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La réanalyse des bilans de masse du Glacier 15 de l’Antisana (Equateur) met en évidence une sous-estimation de l’accumulation à haute altitude

par Jean Pierre Dedieu - 3 février 2017

Article rédigé par Antoine Rabatel (CNAP-IGE).

Ce résumé est issu du travail de thèse de doctorat soutenue par Ruben Basantes le 8 juillet 2015, réalisée au sein de l’équipe CYME (LTHE, LGGE) sous la direction de Bernard Francou (IRD, LTHE) et Antoine Rabatel (Univ. Grenoble Alpes, LGGE). Cette thèse a été appuyée par un financement de l’agence équatorienne de recherche (SENECYT), de l’ambassade de France en Equateur, et a bénéficié du soutien du Labex OSUG@2020 (Investissements d’avenir ANR10 LABX56) et du laboratoire mixte international GREAT-ICE. Elle a reposé largement sur les observations glaciologiques menées dans le cadre du volet Andin du SO/SOERE GLACIOCLIM.

Publication :
Basantes-Serrano R., A. Rabatel, B. Francou, C. Vincent, L. Maisincho, B. Cáceres, R. Galarraga, D. Alvarez. « Slight mass loss revealed by reanalyzing glacier mass balance observations on Glaciar Antisana 15ɑ (inner tropics) during the 1995-2012 period ». Journal of Glaciology ; 62 (231), 124-136. Doi : https://doi.org/10.1017/jog.2016.17

Le volcan Antisana est situé à 40 km à l’est de Quito (capitale de l’Équateur) dans la cordillère Orientale (0°28’S, 78°09’W) qui divise la vallée inter-andine de la région amazonienne (Figure 1). L’Antisana, culminant à 5706 m, a une structure conique irrégulière et la calotte glaciaire représente environ 20% du total de la surface englacée d’Équateur.
Le réseau d’observations glacio-hydro-météorologiques sur le Glacier 15 de l’Antisana a été mis en place en 1994 par l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) et des institutions publiques équatoriennes : l’Institut National de Météorologie et d’Hydrologie d’Équateur (INAMHI : Instituto Nacional de Meteorologia e Hidrologia), l’École Polytechnique de Quito (EPN : Escuela Politécnica Nacional) et l’entreprise d’eau potable de Quito (EPMAPS : Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y Saneamiento). Ce réseau de surveillance fait partie du Service d’Observation labellisé SO/SOERE GLACIOCLIM (Les GLACiers, un Observatoire du CLIMat) et le Glacier 15 est un des glaciers de référence du World Glacier Monitoring Service (WGMS).

Un des objectifs de la thèse a été de ré-analyser à partir des mesures géodésiques aéroportées la série de bilans de masse mesurés sur le Glacier Antisana 15α pour la période 1995-2012 avec la méthode glaciologique. Ces mesures glaciologiques sont basées sur les mesures au pas de temps mensuel d’émergence de balises installées en réseau à la surface du glacier en zone d’ablation, et des mesures d’accumulation faites une fois par an par des puits ou des carottages dans la partie haute du glacier en un ou plusieurs points. Le bilan de masse de surface annuel du glacier est calculé avec la méthode glaciologique, en mesurant régulièrement par topographie l’évolution des surfaces du glacier dans la zone d’ablation (les surfaces ne changent pas dans la zone d’accumulation). Les mesures ne sont pas réalisées entre 5100 m (fin de la zone d’ablation) et 5400 m (premier point de mesure de l’accumulation), car la topographie du glacier ne le permet pas (Figure 1). Aussi, il a fallu interpoler entre ces deux points de mesure. L’interpolation a été faite auparavant selon une approche linéaire. Dans ce travail, l’interpolation/extrapolation a été réalisé par la méthode statistique de Lliboutry, mais en l’adaptant au fort coefficient d’activité du bilan observé dans la zone d’ablation, et sa faible variation ensuite quand on arrive dans la zone d’accumulation (Figure 2B).
En parallèle, le bilan de masse géodésique a été calculé par photogrammétrie à partir de clichés aériens sur la période 1997-2009, avec un bilan de masse cumulé de -1,39 ± 0,52 m eq. eau, ce qui correspond à un bilan de masse annuel moyen légèrement négatif égal à -0,12 ± 0,04 m eq. eau par an (Figure 2B). Pour chacune des deux méthodes (glaciologique et géodésique), une analyse minutieuse des incertitudes (erreurs systématiques et aléatoires) a été conduite (Figure 2A).

Nous avons mis en évidence une différence très importante entre les bilans glaciologique et géodésique, puisqu’elle s’élève à 4,66 m eq. Eau (Figure 2B). Cet écart est attribué à une sous-estimation de la mesure d’accumulation dans la partie supérieure du glacier (5400 m et plus). Cette inexactitude dans la détermination de l’accumulation est associée, à l’identification précaire de la couche de neige du cycle hydrologique écoulé et des incertitudes potentielles sur la mesure de densité. En effet, l’absence de marqueur stratigraphique permettant d’identifier le début du cycle annuel d’accumulation est lié à l’absence de saisonnalité dans les précipitations, une caractéristique typique de la zone tropicale interne (il peut neiger tous les mois de l’année en quantité importante). De ce fait, nous avons déterminé qu’il faudrait augmenter d’environ 70% l’accumulation nette déterminée par les mesures de terrain pour expliquer la différence entre les bilans de masse glaciologique et géodésique. Cette hypothèse est confirmée par l’estimation du flux de glace au voisinage de la ligne d’équilibre. Cette estimation a été rendue possible grâce à : (1) des mesures RADAR (GPR, ground penetration radar) effectuées en septembre 2000 qui ont permis d’estimer l’altitude du lit rocheux et donc l’épaisseur de la glace à ce niveau ; et (2) des mesures de déplacement des balises d’ablation réalisées chaque année permettant d’estimer la vitesse d’écoulement du glacier en surface. En conséquence, nous avons pu mettre en évidence que le gradient vertical de précipitations pourrait être bien plus élevé en haute altitude qu’on le pensait auparavant, du même ordre de grandeur que le gradient horizontal estimé entre les versants est (très humide) et ouest (plus sec) du massif de l’Antisana. De futures recherches seront nécessaires pour mieux contraindre les processus d’accumulation (nature des précipitations solides et quantités accumulées) dans la partie haute de l’Antisana.

Figure 1. Localisation du glacier Antisana 15 et du réseau de mesures glacio-météorologiques.

Figure 2. Glacier Antisana 15α. A) Bilan de masse de surface annuel glaciologique réajusté par le bilan géodésique. B) Bilan de masse de surface cumulé pour la période 1994-2012, calculé par la méthode glaciologique avec différente type d’interpolation des mesures ponctuelle à l’échelle du glacier (interpolation linéaire simple : rouge, par l’approche de Lliboutry en gris puis ajsuté par la méthode géodésique en noir).