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Notre climat, en 30 ans, a soustrait de 30 à 50 % les Glaciers des Andes tropicales

Notre climat, en 30 ans, a soustrait de 30 à 50 % les Glaciers des Andes tropicales

La vitesse la plus élevée observée depuis 300 ans. Des chercheurs de l’IRD et leurs partenaires viennent de publier une synthèse qui retrace l’histoire de ces glaciers depuis leur maximum atteint entre 1650 et 1730 de notre ère, en plein petit âge glaciaire. L’accélération de la fonte est due au changement climatique rapide qui est intervenu sous les tropiques depuis les années 1950, et surtout depuis la fin des années 1970, et qui a entraîné un réchauffement atmosphérique de 0,7°C dans cette région des Andes. Au rythme de leur recul actuel, les glaciers de petite taille pourraient disparaître d’ici 10 à 15 ans, affectant l’alimentation en eau des populations.

2013 est une nouvelle année de bilan pour le climat, avec la publication du 5e rapport du GIEC. Les glaciers de montagne et les petites calottes sont parmi les indicateurs les plus sensibles du changement climatique. Les glaciers situés sous les Tropiques – 99 % dans les Andes- s’avèrent encore plus vulnérables que les autres.

Dans les Andes, l’apport des glaciers à l’irrigation, à la génération hydroélectrique et à l’alimentation en eau peut être très significatif : ainsi 15 % de l’eau consommée à La Paz viennent des glaciers, un chiffre qui monte à 30 % en saison sèche.

Pour la première fois, une étude des chercheurs de l’IRD et de leurs partenaires, qui vient d’être publiée dans la revue The Cryosphere , offre une rétrospective de plus de trois siècles sur l’évolution des glaces dans l’ensemble de la région andine tropicale.

Depuis leur maximum atteint entre la moitié du 17e et celle du 18e siècle, au cours du petit âge glaciaire, les glaciers des Andes tropicales ont progressivement reculé. Mais depuis 30 ans, leur déclin a pris une ampleur spectaculaire. Cette synthèse montre en effet clairement la singularité de ces dernières décennies, avec une rapidité de fonte jamais observée en 300 ans : les glaciers de Colombie, d’Equateur, du Pérou et de Bolivie ont vu leur surface réduite de 30 à 50 % de leur surface depuis la fin des années 1970, et jusqu’à 80 à 100 % dans les cas extrêmes. Cette nouvelle étude confirme l’accélération du changement climatique à la fin du 20e siècle dans cette région du monde.

Grâce à l’étude des moraines déposées sur les flancs des sommets, les scientifiques ont cartographié et daté les positions passées des glaciers tout au long de leur retrait à partir des années 1730. Puis les photographies aériennes et les images satellitaires témoignent de l’évolution des surfaces glaciaires après 1950. En parallèle, les chercheurs ont modélisé la réponse des glaciers aux variations actuelles de température et de précipitations, pour établir la relation entre conditions climatiques et recul des glaces. Ils reconstituent ainsi les fluctuations du climat qui ont pu provoquer les variations des glaciers observés.

L’ensemble des glaciers andins répond à des mécanismes de variabilité climatique communs. Tandis que les précipitations ont peu évolué, la température atmosphérique dans les Andes tropicales a augmenté de 0,7°C, en lien avec le réchauffement du Pacifique tropical depuis les années 1970. À pareille altitude, la température n’est pas directement responsable de la fonte. Celle-ci est surtout due au bilan entre rayonnement absorbé et réfléchi à la surface du glacier. Mais la température agit sur la nature des précipitations, solides ou liquides, et donc sur les conditions de maintien ou non du manteau neigeux, qui contribue à réfléchir la plus grande partie de l’énergie solaire. L’absence de celui-ci augmente la fonte du glacier de façon considérable. Cette situation où les glaciers sont dénudés – en été sous les tropiques ou aux équinoxes sous l’équateur – a eu tendance à devenir plus fréquente ces dernières décennies.

