La neige - Le glacier

I. LA NEIGE

La neige est une précipitation de cristaux de glace transparents qui tombent des nuages en flocons blancs et légers. 

Formation.
La neige se forme autour de noyaux de congélation — poussières ou d'autres petites particules dans l'atmosphère — quand la vapeur d'eau se condense à des températures situées en dessous du point de congélation. Les cristaux partiellement fondus se collent les uns aux autres pour former des flocons de neige, qui peuvent parfois mesurer de 7 à 10 cm de diamètre.
 

Selon la température atmosphérique prévalant au moment de leur formation, la neige se présente en cristaux étoilés ou prismatiques ou encore en flocons. 
En raison des variations atmosphériques infinies, chaque cristal de neige est unique dans sa configuration exacte et ce sont les nombreuses surfaces réfléchissantes du cristal qui font paraître la neige blanche. 
Les rayons les plus longs des étoiles à six branches sont généralement des tubes creux. Ils se forment par superposition à partir du bord du cristal d'origine.

Précipitation.
Le cristal va tomber lorsque son poids ne lui permettra plus de séjourner dans le nuage. Les précipitations seront sous forme de microcristaux, de flocons, de neige roulée ou de grésil. Si la température de l'atmosphère le permet (inférieure à 1,5°C)  la neige atteindra le sol et formera un manteau neigeux, celui-ci se constituera si la température du sol est inférieur ou égale à 0°C, au dessus le manteau neigeux retardera son apparition.
On mesure l'importance d'une chute de neige en centimètres de neige fraîchement tombée. On calcule également la profondeur de la couche d'eau qui en résulterait si la neige fondait : 25-30 cm de neige donnent 2,5 cm d'eau.

Manteaux neigeux.
Le manteau neigeux est un empilage de strates aux caractéristiques de cristallographie, de cohésion, de densité, de teneur en eau liquide très différentes.

Formation.
Lorsque les précipitations neigeuses atteignent le sol, si les conditions atmosphériques sont réunies, elles vont s'accumuler. Le renouvellement de ce phénomène va provoquer une accumulation de couches neigeuses. Le manteau neigeux formé sera soumis à des contraintes mécaniques et à des flux énergétiques qui entraîneront des déformations.

Flux énergétiques.

Le Soleil.
Le soleil apporte de la chaleur au manteau neigeux. Cet apport varie en fonction de l'état de la surface de celui-ci et de la quantité d'énergie fournie.
La neige réfléchi beaucoup plus d'énergie solaire qu'elle n'en absorbe. L'albédo de la surface (Rayonnement réfléchi / Rayonnement absorbé) est situé entre 0,5 et 0,7. Ce rapport diminue avec l'état de la surface du manteau. Environ 70% des rayons solaires sont renvoyés dans l'atmosphère.
Le rayonnement solaire varie avec les saisons donc la quantité d'énergie fournie est plus importante au printemps qu'en hiver.

Les Précipitations.
Les chutes de neiges refroidissent le manteau ou elles le réchauffent. Cela va dépendre des températures du manteau et des précipitations.
La pluie, comme le soleil apporte de la chaleur, mais dans une moindre mesure. Une pluie de 10 mm à 5°C fait fondre 1 cm de neige. En plus de la chaleur la pluie va humidifier le manteau, ce qui se traduit par un dé-tassement.

L'Air et le Rayonnement Thermique.
Les échanges entre l'air ambiant et le manteau neigeux sont continus. Ces échanges de chaleur s' accélèrent avec le vent. Un vent de Sud soutenu peut en quelques heures faire fondre la totalité du manteau neigeux.
La neige émet un rayonnement infrarouge continu. Par nuit claire, cette perte de chaleur peut se traduire par une diminution importante de la température de la surface du manteau. Ce rayonnement est moins important par temps nuageux, car les nuages absorbent et émettent, eux-aussi, un rayonnement infrarouge.

Déformation.

Métamorphose d'isothermie.
On l'observe lorsque les variations de températures au sein de la couche de neige sont faibles. Elle débute par la destruction des fines ramifications des cristaux et se poursuit par des transferts de matière, par sublimation/ congélation. Les cristaux s'arrondissent, leur taille se réduit et se calibre et leurs nombreux points de contact favorisent la formation de ponts de glace qui les soudent les uns aux autres. Cette transformation va rendre le manteau neigeux plus dense et cohésif, ceci au détriment de sa plasticité.

