Info Calotte glaciaire

Les plus grandes masses de glace sont nommées calottes glaciaires ou inlandsis

Une calotte glaciaire en Islande

Une calotte glaciaire est un type de "glacier" d'eau douce sur socle rocheux, épaisse masse de couche de glace terrestre en forme de dôme et à écoulement radial (dans différentes directions). Installée sur un socle continental, elle ouvre généralement une région montagneuse d'une étendue de glace de grande dimension mais sa superficie n'excède pas 50 000 km².

De quelques centaines de mètres jusqu'à 3 km d'épaisseur, elle s'est formée en plusieurs dizaines de milliers d'années par consolidation des neiges et glaciation. Le Vatnajökull en Islande, l’un des plus grands "glaciers" du monde, n’est pas considéré comme un inlandsis (voir ci-dessous) - avec 8 100 km² de superficie, il ne dépasse pas les 50 000 km² requis arbitrairement - mais est appelé "calotte glaciaire".

Les caractéristiques de la calotte glaciaire la rapprochent de l'inlandsis (terme d’origine danoise signifiant littéralement "glace de l’intérieur du pays" ou "glace de l’arrière pays"), d’une étendue supérieure à 50 000 km², qui se présente sous la forme d’une nappe de glace pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres d’épaisseur. Sur Terre, il en existe deux actuellement : l’inlandsis de l’Antarctique - situé au pôle Sud, parfois divisé en deux avec d’un côté l’Antarctique occidental et de l’autre l’Antarctique oriental - le plus étendu, et l’inlandsis du Groenland, situé sur l’île du même nom à proximité du pôle Nord.

Les calottes glaciaires sont souvent confondues avec les champs de glace : si ces derniers s'étendent en effet sur plus de 50 000 km², contrairement aux calottes glaciaires ils ne couvrent pas complètement les pics sur lesquels ils reposent, signifiant que de la glace est canalisée selon la topographie de la région. Ne couvrant pas complètement le territoire sur lequel ils reposent, il manque la forme de dôme caractéristique propre aux calottes.

Voir les glaces terrestres (Aquaportail)

Formation des calottes polaires et inlandsis

Voir glaciers-climat.com

La formation des calottes glaciaires et des inlandsis repose sur le même principe que celle des glaciers : une accumulation de neige, résultant d’une fonte insuffisante, provoque, sous le poids des précipitations suivantes, un tassement de la neige qui expulse l’air qu’elle renferme et se transforme en glace, durant de très longues périodes. L'épaisseur d'une telle calotte peut atteindre plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres d'épaisseur.

Cette glace est suffisamment plastique pour se déformer selon la gravité ou son propre poids. Dans le cas des inlandsis, c’est le poids de la glace qui provoque son déplacement par fluage *, la pente à l’échelle d’un continent ou d’une grande île étant trop faible pour provoquer un écoulement gravitaire.

* Le fluage est le mouvement irréversible d'un matériau saturé d'eau vers le bas d'une pente. C'est le poids de l'eau qui entraîne cette instabilité. C'est le cas du mouvement de la glace dans un glacier (Vu dans Aquaportail) – Documentation PDF

Schéma calotte glaciaire

C'est également le poids de cette couche, s'exerçant verticalement, qui pousse la masse * de la glace horizontalement, vers les parties basses, donc vers les côtes. La vitesse de déplacement est plus grande à la périphérie de la calotte que dans sa région centrale.

* La masse est une propriété physique fondamentale d'un corps. Elle rend compte, dans une bonne approximation, de la quantité de matière contenue dans ce corps indépendamment de l'endroit où il se trouve (Futura) – Voir Info de poids & mesures

La calotte glaciaire pèse donc sur la croûte continentale et après un délai d'inertie de l'ordre de la dizaine de milliers d'années, en abaisse la surface d'une valeur de l'ordre du quart de l'épaisseur de la calotte. Lorsqu'elle s'écoule, très lentement, vers la mer, la glace y forme des plateformes glaciaires (ice shelves en anglais, un terme parfois utilisé en français) et, durant l'été, est fragmentée par la mer en icebergs.

Un "shelf" (pluriel shelves) ou plate-forme glaciaire flottante, peut être comparé à une énorme dalle de glace d’eau douce qui, alimentée par un ou plusieurs glaciers producteurs, s’avance sur l’océan. Il ne s’agit donc pas de glaces marines - banquise - qui se forment lorsque la température de l’eau de mer descend en dessous de –1,8 °C, mais de glaces continentales issues de glaciers qui s’évacuent dans l’océan.