Les glaciers de petite taille – inférieure à 1 km2 -, situés à moins de 5400 m d’altitude, s’avèrent les plus touchés. Si les hausses de température prévues par les modèles climatiques d’ici la fin du siècle se confirment, la plupart des glaciers de cette région des Andes, les grands comme les petits, pourraient disparaître, comme l’a déjà fait en 2010 le glacier de Chacaltaya, au-dessus de la ville de La Paz en Bolivie.

Il est aujourd’hui vital d’affiner les prévisions, pour mieux anticiper les impacts futurs pour les populations andines. Les glaciers de montagne jouent un rôle de régulation de la ressource en eau tout au long de l’année. Des millions d’habitants des Andes en dépendent en saison sèche pour les besoins de l’agriculture, de l’énergie hydroélectrique ou de la consommation des villes.

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Recul des glaciers dans les Andes tropicales sur les dernières décennies

Ces glaciers qui réagissent rapidement aux variations climatiques sont particulièrement intéressants à étudier pour retracer l’évolution du climat. Le CNRS a présenté leur évolution sur les récentes décennies. Un réseau d’observation permanent a été installé en différents points de la chaîne des Andes, allant de l’équateur aux tropiques (16°S) (figure1). Deux de ces glaciers Antizana (Equateur) et Zongo (Bolivie) font partie de l’ORE – (Observatoire de Recherche pour l’Environnement) GLACIOCLIM, réseau qui comprend également des glaciers des Alpes et de l’Antarctique.

Les résultats relatifs au glacier Chacaltaya, situé en Bolivie, qui est un petit glacier typique glacier (0,06 km2 en 2000) de basse altitude (situé entre 5360 et 5140 m) qui a été observé depuis 1991, est représentatif de nombreux glaciers des Andes centrales dont le recul a été particulièrement impressionnant depuis les années 1980.

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Localisation des glaciers surveillés dans les Andes tropicales par l’IRD et ses partenaires. Deux de ces glaciers (Antizana et Zongo) font partie du réseau GLACIOCLIM, réseau qui comprend également des glaciers des Alpes et de l’Antarctique (ORE-Observatoire de Recherche pour l’Environnement).

Evolution d’un glacier andin au cours des saisons : une forte variabilité interanuelle

Le bilan de masse d’un glacier est la différence entre l’accumulation (chutes de neige), qui augmente la masse du glacier et l’ablation (fusion et sublimation) qui la diminue. Contrairement aux Alpes où alternent la saison d’accumulation (l’hiver) et la saison d’ablation (l’été), dans les Andes de Bolivie et du Pérou, l’ablation a lieu tout au long de l’année et devient maximale en été (octobre-avril) par suite de la forte insolation. L’été est également la saison des pluies, donc la saison où se produisent à la fois l’accumulation et l’ablation. Par conséquent, toute altération en été du régime des pluies ou des températures provoque une réponse amplifiée du glacier, d’où sa très grande sensibilité à la variabilité climatique.

Cette différence entre les saisons d’été et d’hiver est particulièrement illustrée par la figure 2 qui présente l’évolution du bilan de masse mensuel du glacier Chacaltaya entre 1991 et 2001. Son bilan moyenné sur l’année est négatif tout au cours de la décennie et ce sont les mois d’été (octobre-avril) qui contrôlent la variabilité du bilan annuel. Durant la saison sèche et froide (mai-septembre) le glacier reste stable.

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Evolution du bilan de masse mensuel (en mm eau équivalent) du glacier Chacaltaya entre 1991 et 2001. Ce glacier de basse altitude (situé entre 5360 et 5140 m) est en constant recul. Son bilan moyenné sur l’année est négatif tout au cours de la décennie : ce sont les mois d’été (octobre-mars) qui contrôlent la variabilité du bilan annuel.

Variabilité interannuelle : rôle de l’ENSO

La figure 3 présente l’évolution du bilan de masse cumulé des glaciers de Chacaltaya et du Zongo sur la décennie 1991 – 2001. Le bilan cumulé représente la quantité de glace (en équivalent eau) perdue par le glacier depuis 1991. Le glacier du Zongo est un glacier relativement grand de 2,4 km2, qui s’étend de 6000 à 4850 m d’altitude, situé à 20 km au nord de Chacaltaya. Sur la figure, seul est pris en compte le bilan de masse relatif à la partie supérieure de la zone d’ablation du Zongo (seule zone du glacier à être régulièrement mesurée à l’échelle mensuelle) qui, elle, est situé entre 5150 m et 5030 m. Restreindre la zone d’abaltion du Zonga à seulement cette altitude permet de comparer les bilans de masses des deux glaciers à des altitudes comparables. On constate que Chacaltaya et Zongo ont des évolutions semblables, ce qui indique que ces glaciers réagissent de façon similaire à une évolution régionale du climat.