Métamorphose de gradient.
Elle se déclenche lorsque le gradient thermique vertical affectant la couche de neige atteint ou dépasse 20°C/mètre environ et lorsque la couche de neige est poreuse. Avec ces conditions les transferts de matière par sublimation/congélation se font dans le sens vertical et de direction bas vers le haut. Ces transferts génèrent des grains à faces planes, appelés gobelets, pouvant atteindre plusieurs millimètres. Dans ce cas il y a formation de strates de faible cohésion.

Métamorphose de fonte.
Tout le monde l'aura compris elle se traduit par l'apparition d'eau liquide au sein du manteau neigeux, ce qui se traduit par une fusion partielle des grains de neige. On rencontre cette transformation quand il y a un redoux prolongé ou des pluies. Il y aura formation de grains de plus en plus gros suivant les conditions de regel. Au delà d'un seuil de rétention l'eau atteint la base du manteau neigeux et entraîne une fonte rapide.

Effets du vent.

Le blizzard, c'est précipitation + vent, s'il n'y a que le vent il s'agit de la chasse-neige. Dans les deux cas les cristaux sont brisés en grains minuscules aux arêtes vives. Au repos cette neige devient cohérente. La plaque à vent se forme avec ces cristaux brisés qui se soudent mal aux couches sous-jacentes. En surface le manteau neigeux peut être érodé. Ces couches façonnées par le vent sont croûtées. Au niveau des crêtes le vent peut édifier des corniches

LES AVALANCHES

Définition.

C'est un phénomène complexe, en effet de multiple facteurs interviennent dans sa formation et son déclenchement. Cependant une avalanche est une rupture d'un équilibre qui entraîne le glissement d'une quantité de neige. La rupture peut être d'ordre thermique (effets climatiques) ou mécanique (effets du poids, surcharge).

Les types d'avalanches.

Avalanche de neige poudreuse.
C'est un mélange de neige et d'air, elles surviennent pendant la chute de neige ou peu après. Lorsque l'inclinaison et la longueur du versant sont suffisantes, un aérosol de neige va se former, il va couler le long de la pente en formant des rouleaux à axes horizontaux, la vitesse atteint facilement les 200 Km/h !!!  Les avalanches de poudreuses sont freinées par l'air et non par le relief, à l'avant l'air est mis en vitesse. En général ces avalanches ne concernent que la couche supérieure du manteau neigeux et ne forment qu'un dépôt de faible volume.

Avalanche de plaque.


 
Elles résultent de la rupture d'une strate du manteau neigeux constituée de neige relativement dense (dépôt dû au vent, le plus souvent), reposant sur une sous-couche sans cohésion. La cohésion de cette strate entraîne une fracture qui peut se propager sur plusieurs centaines de mètres. L'épaisseur de ces strates peut atteindre plusieurs mètres, il peut y avoir formation d'un aérosol. Mais le plus souvent la plaque glisse en blocs de taille variable à une vitesse pouvant dépasser les 100 Km/h. Dans les zones d'arrêt, des blocs subsistent en un dépôt chaotique.

Avalanche de neige humide.
Elles surviennent lors d'un redoux hivernal (avec ou sans précipitations pluvieuses), et au printemps. Elles sont comparable à un écoulement torrentiel. Leur trajectoire est guidée par le relief. Sa vitesse est de l'ordre de 60 Km/h, mais elles exercent des pressions considérables. Elles peuvent intéresser la totalité du manteau neigeux lorsque celui-ci est déstabilisé jusqu'à sa base.

Les facteurs avalancheux.

La météorologie.
Les précipitations vont augmenter les risques d'avalanche. En effet le manteau neigeux est rarement homogène et chaque couches évoluent à leur manière. Une chute de neige après un redoux ralentit le refroidissement et le regel de la couche inférieure. La pluie va humidifier le manteau neigeux. 

Le vent.
Les variations de température diminuent la résistance et la cohésion de la neige. Exemple : un redoux , une longue exposition au soleil, le printemps.

La topographie.
La pente joue un rôle essentiel, plus elle est raide, plus la neige aura du mal à rester sur celle-ci.
Les accidents du relief  (barre rocheuse) ne sont pas à négliger.
La nature du sol est aussi importante, un sol défriché sera plus sensible qu'un sol boisé, cependant les forêts de mélèzes sont moins sécurisantes qu'une forêt de sapins, en effet les mélèzes perdent leurs épines de ce fait le manteau neigeux repose sur un sol instable. Une herbe rase retiendra plus le manteau qu'une herbe couchée. Les pierriers et les roches lisses sont aussi des sols instables.

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II. LES GLACIERS

Introduction.