Schéma de la formation d’un shelf

Voir Localisation des shelves actuels (glaciers-climat.com)

La prétendue "calotte glaciaire arctique" n'est pas une calotte glaciaire stricto sensu, mais la banquise de l'océan arctique : la différence avec la banquise est son aspect superficiel quand une calotte peut mesurer 3 km d'épaisseur et être à l'intérieur des terres.

Les masses d'eau douce retenues dans deux grands inlandsis actuels (en Antarctique et au Groenland) représentent de très grands volumes * - 98% de l’eau douce de la Terre. Au cours du temps, leurs variations en augmentation ou en diminution influent de manière importante sur le niveau de l'océan mondial.

* Pour le physicien, le volume représente l'espace occupé par un corps, quel que soit son état, solide, liquide ou gazeux. Les solides et les liquides disposent d'ailleurs d'un volume propre, contrairement aux gaz (Futura)

Un équilibre entre apport de neige, poids de la glace et ablation de neige - sublimation, fonte, vêlage (désagrégation) d’icebergs - s’effectue alors et la masse de glace stabilise son épaisseur et son étendue. Un inlandsis se maintient plus par une faible ablation que par un fort apport de neige. .

Schéma du front de l’inlandsis

Une coupe de profil d’un inlandsis permet de distinguer plusieurs points récurrents : une surface convexe : les bords d’un inlandsis sont pentus et son centre est formé de plusieurs dômes très peu marqués qui donnent l’apparence d’un plateau ; une couche de glace très épaisse, en général 2 000 mètres d’épaisseur, pouvant atteindre 4 000 mètres d’épaisseur ; un substrat rocheux pouvant se trouver sous le niveau de la mer ; un débordement sur la mer (mer de Ross et mer de Weddell en Antarctique) ; un front glaciaire pouvant faire le tour de l’inlandsis et produisant de nombreuses digitations et lobes glaciaires ; une production d’icebergs : tabulaires lorsqu’ils proviennent du vêlage des shelves, sans forme particulière lorsqu’ils proviennent de l’avancée de langues glaciaires en milieu marin ; une absence de relief émergeant à l’exception des nunataks.

Un nunatak (groenlandais nunataq "montagne" ou plus précisément "monticule entièrement recouvert de glace durcie") est une montagne ou piton rocheux s'élevant au-dessus de la glace des inlandsis, champs de glace ou des calottes glaciaires.. Ce pic rocheux est trop escarpé pour que la neige s'y accumule, ce qui le distingue de montagnes comme le mont Erebus, le mont Terror ou la chaîne Transantarctique. Ils se trouvent principalement au Groenland (chaîne de Watkins, terre de la Reine-Louise *) et en Antarctique (Wikipédia)

* Lire Traversée du Groenland par le capitaine Koch (1913) PDF

Topographie et climat des calottes polaires et inlandsis

Les calottes glaciaires (surtout antarctiques) ne sont pas limitées par la topographie (par ex. elles peuvent couvrir les montagnes) mais leur dôme est généralement centré autour du point le plus élevé d'un massif montagneux. La glace s'écoule de ce point supérieur (la division des glaces par la fonte) vers la périphérie de la calotte glaciaire. Beaucoup de calottes glaciaires ont des glaciers de sortie similaires aux glaciers des vallées.

Il existe une forte différence entre une calotte glaciaire et un glacier : le glacier est proportionnellement minuscule en regard de la masse de glace d'une calotte.

Si la fonte des glaciers dans le monde due au "réchauffement climatique" global existe, cette fonte est très superficielle pour ce qui concerne la calotte glaciaire (quelques mètres éventuellement par rapport à une épaisseur de plusieurs centaines de mètres)

Voir Important réchauffement de la péninsule ouest antarctique (glaciers-climat.com)

Voir aussi les sédiments fluvio-glaciaires (Aquaportail)

Le climat d'une calotte glaciaire est typique des calottes polaires nord et sud. Ce climat spécifique également appelé "climat Inlandsis" ou "Groenland", fait évidemment allusion à la couche glaciaire appelée inlandsis typique du Groenland. En hiver, les glaces restent en permanence dans l'ombre, tandis qu'en été, elles sont illuminées en permanence par le soleil. Dans le climat de l’Antarctique les températures sont les plus basses du monde.

Voir En Antarctique – Exemples (et données numériques) de Aquaportail

Voir aussi Fonte des calottes polaires (Changement climatique)

L’inlandsis de l’Antarctique

L’Antarctique © NASA

C’est le continent le plus méridional de la Terre. Situé autour du pôle Sud, il est entouré de l’océan Austral * et bordé par les mers de Ross et de Weddell.