On constate également que des périodes de forte ablation alternent avec des périodes où les glaciers restent stables. Sur la figure les événements El Niño et la Niña sont indiqués en tenant compte du retard de 6 mois entre l’événement ENSO défini par l’anomalie de température de surface de la mer dans le Pacifique central (région Niño 3,4) et la réponse des glaciers boliviens. On constate que les années de forte ablation (bilan négatif) coïncident avec les périodes EL Niño, alors que les années qui présentent un bilan équilibré correspondent aux années La Niña. Une exception cependant, les années 1992-1993 affectées par l’éruption du volcan Pinatubo (juin 1991) durant lesquelles la troposphère tropicale s’est sensiblement refroidie.

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Bilans mensuels cumulés des glaciers de Chacaltaya et du Zongo (Bolivie). Seule la tranche d’altitude 5150-5030 m est considérée sur le glacier du Zongo, tandis que le glacier de Chacaltaya (5350-5150 m) dans son entier est situé à plus haute altitude. Cela explique en grande partie pour les pertes cumulées sont plus importantes au Zongo. Les rectangles rouges et les rectangles bleus indiquent les périodes des anomalies chaudes (El Niño) et froides (La Niña) respectivement dans le Pacifique, avec un décalage de 6 mois

Récession des glaciers durant El Niño

Pendant les années El Niño, la température atmosphérique et le régime des précipitations sont profondément perturbés. Ainsi à Chacaltaya la température a augmenté de plus de 1°C durant l’été 1997-1998 ; les précipitations, quant à elles, ont été déficitaires. Cette hausse de température est directement corrélée avec l’augmentation de la température des eaux de surface du Pacifique au large des côtes du Pérou et de l’Equateur. Durant cette période, les alizés, qui d’habitude apportent sur les Andes les précipitations venant de l’Atlantique et du bassin amazonien, sont affaiblis, entraînant une baisse et une irrégularité des précipitations sur les Andes. Durant ce El Niño exceptionnel, le glacier de Chacaltaya a subi une perte de glace de plus de 3 mètres d’eau sur l’année. Une étude sur le glacier Zongo des paramètres intervenant dans le bilan de masse a montré que la forte fusion qui existe en période El Niño n’est en fait pas causée directement par la température élevée mais par l’existence d’un albédo particulièrement faible sur le glacier, d’où une forte absorption du rayonnement solaire entraînant la fusion (Wagnon et al., 2001). Cette baisse de l’albédo en période El Niño est le résultat en Bolivie de la diminution des chutes de neige fraîche sur le glacier, (la neige fraîche a un albédo proche de 0,9, une surface de glace non recouverte de neige fraîche un albédo pouvant descendre jusqu’à 0,25). En Equateur, cette baisse de l’albédo est plus directement reliée à l’augmentation de température atmosphérique qui entraîne des pluies et non de la neige sur une large part du glacier. Durant les épisodes La Niña (froids et humides), la situation opposée à lieu : l’ablation décroît fortement suite à la persistance dans la zone d’ablation d’une couche de neige d’albédo élevé.

Une évolution similaire sur une distance de plus de 1000 km

On observe durant la dernière décennie une régression similaire des volumes de glace sur 3 glaciers étudiés en détail, dont l’un (Antizana) est situé sous l’équateur et les deux autres (Zongo et Chacaltaya) à 16°S (figure 4). Cette évolution commune traduit l’impact d’un signal climatique au niveau régional.

Les glaciers de plus grande taille comme ceux de Zongo et d’Antizana ont perdu entre 3 et 5 mètres d’eau durant cette dernière décennie, tandis que le petit glacier de Chacaltaya (0,06 km2) a subi, lui, une perte de plus de 14 m d’eau. Ce petit glacier, réduit à sa zone d’ablation, a donc subi une perte de masse beaucoup plus importante que les plus grands glaciers qui eux disposent d’une vaste zone d’accumulation.

