réalisées tous les mois dans les Andes où l'ablation est permanente, 2 à 4 fois par an dans les Alpes où l'ablation n'a lieu qu'en période estivale.
En Antarctique, l'ablation se fait presque exclusivement par vêlage d'icebergs. Seule la frange côtière du continent peut parfois être sujette à la fonte. Aussi, un réseau de 50 balises d'ablation est installé tout près de la côte dans la région de Cap Prud'Homme et elles sont relevées en début et en fin d'été austral, et dans la mesure des possibilités d'accès en hiver.

Connaissant l'ablation sur toute la zone basse du glacier, l'accumulation sur toute la zone haute, on peut en déduire le gain ou la perte totale de masse d'une année à l'autre du glacier, c'est son bilan de masse exprimé comme une lame d'eau gagnée ou perdue par le glacier sur l'ensemble de sa surface. En Antarctique, les mesures réalisées permettent uniquement de donner les valeurs de bilans de masse de surface (accumulation et ablation nette).

Tous les 5 ans environ, les bilans de masse complets des glaciers alpins et andins sont déterminés à l'aide de la restitution photogrammétrique de clichés aériens issus d'une chambre de prise de vue métrique aéroportée (centre de l'objectif, focale et distorsions connues avec une précision de 1 à 2 microns). Les opérations de prises de vue sont sous-traitées. L'échelle des clichés est d'environ 1/20000. Les restitutions photogrammétriques sont effectuées à l'aide d'un stéréocomparateur analytique DSR de Leica, du LGGE, acheté en collaboration avec le Laboratoire 3S du CNRS. Ces restitutions permettent de réaliser un modèle numérique de terrain avec une précision de 50 cm environ sur les dimensions XYZ. Bien sûr, ces opérations nécessitent avant tout une « stéréopréparation », c'est à dire la détermination de points d'appui fixes sur les bords du glacier (visibles sur les clichés) connus avec une précision de 10 cm. Cette stéréopréparation est faite avec des récepteurs géodésiques.

Le descriptif complet des mesures dans les Alpes, photos à l'appui est disponible dans la rubrique "paramètres" de la composantes Alpes de GLACIOCLIM.


Mesures météorologiques :

Il est important de distinguer deux types de mesures météorologiques menées dans le cadre de GLACIOCLIM  : d'une part, les mesures sur le long terme, réalisées en bordure de la zone d'ablation des glaciers (afin de faciliter la maintenance des stations) et d'autre part les mesures de bilan d'énergie réalisées à la surface des glaciers, pendant des durées limitées allant de quelques semaines à quelques mois qui permettent de comprendre les processus de surface des glaciers.

En ce qui concerne les mesures sur le long terme « hors glacier », nous disposons de stations météorologiques automatiques pérennes vérifiées au plus une fois par mois. Elles se composent d'une centrale d'acquisition Campbell CR23 (UK) alimentée par une batterie relayée par un panneau solaire, d'un hygro-thermomètre Vaisala HMP45C mesurant température et humidité relative, d'un bilanmètre Kipp&Zonen CNR1 donnant les 4 termes du bilan radiatif (radiations solaires incidentes et réfléchies, radiations thermiques grandes longueurs d'onde émises par la surface et l'atmosphère), d'un anémomètre-girouette Young 05103 et d'un pluviomètre à fil vibrant Géonor mesurant les précipitations solides et liquides. Dans les Andes et les Alpes, l'hygrothermomètre est artificiellement ventilé par temps ensoleillé grâce à un panneau solaire branché directement sur un ventilateur. La hauteur des capteurs varie selon les sites et la hauteur de neige saisonnière. L'acquisition des données se fait à un pas de scrutation de 10 secondes, et nous enregistrons des moyennes demi-horaires. Certains sites comme les sites andins possèdent en plus de l'appareillage de base décrit ci-dessus un fluxmètre pour mesurer le flux de sol, un pluviomètre totalisateur, une sonde à ultrasons Campbell SR50 pour mesurer la hauteur de neige et plusieurs niveaux de mesures de température et humidité relative. La liste des appareillages de chaque station est fournie dans la partie "Base de données" de la composante Andes de GLACIOCLIM.

En ce qui concerne les mesures de bilan d'énergie, les glaciers andins sont équipés de stations auto-portées posées au milieu de la zone d'ablation des glaciers. Ces stations sont munies d'une centrale d'acquisition Campbell CR10 (UK) alimentée par une batterie relayée par un panneau solaire, d'un hygro-thermomètre Vaisala HMP45C mesurant température et humidité relative à 1.2 m ventilé artificiellement par temps ensoleillé, d'un bilanmètre Kipp&Zonen CNR1 donnant les 4 termes du bilan radiatif à 1 m (radiations solaires incidentes et réfléchies, radiations thermiques grandes longueurs d'onde émises par la surface et l'atmosphère) et d'un anémomètre-girouette Young 05103 à 2.4 m. L'acquisition des données se fait à un pas de scrutation de 10 secondes, et nous enregistrons des moyennes demi-horaires.

