“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 61 — #84
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2. Cryosphère et niveau marin
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forages glaciaires, concerne le fait que l’essentiel de la déformation est concentré dans les couches près du fond, et que plus haut, la vitesse horizontale
change peu avec la profondeur et qu’en première approximation, l’amincissement des couches de glace décroît linéairement avec la profondeur.
La glace s’écoule par déformation mais sa vitesse à l’interface avec le socle
(vitesse basale) contribue également à l’écoulement. Deux processus interviennent, le glissement proprement dit sur le socle et la déformation du sédiment sous-jacent. D’après les observations effectuées en Antarctique, c’est
ce dernier mécanisme qui semble le plus efficace, pouvant mener à des vitesses d’écoulement de plusieurs centaines de mètres par an. Dans les deux
cas, la vitesse basale est négligeable tant que la température à l’interface est
en dessous du point de fusion. Par contre au point de fusion, non seulement
un glissement est possible mais de l’eau est produite. S’ajoute alors un autre
mécanisme, plus la pression d’eau est forte, plus la vitesse basale est élevée,
que ce soit par un effet de lubrification (moindre frottement) ou parce que le
sédiment saturé d’eau est plus facile à déformer.
Le champ de température dans la glace affecte donc l’écoulement d’au
moins trois façons : par l’intermédiaire de la viscosité, par le seuil (point de
fusion) à partir duquel la vitesse basale est possible et par la pression d’eau
sous-glaciaire. On peut assez bien estimer la température dans la glace en
résolvant l’équation de la chaleur et en tenant compte des éventuels changements dans le temps de la température en surface. La température augmente
généralement avec la profondeur. Elle est très froide en surface. Vers 10 m de
profondeur, les variations saisonnières étant atténuées, elle prend la valeur de
la température moyenne annuelle. En Antarctique par exemple, cette température à 10 m, varie d’environ −20
◦ C vers la côte à −60
◦ C dans le centre.
À la base de la glace, la température est souvent proche du point de fusion,
car le flux géothermique (venant de la Terre) apporte en permanence de la
chaleur à la base de la glace et la glace est un matériau isolant qui empêche
cette chaleur de s’échapper dans l’atmosphère. Plus l’épaisseur de glace est
importante, plus la température basale est élevée. Cette température dépend
également de la valeur du flux géothermique, qui est malheureusement assez
mal connue sous les calottes actuelles, où il est difficile d’aller le mesurer directement. La variation de la température avec la profondeur n’est pas linéaire
(ce que donnerait de la pure diffusion), car l’écoulement transporte du froid
du haut vers le bas et de l’amont vers l’aval (advection). Par ailleurs, la déformation de la glace produit de la chaleur (comme pour tous les matériaux).
Il en est de même du glissement sur le socle et de la déformation du sédiment.
Les zones avec un écoulement rapide ont donc une base relativement chaude.
Si l’on négligeait les phénomènes liés à l’écoulement (cas diffusif), la température augmenterait linéairement avec la profondeur. À cause de l’écoulement,
la glace est en réalité globalement plus froide dans le haut et éventuellement
plus chaude à la base. Éventuellement, car si la base est au point de fusion,
la chaleur additionnelle est convertie en fusion. Notons que le point de fusion
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2. Cryosphère et niveau marin
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forages glaciaires, concerne le fait que l’essentiel de la déformation est concentré dans les couches près du fond, et que plus haut, la vitesse horizontale
change peu avec la profondeur et qu’en première approximation, l’amincissement des couches de glace décroît linéairement avec la profondeur.
La glace s’écoule par déformation mais sa vitesse à l’interface avec le socle
(vitesse basale) contribue également à l’écoulement. Deux processus interviennent, le glissement proprement dit sur le socle et la déformation du sédiment sous-jacent. D’après les observations effectuées en Antarctique, c’est
ce dernier mécanisme qui semble le plus efficace, pouvant mener à des vitesses d’écoulement de plusieurs centaines de mètres par an. Dans les deux
cas, la vitesse basale est négligeable tant que la température à l’interface est
en dessous du point de fusion. Par contre au point de fusion, non seulement
un glissement est possible mais de l’eau est produite. S’ajoute alors un autre
mécanisme, plus la pression d’eau est forte, plus la vitesse basale est élevée,
que ce soit par un effet de lubrification (moindre frottement) ou parce que le
sédiment saturé d’eau est plus facile à déformer.
Le champ de température dans la glace affecte donc l’écoulement d’au
moins trois façons : par l’intermédiaire de la viscosité, par le seuil (point de
fusion) à partir duquel la vitesse basale est possible et par la pression d’eau
sous-glaciaire. On peut assez bien estimer la température dans la glace en
résolvant l’équation de la chaleur et en tenant compte des éventuels changements dans le temps de la température en surface. La température augmente
généralement avec la profondeur. Elle est très froide en surface. Vers 10 m de
profondeur, les variations saisonnières étant atténuées, elle prend la valeur de
la température moyenne annuelle. En Antarctique par exemple, cette température à 10 m, varie d’environ −20
◦ C vers la côte à −60
◦ C dans le centre.
À la base de la glace, la température est souvent proche du point de fusion,
car le flux géothermique (venant de la Terre) apporte en permanence de la
chaleur à la base de la glace et la glace est un matériau isolant qui empêche
cette chaleur de s’échapper dans l’atmosphère. Plus l’épaisseur de glace est
importante, plus la température basale est élevée. Cette température dépend
également de la valeur du flux géothermique, qui est malheureusement assez
mal connue sous les calottes actuelles, où il est difficile d’aller le mesurer directement. La variation de la température avec la profondeur n’est pas linéaire
(ce que donnerait de la pure diffusion), car l’écoulement transporte du froid
du haut vers le bas et de l’amont vers l’aval (advection). Par ailleurs, la déformation de la glace produit de la chaleur (comme pour tous les matériaux).
Il en est de même du glissement sur le socle et de la déformation du sédiment.
Les zones avec un écoulement rapide ont donc une base relativement chaude.
Si l’on négligeait les phénomènes liés à l’écoulement (cas diffusif), la température augmenterait linéairement avec la profondeur. À cause de l’écoulement,
la glace est en réalité globalement plus froide dans le haut et éventuellement
plus chaude à la base. Éventuellement, car si la base est au point de fusion,
la chaleur additionnelle est convertie en fusion. Notons que le point de fusion