Le glacier est une importante masse de glace continentale, en mouvement, se formant dans les régions froides, en haute montagne ou à des latitudes élevées, là où la neige s'accumule et ne fond pas d'une année sur l'autre. Les glaciers occupent 10 p.100 de la surface des continents ; leur répartition est inégale. La plupart se trouvent dans les hautes latitudes, où ils couvrent 14 660 000 km2, soit 98,4 p. 100 de la surface de tous les glaciers réunis. Une forte dissymétrie oppose l'hémisphère Sud (12 578 000 km2 englacés) et l'hémisphère Nord (2 081 000 km2).

La formation des glaciers.

L'existence des glaciers actuels dépend de l'alimentation en neige qui implique des climats à la fois humides et froids sous lesquels les précipitations se produisent sous forme solide, toute l'année ou en hiver. Elle repose aussi sur l'altitude de la limite inférieure des neiges permanentes, limite au-dessus de laquelle les étés ne sont pas suffisamment chauds pour les faire fondre. La limite des neiges permanentes s'élève ainsi des hautes latitudes vers les basses. Dans l'Antarctique, elle se tient au niveau de la mer (terre Adélie, 67° S, terre de Graham 65° S) et à 50 m à l'extrémité de la terre François-Joseph (82° N). De là, elle atteint 2 800 m dans les Pyrénées (43° N), 2 800 à 3 100 m dans les Alpes occidentales (45° N), 3 900 m dans l'Aconcagua (33° S), 6 200 m dans les Andes chiliennes (22° S), 6 500 m dans le Tibet occidental (34° N) pour redescendre entre 4 500 et 5 000 m sous l'équateur (Ruwenzori, 4 600 m, Chimborazo, 4 700 m, Kilimandjaro, 5 200 m). La limite des neiges permanentes est d'autant plus basse que les températures moyennes sont plus faibles et les précipitations plus abondantes. À ces conditions climatiques s'ajoute le rôle de la topographie ; les creux, les cuvettes, les dépressions sont des réceptacles de choix pour la neige de même que les surfaces peu accidentées (plateaux), si le manteau neigeux est épais et s'il n'est pas trop balayé par le vent.

Tout commence en effet avec la neige et sa diagenèse en glace. La neige fraîche a une densité de 0,1 à 0,3 ; sous l'effet du poids des couches successives, ses flocons perdent leur forme étoilée, se brisent, s'arrondissent en grains qui se soudent ; la densité augmente progressivement et, lorsqu'elle est comprise entre 0,5 et 0,8, la neige tassée est transformée en névé. La compression continuant, la recristallisation, c'est-à-dire la formation de grands cristaux de glace imbriqués les uns dans les autres, fait passer le névé à l'état de glace, corps dur, imperméable, de densité 0,9, susceptible de flotter sur l'eau. En été, l'eau issue de la fonte superficielle de la neige, s'infiltrant dans le névé, congèle au contact des cristaux en formation, ce qui favorise leur soudure. Dès qu'elle atteint quelques dizaines de mètres d'épaisseur, la glace devient plastique à la base et se met en mouvement : c'est le fluage, qui se produit même sur des pentes faibles ; par exemple, un névé épais de 40 m se met à fluer sur une pente de 7°. Sous l'action de son propre poids (effet de la gravitation) et de la poussée éventuelle de la glace accumulée en amont, la glace s'écoule le long des pentes ou s'étale dans toutes les directions, ce qui forme un glacier.

Tous les glaciers possèdent une aire d'alimentation correspondant à la formation et à l'accumulation de la glace et une aire d'ablation où la fonte et l'évaporation peu à peu l'emportent sur les gains. La surface d'alimentation est couverte de neige et de névé toute l'année alors que la neige fraîche disparaît de la surface d'ablation en été. La zone où le bilan entre l'alimentation et l'ablation devient nul porte le nom de ligne d'équilibre ; elle se situe en général à la limite aval des névés.

Les glaciers se terminent par un front quand l'alimentation devient insuffisante pour les entretenir, quand la température moyenne de l'air supérieure à 0 °C ne permet plus la conservation de la glace ou lorsqu'ils débouchent dans un lac ou dans la mer. Dans ce dernier cas, l'évacuation de la glace se fait par détachement de pans ou de blocs de glace à l'origine des icebergs.

Description.
 
Rimaye
Au sommet un cirque où s'accumulent les névés qui vont alimenter le glacier. Au bas du cirque une crevasse appelée la rimaye, cette crevasse est le fruit du déplacement du glacier.
      
Lors du déplacement les névés eux restent accrochés au cirque. La rimaye reste ouverte durant l'été, l'hiver elle est constamment comblée par les névés. Le glacier "coule" lentement vers  l'aval.  

