Impact du réchauffement climatique sur la cryosphère polaire arctique : bassin du glacier Loven Est, 79°N, Spitsberg – Cryo-Sensors

Les régions arctiques et sub-arctiques sont très réactives aux changements climatiques. Faisant face à une augmentation significative de la température de l’air (+2°C en 40 ans soit +0.5 °C/décennie) mais aussi à celle d’une augmentation des précipitations liquides (+ quelques dizaines de mm/ décennie), la cryosphère continentale (pergélisol, glaciers, neige) est significativement touchée et montre une réduction particulièrement visible dans les hautes latitudes de l’hémisphère Nord. En conséquence, c’est l’ensemble du cycle de l’eau, de la cryosphère et de l’hydrosphère, qui est concerné par ces changements, induisant une augmentation du volume et de la température des eaux d’écoulements des continents vers l’Océan Arctique et impactant significativement les milieux côtiers polaires.
Le projet Cryo-Sensors vise à étudier spécifiquement, d’un point de vue interdisciplinaire (géographie physique, télédétection, sciences pour l’ingénieur, hydro(géo)logie, géochimie, géophysique) l’impact du réchauffement climatique sur les différentes composantes de la cryosphère (pergélisol, glacier, neige) à l’échelle d’un bassin versant glaciaire dans l’Arctique (glacier Loven Est - Austrelovenbre en norvégien – Baie du Roi - Spitsberg occidental, 79°N). Les différentes observations menées en Baie du Roi donnent un référent sur 40 ans et une connaissance précise, multiscalaire, multitemporelle de l'environnement arctique et de sa dynamique d’évolution. Dans cette région, la presqu’île de Brøgger offre une variété de bassins glaciaires à permafrost « continu ». Parmi ces systèmes, le bassin versant du glacier Loven Est, 10 km2, a été retenu comme observatoire privilégié pour le projet Cryo-Sensors.
Les trois composantes étudiées (neige, glacier et pergélisol) interagissent au sein des systèmes glaciaires et présentent une dynamique à différentes échelles des temps (horaires à pluri-annuelles) et d’espace (échelle de la dizaine de cm à celle du système). L’étude de ces 3 compartiments est de ce fait complexe, surtout en milieu polaire, et nécessite la mise en œuvre de plusieurs méthodes ainsi que la mise en place d’instrumentation de terrain à long terme. Une des originalités de ce projet réside dans son approche interdisciplinaire mise en œuvre au sein des grandes tâches proposées :
1 – Suivi météorologique, hydrologique et glaciologique,
2 – Dynamique du pergélisol et de la couche active,
3 – Dynamique du manteau neigeux (pente, glacier),
4– Etude des circulations d’eau supra- intra- sous-glaciaires.
Le projet inclut différentes innovations instrumentales : capteurs thermiques autonomes interrogeables à distance (suivi de la température de la glace du pergélisol et du glacier, suivi de la température des différentes eaux d’écoulement) et stations photographiques automatiques de nouvelle génération (suivi des processus par 3 photos/jour). Les sciences de l’ingénieur et les sciences géographiques, géologiques et géochimiques collaborent rarement dans des projets scientifiques, notamment en glaciologie ou hydrologie. Les conditions de terrain difficiles voire extrêmes seront un des défis à relever pour obtenir de mesures en continu, représentatives et fiables.

Alors que comprendre la réaction des glaciers face au réchauffement climatique était l'objet du précédent programme, le projet Cryo-Sensors s'appuiera, lui, sur les connaissances acquises pendant 4 ans par le programme ANR Sensor-FLOWS (2006-2010) et, en poursuivant les mesures à long terme des bilans glaciaires et hydrologiques, il abordera de nouvelles thématiques sur les questions restées en suspens : la réactivité du permafrost, la circulation interne des eaux à l'intérieur du glacier et dans le permafrost, la dynamique du manteau neigeux sur l'ensemble du bassin.