* L’océan Austral est un océan défini par convention comme s'étendant entre le 60^e parallèle sud et le continent antarctique. Cette délimitation correspond aux portions des océans Atlantique, Pacifique et Indien couverts juridiquement par le traité sur l'Antarctique. Son existence n'est pas universellement reconnue, car contrairement aux trois précédents, à peu près séparés par les points de démarcation que sont le cap Horn, le cap des Aiguilles et le cap Sud-Est, aucune borne naturelle ne le distingue spécialement des autres. Bien que ne couvrant pas l'intégralité de la plaque antarctique, il était précédemment appelé océan Antarctique (du nom du continent qu'il entoure) ou océan Glacial antarctique (Wikipédia)

De forme quasi circulaire, le continent antarctique, massif, présente un littoral peu découpé, exception faite des deux profondes indentations de la mer de Weddell et de la mer de Ross qui se font face. La chaîne Transantarctique, prolongement des Andes, qui court de l'une à l'autre de ces mers, sépare l'Antarctide (autre nom du continent antarctique) occidental de l'Antarctide oriental. Si ce dernier, fort étendu, semble former une masse continentale continue, le premier, de superficie bien plus réduite, paraît bien se composer d'une plate-forme continentale immergée surmontée par de nombreux archipels (Universalis)

L’Antarctique est le continent le plus froid, le plus sec, le plus venteux. C’est également, de tous les continents, celui qui a l’altitude moyenne la plus élevée. Puisqu’il n’y tombe que peu de précipitations, excepté sur ses parties côtières où elles sont de l’ordre de 200 mm par an, l’intérieur du continent constitue le plus grand désert du monde. Il n’y a pas d’habitat humain permanent et l’Antarctique n’a jamais connu de population indigène. Seuls des plantes et des animaux adaptés au froid, au manque de lumière et à l’aridité y survivent, comme des manchots, des phoques, des poissons, des crustacés, des mousses, des lichens et de nombreux types d’algues.

Le nom "Antarctique" vient du grec ἀνταρκτικός (antarktikós) qui signifie "opposé à l’Arctique". Bien que des mythes et des spéculations concernant une Terra Australis ("Terre Australe") remontent à l’Antiquité, le continent ne sera aperçu - voire redécouvert, car mentionné sur les cartes des Portulans - pour la première fois qu’en 1820 par l’expédition russe de Mikhaïl Lazarev et Fabian Gottlieb von Bellingshausen. Cependant le continent suscita peu d’intérêt jusqu’à la fin du XIXe siècle, principalement en raison de son environnement hostile, de son manque supposé de ressources naturelles et de son isolement géographique...

À suivre dans glaciers-climat.com

Genèse de l’Antarctique

Vers 40 Ma, l’Australie et la Nouvelle-Guinée se séparent de l’Antarctique si bien que les courants sont susceptibles de l’isoler de l’Australie. Avant cette période, la Terre est plus chaude qu’aujourd’hui, mais le déplacement du continent vers le sud s’accompagne d’un refroidissement de la planète, autant que de la chute des températures sur le continent. Ainsi, la glace commence à y apparaître.

Il y a environ 34 Ma, le niveau de CO₂ est proche de 760 ppm (405 ppm en 2016) bien qu’il soit déjà en baisse par rapport aux précédents niveaux qui dépassaient 900 ppm (optimum climatique de l’Éocène). Vers 23 Ma, le passage de Drake * s’ouvre entre l’Antarctique et l’Amérique du Sud, formant le courant circumpolaire antarctique qui finit d’isoler le continent. Diverses études suggèrent que le niveau de CO₂ baisse, dès lors, plus rapidement.

Voir Les plus vieilles glaces de l'Antarctique

* Sept faits incroyables concernant le passage de Drake (Hurtigruten) [archive]

Il semble que ce soit l’apparition du courant circumpolaire qui entraîne une baisse plus grande de la température. La glace commence à gagner du terrain et remplace les forêts. Depuis environ 15 Ma, le continent est en grande partie recouvert de glace tandis que la calotte glaciaire atteint une extension proche de l’actuelle il y a 6 Ma.

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Le monde des glaces

Il est remarquable de constater que, dans l'une des régions les plus arides du globe, s'est constituée la plus grande réserve d'eau douce. La quasi-totalité du continent antarctique (98%) disparaît en effet sous une énorme masse de glace (un inlandsis), accumulée sur une épaisseur de plusieurs kilomètres, jusqu'à adopter la forme caractéristique en coupole, dont le sommet dépasse 4 000 m. Localement affleure la roche sous la forme de crêtes, suffisamment élevées pour isoler des glaciers locaux de type alpin à l'alimentation autonome. Le relief sous-glaciaire, déterminé séismiquement, est donc très diversifié, fait de chaînes montagneuses cloisonnant des bassins, dont le fond descend parfois sous le niveau de la mer (dépression unissant les mers de Weddell et de Ross), et isolant des archipels.

