115 000 ans de glaciation en deux minutes

La dernière période froide de l'histoire de la Terre a commencé il y a environ 115 000 ans - et avec elle une période mouvementée au cours de laquelle les glaciers des Alpes ont avancé à plusieurs reprises sur le Plateau, se sont retirés et se sont à nouveau étendus. Les puissants fleuves de glace ont alors raboté des vallées comme celle du Rhône et entraîné avec eux des matériaux rocheux allant de fins sédiments à des blocs de plusieurs milliers de tonnes. Ces "débris", déposés sous forme de moraines, forment aujourd'hui les contreforts vallonnés et verdoyants des Alpes. Ces blocs de plusieurs tonnes, connus sous le nom de blocs erratiques, sont disséminés sur le Plateau, dans les vallées alpines ou dans le Jura.

Simulation de l'évolution des glaciers

Bien que les naturalistes et les scientifiques étudient l'histoire des glaciers alpins depuis près de 300 ans, ils ne sont toujours pas parvenus à déterminer clairement quelles évolutions climatiques ont conduit à la formation de ces vastes glaciers.Ce qui a contrôlé l'extension des glaciers, quelle était l'épaisseur de leur carapace de glace, à quelle fréquence les calottes glaciaires s'étendaient et se retiraient et quelle était la cause de l'extension variable de la glace selon les régions alpines.

Pour mieux comprendre tout cela, Julien Seguinot, de la Station expérimentale d'hydraulique, d'hydrologie et de glaciologie de l'ETH Zurich, et ses collègues chercheurs ont simulé sur le superordinateur CSCS "Piz Daint" l'évolution des glaciers dans les Alpes au cours des 120'000 dernières années. L'étude a été publiée récemment dans la revue spécialisée "The Cryosphere".

Pour les simulations de l'évolution des glaciers et de la propagation de la glace, ils ont utilisé un modèle spécial (Parallel Ice Sheet Model (PISM)) qu'ils ont alimenté avec des données sur la topographie initiale des montagnes et des glaciers, les propriétés physiques des roches et des glaciers, en partie basées sur des observations de l'Antarctique et du Groenland, et des données sur le flux de chaleur' à l'intérieur de la Terre et les conditions climatiques. Les bases de ce dernier ont été fournies entre autres par des données météorologiques actuelles combinées à des données paléoclimatiques provenant de carottes de sédiments et de glace des 120 000 dernières années.

Plus d'avancées que prévu

Les scientifiques ont effectué les simulations avec trois ensembles de données paléoclimatiques différents ainsi que deux scénarios de précipitations différents.

Un seul des jeux de données climatiques a fourni des résultats qui correspondent aux preuves géologiques que les glaciers ont laissées dans les roches et les sédiments. Le résultat de cette simulation montre que les glaciers des Alpes se sont étendus et retirés plus souvent qu'on ne le pensait auparavant. Pendant longtemps, les glaciologues ont considéré qu'il y avait eu au moins quatre avancées. Ce chiffre peu élevé a toutefois été remis en question à plusieurs reprises depuis les années 1980. La simulation montre désormais que certains glaciers alpins se sont étendus et retirés jusqu'à plus de dix fois au cours des 120 000 dernières années.

Selon le modèle, c'est il y a environ 25 000 ans que les glaciers se sont le plus étendus et ont progressé jusque dans les Préalpes : En Suisse, jusqu'à environ Berne, Zurich et dans la région du lac de Constance jusqu'à Schaffhouse, en Allemagne voisine presque jusqu'à Munich. En l'espace de quelques milliers d'années, la période froide s'est ensuite progressivement transformée en la période chaude que nous connaissons aujourd'hui - cela aussi est visible dans la vidéo. Les périodes froides et chaudes se succèdent au cours d'une ère glaciaire. En principe, la Terre se trouve actuellement dans une ère glaciaire. C'est toujours le cas lorsqu'au moins l'un des pôles est recouvert de glace.

Une épaisseur de glace sous-estimée

En analysant en détail une autre simulation qui résout la glaciation des 120'000 dernières années jusqu'à un kilomètre, les chercheurs ont conclu que la glace devait être beaucoup plus épaisse qu'on ne le pensait jusqu'à présent pendant le pic de la glaciation : jusqu'à 800 mètres d'épaisseur dans la haute vallée du Rhône, par exemple.

Les chercheurs reconnaissent des incertitudes dans les résultats, causées par la description simplifiée des processus entre le glacier et le lit du glacier ainsi que des conditions climatiques. Mais pour Seguinot, la difficulté de la simulation résidait surtout dans l'interprétation des données disponibles : Des cartes de traces de glaciers comme les moraines, les blocs erratiques et la direction du flux de glace, collectées au cours des 300 dernières années. "Calculer des modèles informatiques comme PISM sur des superordinateurs comme 'Piz Daint' nous permet de reconstruire l'histoire des glaciations avec une résolution sans précédent", explique Seguinot. Mais pour valider de tels résultats, il faudrait davantage de données saisies systématiquement sur des cartes numériques et par-delà les frontières nationales et linguistiques.

Simone Ulmer est rédactrice Science et technologie à l'ETH Zurich. page externeCSCS,où cet article a été publié pour la première fois.