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Bilans cumulés sur la dernière décennie de 3 glaciers des Andes tropicales : Zongo et Chacaltaya en Bolivie, et Antizana en Equateur. On remarque une similitude dans les variations des bilans, mais un déficit beaucoup plus marqué dans le cas des glaciers de petite taille comme celui de Chacaltaya.

Sur les dernière décennies : une régression constante

La figure 5 montre l’évolution de la longueur et de la surface de 10 glaciers des Andes centrales. Bien que la relation entre ces paramètres et les variations climatiques soit moins directe que celle reliant climat et bilan de masse (car ils font intervenir la dynamique du glacier), ils n’en indiquent pas moins une régression constante de l’ensemble des glaciers remontant aux plus anciennes données (1930). La vitesse de recul augmente nettement à partir de la fin des années 1970, puis accélère à nouveau dans les années 1990. Une illustration de cette accélération est donnée par l’évolution du bilan de masse de Chacaltaya, paramètre directement relié au climat.

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Evolution de la longueur et de la surface de 10 glaciers des Andes centrales depuis 1948. Une nette accélération du recul est observée depuis la fin des années 70.

L’accélération de la récession de glaciers dans les années 70…

A Chacaltaya, la reconstruction du bilan de masse sur les années antérieures aux années de mesures a été faite par aérophotogrammétrie et par relevés topographiques (figure 6). Ces reconstitutions indiquent que la régression du glacier qui existait dès les années 40 a commencé à accélérer, il y a environ deux décennies. Depuis 1983 le glacier a perdu en moyenne 1 mètre (équivalent eau) par an, soit le double de la valeur estimée sur la période 1963-1983 Cette perte de masse est encore supérieure durant la décennie la dernière décennie 1991-2001. Avec une telle vitesse de récession, une disparition complète du glacier est prévisible pour les années 2015 (Ramirez et al., 2001). Pour que le glacier se stabilise, il faudrait que la ligne moyenne d’équilibre des neiges (Equilibrium Line Altitude, ELA), qui est actuellement située à 5400 m (i.e. au-dessus du point le plus élevé du glacier) s’abaisse de 200 m.

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Evolution du déficit moyen du glacier de Chacaltaya (en mètre d’eau équivalent) au cours des cinquante dernières années divisées en quatre périodes successives.

… et le changement de climat du Pacifique

Les mesures suggèrent que les bilans de masse des glaciers sont fortement corrélés aux anomalies de température de surface de la mer (SSTA) dans le Pacifique équatorial. Une approche quantitative peut être faite à l’aide des bilans de masse mesurés à Chacaltaya. La meilleure corrélation entre la SSTA et le bilan de masse de Chacaltaya a été trouvée dans la région Niño 1+2, sur la période d’août à février, précédant de 2 mois la période d’octobre à avril, qui est cruciale pour le bilan de masse. L’anomalie de bilan de masse est portée sur la figure 7 en fonction de l’anomalie de température correspondant aux mêmes périodes. Ce graphique établit que la récession du glacier est linéairement corrélée avec l’évolution de la SSTA. L’accélération de la récession au cours des années 70 concorde avec le changement de mode de l’ENSO à partir de 1976 (e.g. Trenberth and Stepaniak, 2001), date depuis laquelle les El Niño apparaissent plus fréquents et plus intenses.

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Corrélation entre le bilan du Chacaltaya et la température superficielle du Pacifique (d’août à février) au large des côtes du Pérou et de l’Equateur. On observe une tendance au réchauffement du Pacifique depuis les années 1940 qui va de paire avec une accélération de la dégradation du glacier. (Source : Francou et al., 2003).

Conclusion.

Les observations dans les Andes centrales indiquent que les glaciers sont en récession constante sur les dernières décennies (début des reconstitutions des bilans de masse et des fronts des glaciers) et répondent de façon cohérente à un même signal climatique, les épisode de fontes particulièrement élevées coïncidant avec les épisodes El Niño. Une accélération de cette récession se manifeste dans les années 70, et coïncide avec le changement de régime de l’ENSO.

