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Deux fois le volume annuel de l’Amazone emprisonné dans les glaces du Groenland

Quantification des volumes d’eau dans la calotte de Glace du Groenland.

2 mars 2018 ( maj : 7 mars 2018 ), par Herve Denis

Les scientifiques ont découvert en 2011 un stockage d’eau pérenne dans les névés de l’inlandsis au sud-est du Groenland dont la structure est équivalente à un aquifère. Cet aquifère est formé généralement entre 10 et 35 m sous la surface de la neige et se recharge par l’infiltration d’eau à travers les névés, saturant l’espace interstitiel au-dessus de la transition glace-névé. Dans ces structures, l’eau ne gèle pas au cours de l’année. La présence d’eau au sein de la glace est supposée accélérer la fonte de la calotte du Groenland en permettant les transferts de masse sous forme liquide et en changeant les caractéristiques mécaniques de la glace accélérant ainsi sa vitesse d’écoulement.
Une équipe de recherche constituée d’hydrogéologue et de géophysicien, Français de l’IGE Equipe PHyREV) et Américains de University of Utah, ont réalisé en 2015 et 2016 le suivi d’un aquifère de névés le long d’un profil de 16km de long près du fjord de Sermilik au Groenland.

Un des objectifs du projet était de délimiter les extensions de l’aquifère et d’estimer le volume d’eau stockée dans le névé du glacier du Groenland. Pour cela, La méthode RMP (Résistance Magnétique protonique), particulièrement adapté pour la détection des volumes d’eau dans la glace (letchengko et al 2014) a été mise en œuvre en juillet 2015 et 2016 le long d’un profile E-W de 16 km situé entre 1520 et 1760 m d’altitude. Les résultats montrent que l’aquifère de névés ne dépasse pas une altitude de 1750 mètres au-dessus de laquelle l’eau reste sous forme de glace. Le stockage d’eau le long du profil n’est pas homogène oscillant entre 0,2 et 2 m3/m2 et des discontinuités dans les propriétés hydrodynamiques ont été observées. Nous estimons un volume moyen d’eau emmagasinée dans l’aquifère de névé en 2016 à 0,76 m3/m2. En supposant que la structure de l’aquifère est régulière et toute semblable à la zone étudiée avec la RMP et connaissant la surface approximative de l’aquifère d’après la littérature, nous pouvons estimer le volume total d’eau emmagasinée dans l’aquifère de névé en juillet 2016 comme 1,37 × 1010 m3. Ce volume correspond approximativement à un débit annuel moyen de deux ans du fleuve Amazone. Les mesures RMP montrent également qu’entre avril 2015 et juillet 2016, le volume d’eau stockée dans le névé le long du profile étudié a augmenté d’approximativement 36 %.
L’expérience a montré que les outils géophysiques mobiles (transport en moto neige) et non invasifs composés de la RMP et du GPR (Ground Penetrating Radar) sont bien adaptés aux conditions du glacier et sont complémentaires. Le GPR offre une bonne résolution verticale et une facilité d’utilisation. La RMP permet la mesure du volume d’eau et la transmissivité de l’aquifère. La figure ci-dessous montre la performance et la cohérence des méthodes RMP et GPR à estimer la profondeur du toit de l’aquifère par comparaison avec le niveau piézométrique mesurée en forage. Ces méthodes ont un avenir prometteur pour les études de la distribution de l’eau dans les glaciers.

Cette étude est financée par la NSF (projets NSF-PLR-1417987 et NSF-PLR-1417993). Du côté français, cette activité est soutenue par les programmes nationaux Labex OSUG@2020 (Investissements d’avenir – ANR10 LABX56 ) et du projet ANR « Investissement d’avenir – excellence Equipment » EQUIPEX CRITEX (subvention # ANR-11-EQPX-0011) qui a fourni du matériel de RMP pour travail sur le terrain.

Références :

Legchenko, A., Vincent, C., Baltassat, J. M., Girard, J. F., Thibert, E., Gagliardini, O., et al. (2014). Monitoring water accumulation in a glacier using magnetic resonance imaging. Cryosphere, 8(1), 155–166.
1. Montgomery LN, Schmerr N, Burdick S, Forster RR, Koenig L, Legchenko A, Ligtenberg S, Miège C, Miller OL and Solomon DK (2017), Investigation of Firn Aquifer Structure in Southeastern Greenland Using Active Source Seismology. Frontiers in Earth Science, 5:10, doi : 10.3389/feart.2017.00010
2. Olivia L. Miller, D. Kip Solomon, Clément Miège, Lora Koenig, Richard R. Forster, Lynn N. Montgomery, Nicholas Schmerr, Stefan R. M. Ligtenberg, Anatoly Legchenko and Ludovic Brucker, 2017. Hydraulic Conductivity of a Firn Aquifer in Southeast Greenland. Frontiers in Earth Science, doi : 10.3389/feart.2017.00038.

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