En bas, dans la vallée, lorsque le glacier fond il dépose des matériaux est forme la moraine.  Sous le glacier un torrent coule. La vitesse d'écoulement et le relief vont provoquer des tensions dans la masse du glacier, ces tensions vont donner naissance aux séracs et crevasses.

Les crevasses et les séracs.
 
Céracs
Les deux formes apparaissent lorsque les contraintes de cisaillements sont trop fortes et brisent la glace.

Les crevasses naissent lorsqu'il y a une rupture de pente, leur profondeur peuvent aller jusqu'à 40 m. Dés que l'obstacle est franchi elles se referment.

En revanche les séracs se forment lorsque la pente du lit augmente rapidement. Les séracs sont des masses de glaces anguleuses et instable.

Les dangers.

L'hiver la neige tombe en grande quantité sur le glacier, elle va recouvrir une partie des crevasses sans les combler ! De véritable pont de neige prêts à s'effondrer lors d'une surcharge.

Au printemps les ponts sont très fragiles. En été la neige qui recouvrait les crevasses aura fondu et laissera apparaître ces gueules béantes et bleutées des crevasses. L'autre danger sont les séracs car ils sont très instables, il peuvent tomber à tout moment, en effet le glacier "bouge" toute l'année. Il n'y a pas de période plus au moins dangereuses.

Les types de glaciers.

Les dimensions et les formes des glaciers dépendent du relief sur lequel ils se développent. On oppose les inlandsis aux glaciers locaux en raison des énormes différences de surface et de volume de glace qui les séparent. La superficie des premiers s'expriment en millions de km2 tandis que les plus grands de la seconde catégorie n'atteignent pas 10 000 km2. Les glaciers locaux se situent en montagne et sont définis en fonction de leur forme et de leur position par rapport au contexte topographique ; il s'agit des glaciers alpins, des glaciers de piémonts et des calottes glaciaires.

Le modelé glaciaire.

Les glaciers façonnent le substrat sur lequel ils s'écoulent, polissant les roches dures, arrachant des débris, les transportant et les abandonnant au terme de leur course : c'est l'érosion glaciaire qui crée des modelés originaux, dont la plupart n'apparaissent qu'après le recul ou la disparition totale des glaciers.

L'accumulation des débris transportés par les glaciers porte le nom de moraines. Les moraines latérales, formées des débris rocheux qui tombent des versants, bordent la partie inférieure des langues de glace. Quand deux glaciers de vallées voisines se rejoignent, les moraines latérales contiguës se soudent et forment une moraine médiane au centre du nouveau glacier. Au front du glacier, la glace, en fondant, abandonne tous les matériaux qu'elle a transportés : ceux de la surface, ceux emprisonnés dans la glace et ceux arrachés au fond ; l'ensemble constitue la moraine frontale, monticule de cailloux qui cerne la langue et qui, quand elle est reliée aux deux moraines latérales, dessine un amphithéâtre, ou vallum morainique. Le lit des inlandsis est tapissé de moraines de fond importantes, façonnées en buttes ovoïdes, les drumlins.

Le passage des glaciers sur des roches dures est attesté par les roches qui ont été striées, moutonnées ou polies ; celles-ci s'observent aussi bien sous les inlandsis que sur les parois des vallées glaciaires. L'érosion glaciaire aboutit à exagérer les irrégularités du relief préexistant, excavant les creux dans lesquels la glace s'accumule et laissant les bosses en saillie ; elle exploite les différences de nature des roches ; les roches tendres ou fragilisées par la tectonique sont plus facilement affouillées que les roches dures. Le résultat est un dédale de creux et de bosses à l'emplacement des inlandsis ; en montagne, les lignes de crête ciselées en pics, pointes et aiguilles correspondent aux cloisons séparant les anciens cirques rongés par la glace et accueillant désormais un lac. Les langues ont façonné des vallées au profil longitudinal irrégulier, présentant parfois des contre-pentes, les verrous. Ceux-ci correspondent aussi à des rétrécissements entre lesquels les élargissements portent le nom d'ombilics. Dans le sens transversal, le profil de ces vallées offre des flancs raides ; le remblaiement alluvial postglaciaire en explique le fond plat : il s'agit de vallées ayant la forme d'un U ou auges glaciaires. Les auges ne sont pas l'apanage des montagnes puisque le glacier Lambert, un des émissaires de l'inlandsis de l'Antarctique, occupe une auge de 3 400 m de profondeur et de 50 km de large. Dans les régions littorales, certaines de ces auges, libérées de la glace, sont envahies par la mer : ce sont les fjords.


Iceberg

Source : Encyclopédie Microsoft® Encarta® 2002 en ligne
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