Le saviez-vous ?

Depuis 11 000 ans, la Terre est dans une ère interglaciaire. Mais du 14e au 19e siècles derniers, la planète a connu une période froide, appelée « petit âge glaciaire ». La Seine était parfois prise par les glaces, avec des températures hivernales nettement plus basses qu’aujourd’hui et des gelées en plein été certaines années. Les massifs montagneux à l’échelle mondiale ont alors connu un maximum glaciaire. Depuis la fin de cet épisode, le globe s’est réchauffé de l’ordre 0,7°C en moyenne. En Bolivie, au sommet de l’Ilimani (6 340 m), les travaux de l’IRD ont montré que la température a augmenté de 1°C au cours du 20e siècle.

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Arteson Raju – Glacier – (Cordilliere Blanche)

Les glaciers andins constituent des ressources vitales pour les populations voisines

Dans les Andes Tropicales, l’eau des glaciers est une ressource largement utilisée pour le bénéfice des populations. Tous les sites étudiés par l’IRD avec ses partenaires contribuent à ces usages.

• En Equateur, les glaciers du Volcan Antizana sont captés par l’agence d’approvisionnement en eau potable de la ville de Quito (EMAP) qui compte un million et demi d’habitants. De plus, les eaux de montagne sont traditionnellement utilisées par les petits exploitants agricoles qui construisent des canaux à flanc de versant, parfois sur des distances considérables ; ce sont les acequias, dont le principe et l’exploitation sont très semblables à ceux des bisses du Valais suisse.

• En Bolivie, dans la vallée du Rio Zongo, dont les glaciers et les écoulements sont étudiés depuis 1991 par l’IRD, la Compagnie Bolivienne d’Energie Electrique (COBEE) exploite les débits dont l’origine est largement glaciaire pour produire l’électricité qui alimente la capitale La Paz (1,2 millions d’habitants avec la ville jumelle d’El Alto). Un ensemble de 10 usines hydroélectriques en cascade s’étage sur une distance d’environ 50 km entre 4250 et 950 m d’altitude ; il possède une capacité totale de 175 MW. Les glaciers fournissent aussi l’approvisionnement en eau potable pour environ 90 % des habitants de La Paz et d’El Alto au travers d’un certain nombre de captages et de conduites exploitées par la société Aguas del Illimani, filiale du groupe français Suez. Enfin le glacier de Chacaltaya entre 5100 et 5400 m d’altitude, très proche de la capitale, joue un rôle touristique non négligeable, parce qu’il est facilement accessible et se trouve être le domaine skiable le plus élevé de la planète (structure d’accueil permanente et une remontée mécanique au fonctionnement épisodique)

• Au Pérou, le Rio Santa collecte l’ensemble des écoulements glaciaires de la Cordillère Blanche. La rivière et certains lacs de montagne (comme le lac Parón, étudié par l’IRD) sont contrôlés par la société Egenor qui exploite à la sortie de la vallée l’usine hydroélectrique de Cañon del Pato (capacité installée de 256 MW). A l’aval de cette usine de grands travaux d’aménagement de périmètres irrigués sont en cours en bordure de l’Océan Pacifique où la pluviométrie est très faible ; il est actuellement projeté par les autorités péruviennes de transporter l’eau du Rio Santa par canaux sur de grandes distances pour des aménagements agricoles irrigués dans le nord du pays.

Les glaciers constituent aussi des dangers pour les populations. La fonte accélérée, les chutes de séracs, les avalanches, les ruptures de verrous morainiques, souvent provoqués par les séismes fréquents dans les Andes, ont entraîné dans le passé des éboulements et des glissements de terrains catastrophiques. L’accident de Yungay qui a fait près de 20 000 victimes dans la Cordillère Blanche (Pérou) le 31 mai 1970 reste dans toutes les mémoires. Il ne faut pas négliger enfin le facteur culturel et religieux : la plupart des sommets andins sont traditionnellement vénérés par les populations qui leur font des sacrifices et organisent périodiquement des pèlerinages sur les fronts des glaciers.

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