Responsable : Florian Tolle
Financement : Agence Nationale de la Recherche. 2013-2016
Partenariat : Institut Polaire - IPEV
ANR PRISM
Permafrost Rock Ice and Snow Monitoring of slopes using terrestrial laser scanning in the Austre Loven glacier basin (Svalbard).
Quantification des dynamiques de versants dans le bassin glaciaire du Loven Est (Spitsberg) : approche spatiale par scanner laser terrestre.
Le projet PRISM a pour objectif principal l'étude des versants en milieu polaire. Plus précisément, il s'agit de décrire, de comprendre et de modéliser les aspects spatiaux des dynamiques de pentes dans les bassins glaciaires. Ces dynamiques spatiales jouent un rôle important dans le fonctionnement physique et hydrologique des glaciers polaires. La morphologie des versants varie selon la fonte du pergélisol, l'épaisseur de la couverture neigeuse, et les contraintes glaciaires. La combinaison de ces facteurs est génératrice de
processus qui sont encore mal connus. La quantification des processus à l'oeuvre nécessite l'acquisition de données précises à des résolutions spatiales et temporelles fines. Les techniques de scanner laser terrestre (Terrestrial Laser Scanner ou TLS) peuvent permettre une appréhension fine des dynamiques observables. Ces données, couplées à des relevés hydrologiques mettront en lumière le rôle joué par les versants dans les hydrosystèmes polaires.
Studying slopes in polar environments is the main focus of the PRISM project. This project specifically aims at understanding, monitoring, and modeling the spatial dimension of slope dynamics in glacier basins. These dynamics do have a key role in the physical and hydrological behavior of polar glaciers. Slopes are impacted by permafrost melting, snow cover and glacier constraints. The combination of these factors leads to processes that are far from well documented. To quantify precisely the processes occurring in slopes requires data both spatially and temporally precise enough. Terrestrial Laser Scanning (TLS) techniques do seem to allow for fine grain observations at adapted time steps. Together with hydrological monitoring, these data will show the influence of slopes on polar hydrosystems.
Dans un contexte global de changement climatique, les régions de haute latitude sont un observatoire privilégié et reconnu des dynamiques actuelles. Le projet PRISM a pour objectif principal l'étude des versants en milieu polaire. Plus précisément, il s'agit de décrire, de comprendre et de modéliser les aspects spatiaux des dynamiques de pentes dans les bassins glaciaires. Ces dynamiques spatiales jouent un rôle important dans le fonctionnement physique et hydrologique des glaciers polaires. Les versants varient selon la fonte du permafrost, l'épaisseur de la couverture neigeuse, et les contraintes glaciaires. La combinaison de ces facteurs est génératrice de processus qui sont encore mal connus. L'objet même de l'étude proposée dans ce projet n'est pas d'une instrumentation aisée. La quantification des processus à l'oeuvre nécessite l'acquisition de données précises à des résolutions spatiales et temporelles fines. Les difficultés liées à l'accès aux versants ne rendent pas un travail de terrain direct possible. La télédétection, pour des raisons évidentes liées à la pente des versants, trouve ici ses limites. Seules les techniques de scanner laser terrestre (Terrestrial Laser Scanner ou TLS) peuvent permettre une appréhension fine des dynamiques observables.
Le site d'expérimentation prévu dans le cadre du projet PRISM est le bassin du glacier Loven Est situé au Spitsberg (79°N). Ce glacier est étudié par des chercheurs français et étrangers depuis les années 60. Les données actuellement disponibles pourront être croisées avec les résultats obtenus dans le cadre du présent projet, et offriront de précieux éléments contextuels permettant de modéliser le comportement des versants au cours du temps et d'extrapoler les résultats acquis localement à la totalité des versants du bassin glaciaire.
Trois volets de recherche sont envisagés. Les dynamiques neigeuses sont abordées à travers l'estimation du volume neigeux présent sur les versants. La modélisation fine des versants au maximum et au minimum neigeux annuel permettra de déduire les volumes de neige accumulée. Des mesures intermédiaires pourront en outre permettre de comprendre l'évolution temporelle du manteau neigeux (avalanches, fonte). Ces mesures seront complétées, autant que possible, par des mesures manuelles de hauteurs et d'équivalent en eau de la neige, par des profils de densité ainsi que par des relevés automatiques de températures.
Les dynamiques rocheuses, tout comme la neige, seront essentiellement abordées grâce au scanner laser terrestre. Cet outil permet une résolution suffisamment fine pour pouvoir quantifier les éboulements, les glissements de terrain ou la reptation des versants. Ces processus sont liés au contexte microclimatique, le permafrost étant affecté à la fois par les températures de surface et par les précipitations, notamment pluvieuses, et aux caractéristiques physiques des versants (pente, orientation, nature et fracturation des roches). L'approche spatiale des dynamiques rocheuses sera couplée aux mesures de température faites dans les versants. Tous ces paramètres jouent un rôle à l'échelle du bassin glaciaire puisque c'est le glacier qui finit par recevoir et charrier les roches issues de ces phénomènes.
Enfin les dynamiques de la glace des versants seront également étudiées. Les névés seront localisés et quantifiés. La distinction entre nouvelle glace de versant et ancienne glace du glacier sera établie. La base des versants connaît des variations spatiales, y compris à l'échelle annuelle, telles que l'évolution du niveau de la rimaye ou les variations de l'interface glacier/versant en fonction du retrait glaciaire. Là encore, les relevés effectués par laser terrestre permettront un suivi précis de ces zones de contact, et ce en différents points critiques du glacier : zone d'accumulation, zone d'ablation, pente faible, pente forte.