Les glaciers antarctiques sont de type froid (parties supérieures au-dessous de 0°C) et restent donc couverts sous plusieurs dizaines de mètres de neige meuble : ce n'est qu'en profondeur, et au bout de plusieurs années, que la neige évolue en névé, puis en glace, par tassement et recristallisation sans fusion. Les horizons les plus froids se situent à plusieurs centaines de mètres sous la surface (–28°C à –800 m à la station Byrd) ; en dessous, la température augmente jusqu'au contact avec la roche, où le forage réalisé en cette même station a trouvé de l'eau liquide ; ce fait tendrait à prouver que la glace y atteint le point de fusion sous l'effet de la pression.

La longueur de temps nécessaire à la formation de la glace est la raison majeure de la lenteur de ses mouvements. Même à l'intérieur du continent, son énorme épaisseur n'est pas suffisante pour engendrer des vitesses appréciables : on parle alors de régime stagnant propre à un glacier-réservoir.

Mais sur les marges, des courants s'individualisent dans la glace, se moulent au tréfonds rocheux pour donner finalement naissance à des émissaires : ces régions fonctionnent alors comme un glacier évacuateur.

Localement, un débordement peut se produire sous la forme de plates-formes, ou immenses pontons flottant sur la mer, dont se détachent des icebergs. Par leur abondance, ces derniers sont caractéristiques de l'Antarctique.

Les moins nombreux, provenant de petites plates-formes, sont alourdis par des moraines, s'enfoncent beaucoup dans l'eau et sont fortement burinés par l'érosion, qui les rend reconnaissables à leur surface chaotique. Les plus nombreux ont une forme majestueusement tabulaire et des parois éblouissantes, qu'ils conservent longtemps. Leur abondance varie avec les saisons (maximum en décembre) et les années ; ils peuvent dériver jusqu'aux latitudes tempérées.

Lorsque la température de l'eau de mer descend au-dessous de –2°C, celle-ci à son tour se prend en glace pour former la banquise. Parfois, l'embâcle (obstruction du lit d'un cours d'eau, d'un détroit, par un amas de glace flottante) peut être facilité par de gros apports neigeux qui contraignent la banquise à s'enfoncer et à s'alimenter à l'eau de mer par capillarité.

Par temps calme, les étapes caractéristiques de la congélation (fraisil, "mélasse", glace en crêpe, puis en plaques finalement soudées en banquise) se déroulent normalement. Mais, dans le monde très perturbé de l'Antarctique, notamment sous l'effet des fortes houles, la prise en glace est fréquemment contrariée par des cassures, des compressions donnant naissance à des crêtes hautes de plusieurs mètres.

L'édification de la banquise est donc un travail de Pénélope (un ouvrage qui ne se termine jamais...), perpétuellement remis en cause ; une telle instabilité la rend peu épaisse (moyenne 6 ou 7 m ; maximum 13 m), discontinue, soumise à des courants et des dérives qui en rendent l'extension fort variable dans l'espace et le temps.

Source et suite dans Larousse [PDF]

Documentation

Les lacs sub-glaciaire, Fryxell et sous-glaciaire, Vostok (glaciers-climat.com)

Antarctique Le glacier Canada et le lac Fryxell ©Photolia

Voir aussi

Maud et les manchots

Terres Australes et Antarctiques Françaises

L’inlandsis du Groenland

Le Groenland © NASA

C’est un des reliquats de la dernière glaciation dans l’hémisphère nord. Il est généralement admis que l’inlandsis du Groenland s’est formé à la fin du Pliocène (4,3 Ma) par coalescence de plusieurs calottes glaciaires. Celles-ci se sont formées sur des terres autrefois tempérées. Cependant il existe une controverse concernant l’apparition des glaciers sur cette ile. Une équipe de chercheurs du laboratoire Géosciences Rennes * en collaboration avec des chercheurs anglais, a confirmé l’apparition de glaciers (pas encore de calotte) il y a environ 30 millions d’années à partir de données thermochronologiques et de l’analyse morphologique du paysage.

* Géosciences Rennes/OSUR : CNRS / Université Rennes 1

Voir CNRS Terre & Univers

La glace la plus ancienne atteint 250 000 ans et est maintenue par l’accumulation annuelle de la neige qui compense les pertes par vêlage et fonte au niveau des marges.

