Analyse du bilan d'énergie d'un glacier tropical : application à la relation glacier-climat
Résumé
Tropical glaciers are known to be very sensitive climatic indicators. To link the fluctuations of their mass baIance to climate changes, we have realised a surface energy balance on Zongo Glacier (16°S), Bolivia, between march 96 and august 98. This work presents firstly, the methods used to derive the local energy balance on this glacier, and secondly, the interest of such a study to better understand the functioning of the glacier and its relation with the local climate. In the first part, a detailed description of the local climate is made from the records of several automatic meteorological stations installed on Zongo Glacier. Tropical glaciers are submitted to air temperature and incident solar radiation very little variable throughout the year, although the discharge of the proglacial stream escaping from the glacier is highly seasonal. To understand which energy fluxes are responsible for the seasonality of the surface melting on the glacier, we have calculated the energy balance on a point of the ablation area, at 5150 m. The energy balance shows a special functioning of tropical glaciers. Like for the glaciers of higher latitudes, the albedo is a very important parameter controlling the amount of energy available for surface melting. But the main peculiarity of these glaciers comes from the strong consumption of energy as latent heat flux, which corresponds to high sublimation. Moreover, the latent heat flux is very variable with seasons which explains the seasonality of the proglacial stream discharge. Indeed, during the dry season, sublimation is the highest and therefore, very little energy remains for melting explaining why discharge is low. The reverse situation is observed during the humid season. On the time scale of the entire measuring period, the very negative mass balance of the 1997-98 El Nino year is mainly explained by a deficit of precipitation, responsible for a sharp decrease of the mean annuai albedo. The reduced snow cover of the 1997-98 accumulation season has disappeared faster than during the previous year, leaving dirty ice surfaces of very low albedo on larger areas than usually, and during a longer period. Moreover, higher sensible heat flux and lower sublimation have both contributed to increase the surface melting which also reduced glacier mass balance.
Les glaciers tropicaux sont des indicateurs climatiques très sensibles. Pour relier les fluctuations de leur bilan de masse aux changements climatiques, nous avons réalisé un bilan d'énergie à la surface du Glacier Zongo (16°S), en Bolivie, entre mars 96 et août 98. Cette thèse présente, d'une part les méthodes employées pour obtenir le cycle annuel du bilan d'énergie ponctuel, et d'autre part l'intérêt de cette étude pour la compréhension du fonctionnement du glacier et sa relation avec la climatologie locale. Dans la première partie, nous nous attachons à décrire les conditions climatiques régnant sur ce glacier, à partir des enregistrements des stations météorologiques installées sur le Glacier Zongo. Les glaciers tropicaux sont soumis à des températures et des radiations solaires incidentes peu variables au cours de l'année, alors que le débit du torrent émissaire est très saisonnier. Pour comprendre quels sont les flux d'énergie responsables de la saisonnalité de la fusion en surface du glacier, nous avons dressé le bilan d'énergie en un point du glacier, dans la zone d'ablation, à 5150 m d'altitude. Ce bilan d'énergie traduit un métabolisme propre aux glaciers tropicaux. L'albédo est le paramètre essentiel qui contrôle la quantité d'énergie disponible pour la fusion en surface du glacier. La particularité fondamentale de ces glaciers réside en la très forte consommation d'énergie sous forme de chaleur latente (ce qui se traduit par une sublimation élevée). En outre, le flux de chaleur latente présente une saisonnalité marquée à l'origine du régime hydrologique du torrent qui s'échappe du glacier. En effet, en saison sèche, la sublimation est maximale et il reste peu d'énergie pour la fusion d'où le faible débit du torrent émissaire. La situation opposée se produit en saison humide. À l'échelle de l'ensemble de la période étudiée, le bilan de masse nettement déficitaire de l'année El Nino 1997-98 s'explique surtout par un déficit de précipitations, responsable d'une chute de l'albédo moyen annuel. Le manteau neigeux réduit lors de la saison d'accumulation 1997-98 a disparu plus vite que celui de l'année précédente, laissant affleurer une surface de glace sale, d'albédo faible, pendant une période plus longue. De plus, la chaleur sensible plus élevée et la sublimation réduite ont aussi contribué à augmenter la fusion superficielle, diminuant ainsi le bilan de masse du glacier.