Fin 2005, ce double dispositif est totalement opérationnel sur les glaciers andins Zongo et Antizana 15. Dans les Alpes, seul le glacier de Saint Sorlin est équippé d'une station « hors glacier », le glacier d'Argentière l'a été en 2006.
En Antarctique, la station « hors glacier » de Cap Prud'Homme fonctionne depuis janvier 2005 et une station météo fonctionne toute l'année à Dôme C grâce à notre partenaire italien (CNR-ISAC). En Antarctique, les précipitations sont estimées à l'aide des mesures d'accumulation.

Un manuel complet d'utilisation des stations automatiques rédigé par Jean-Philippe CHAZARIN de GREAT ICE-IRD (Montpellier) est disponible en document pdf : "instrumentation et acquisition de données météorologiques" (47p, 2005).


Mesures d'albédo :


Comme ce paramètre est un facteur de rétroaction clé du bilan d'énergie qui affecte dans une grande mesure le bilan de l'énergie solaire et contrôle largement la fonte, il est particulièrement utile de l'estimer quotidiennement sur l'ensemble de la surface des glaciers. Pour cela, un dispositif de prise automatique de photographies terrestres a été mis en place sur les glaciers andins, à Cap Prud'homme (Antarctique) et sur le glacier de Saint Sorlin. Il reste à mettre en place sur le glacier d'Argentière.

Ce dispositif permet d'estimer la variabilité spatiale et temporelle de l'albédo. Il a déjà été testé sur des glaciers dans les Andes et donne des résultats tout à fait intéressants [Corripio, 2000 ]. Cependant, la précision de cette méthode ne permet pas son application en Antarctique centrale (Dome C) car la variabilité spatiale et temporelle de l'albédo est moindre par rapport aux glaciers alpins, andins ou sur la frange côtière de Cap Prud'Homme.

En outre, des campagnes ponctuelles avec un albédomètre sur le glacier permettront de calibrer la mesure de l'albedo réalisée par ce système de prises de vue.


Mesures des paramètres de la dynamique glaciaire :

Les relevés topographiques annuels de chacune des balises d'ablation (vitesses d'écoulement en surface), des profils transversaux (variations d'épaisseurs) et des fronts (fluctuations de longueurs) sont effectués sur les glaciers andins et alpins à l'aide de récepteurs géodésiques GPS. Une campagne de mesure des vitesses de surface sur la frange côtière de Cap Prud'Homme a été menée en janvier 2005.

Pour chacun des glaciers alpins et andins, il est prévu de réaliser une campagne radar sur l'ensemble du glacier afin de déterminer avec précision la topographie du socle rocheux. Seule la topographie du socle rocheux des glaciers de Saint Sorlin et Sarennes est déjà connue (ainsi que la topograpie des socles de Mer de Glace, Argentière et Gébroulaz (mais pas les zones d'accumulation)).


Campagnes ponctuelles de bilan d'énergie :

En fonction des questions scientifiques, des campagnes de mesures de bilan d'énergie seront conduites sur des périodes courtes (quelques semaines à quelques mois) au centre de la zone d'ablation des glaciers (sauf Dome C où il s'agit d'une zone d'accumulation). Ces campagnes nécessitent la présence de personnel qualifié sur le terrain.

En plus du double dispositif décrit plus haut dans « Mesures météorologiques » (stations « hors glacier » et « sur glacier »), des campagnes intensives d'analyse de la couche limite de surface sont menées à l'aide d'un mât de température et vent de 6 m possédant 8 niveaux d'échantillonnage, et à l'aide d'anémomètres soniques et hygromètres à Krypton permettant de mesurer les flux turbulents de surface par corrélation turbulente (« eddy correlation »). Ces campagnes ont été menées sur les sites de GLACIOCLIM (Saint-Sorlin, Cap Prud'homme et Zongo) grâce à l'ANR Jeunes Chercheurs 2005 TAG (Turbulence et Ablation Glaciaire – P.I. : JE Sicart), accepté en octobre 2005. Les mesures météorologiques réalisées « hors glacier » reflètent l'évolution climatique locale alors que ces mesures de bilan d'énergie nous renseignent sur la réponse du glacier à tout forçage climatique et les processus en jeu. Pour ces campagnes de mesures du bilan d'énergie, le dispositif de mesure (mât de 6 m et stations « eddy correlation ») a été utilisé à tour de rôle sur les différents glaciers. Sur Saint-Sorlin, deux campagnes ont été réalisées en 2006 et 2008. En 2008, nosu disposions de deux station d'Eddy corrélation et d'un mât pour les profils des vents.

 

 

retour haut de page