Les dimensions de l’inlandsis du Groenland sont de : 2 400 kilomètres du Nord au Sud et 1 000 kilomètres d’Est en Ouest. Sa surface, relativement plate, est de 1 726 000 km2 et a une altitude moyenne de 2 135 mètres. La glace peut atteindre l’épaisseur de 3 000 mètres au centre de l’inlandsis, ceci représente un volume global de 2 Millions de km³ de glace, soit près de 10% de l’eau douce de la surface du globe.

Le poids de la glace a enfoncé la zone centrale du Groenland, la surface du substratum rocheux est proche du niveau des mers à l’intérieur du Groenland, mais des massifs montagneux existent le long de ses marges. La surface de la glace atteint sa plus grande épaisseur sur deux zones allongées.

Le dôme du Sud atteint près de 3000 mètres à des latitudes 63 ° – 65 ° N ; le dôme Nord atteint environ 3290 mètres à une latitude d’environ 72° N. De grands glaciers émissaires de la calotte s’écoulent dans les fjords bordant l’inlandsis, ils sont à l’origine de la production de nombreux icebergs.

Le plus connu de ces glaciers émissaires est le Jakobshavn Isbræ également connu sous le nom de glacier Jakobshavn ou glacier Ilulissat. Le Jakobshavn Isbræ est l’un des glaciers les plus rapides, avançant à son terminus à une vitesse de 20 mètres par jour. Étudié depuis plus de 250 ans, le Jakobshavn Isbræ a permis de développer la compréhension des changements climatiques et l’étude de l’inlandsis du Groenland...

Suite dans glaciers-climat.com + Vers une fonte de la calotte glaciaire ?

Voir En images : un immense iceberg se sépare du Groenland (Futura)

Glaciations et inlandsis disparus

Étendue des calottes et inlandsis dans l'hémisphère nord au maximum de la dernière glaciation.

Lors de chaque glaciation, les inlandsis actuels étaient plus étendus et certains occupaient des portions entières de continents.

Glaciations

Initialement, la datation des glaciations du Quaternaire s'est appuyée sur la localisation des dépôts correspondants. On les distinguait par la structure des couches alternées des sédiments interglaciaires avec les moraines glaciaires. Mais la comparaison et la recherche de correspondances entre les dépôts identifiés dans des régions éloignées a fait apparaître de nombreuses difficultés. Ainsi, on n'a toujours aucune certitude sur la concomitance des dépôts de la glaciation de la Saale (qui a affecté l'Allemagne du Nord) et ceux de la glaciation de Riss, dans l'espace Alpin. C'est pourquoi les différentes régions de la Terre conservent leur propre division stratigraphique du Quaternaire. Ces différentes appellations régionales, où les spécialistes eux-mêmes ont du mal à se retrouver, créent de la confusion auprès du grand public.

C'est ainsi que la dernière avancée des glaciers, qui a culminé il y a plus de 20 000 ans, est appelée "glaciation de Würm" en France et dans les autres pays alpins, "glaciation du Devensien" dans les îles Britanniques, "glaciation de la Vistule" en Allemagne et en Europe du Nord, "glaciation de Valdaï" en Russie, et enfin "glaciation du Wisconsin" en Amérique du Nord (dans le dernier maximum glaciaire, LGM, il y a environ 21 000 ans, l'inlandsis laurentidien, ou calotte laurentide, couvrait une grande partie de l'Amérique du Nord). Il y a tout autant de diversité pour les autres périodes glaciaires et interglaciaires...

Source et suite dans Wikipédia

Inlandsis

Pour reprendre l'Amérique du Nord, l'inlandsis de la Cordillère a couvert, pendant les périodes glaciaires du Quaternaire, une grande zone, de l'Alaska à l'État de Washington. Citons encore l'inlandsis eurasien qui peut être divisée en l'inlandsis des îles Britanniques (ou calotte anglo-irlandaise), l'inlandsis fennoscandien (ou calotte glaciaire scandinave) et l'inlandsis de Barents-Kara (océan Arctique / Asie du Nord)...

Localisation de la mer de Barents (et de celle de Kara)

Pour résumer, les principaux inlandsis du pléistocène * disparus à ce jour se sont situé :

sur le Bouclier canadien et les Rocheuses ;
dans les Andes au niveau de Bolivie et Patagonie au sud de l'Amérique du Sud ;
en Islande ;
sur les îles Britanniques, l'Europe du nord, le nord de la Russie et de la Sibérie ;
dans l'Altaï ;
dans les Monts Verkhoïansk ;
dans l'Himalaya, l'Hindū-Kūsh, les monts Tian Shan et Kunlun.