La circulation de l'eau à l'intérieur du glacier

La circulation de l' eau à l' intérieur du glacier L' utilisation toujours plus intensive des ressources hydroélectriques des régions alpines a donné à la glaciologie une impulsion réjouissante. Mais la nature n' a pas encore livré tous ses secrets et parmi les problèmes qu' elle pose à l' attention des ingénieurs et à la sagacité des chercheurs, celui de la circulation de l' eau à l' intérieur des glaciers est particulièrement actuel.

Cette question préoccupe depuis longtemps les naturalistes et, dans les milieux scientifiques, sa solution clarifierait grandement le problème si controversé de l' érosion glaciaire, phénomène complexe où le rôle de l' eau est encore mal défini. Les milieux de la technique ont, de leur côté, un intérêt immédiat à l' étude de cette circulation car, au nombre de leurs projets d' aménagements hydroélectriques, il en est qui impliquent des captages sous-glaciaires. Or, la réalisation hardie de ce genre de prises d' eau exige non seulement la connaissance exacte de la topographie sous-glaciaire, mais encore celle, non moins approfondie, de la façon dont l' eau de fonte superficielle rejoint le lit du glacier sur lequel on entend la capter.

Les observations les plus anciennes sont celles d' Agassiz au Glacier Inférieur de l' Aar ( 1840-1844 ), de F.A. Forel au Glacier du Rhône ( 1898 ), de J. Vallot et Fontaine à la Mer de Glace ( 1897 ) et de A. Martel, le pionnier de la spéléologie, au même glacier. Elles portèrent sur la porosité de la glace et sur la circulation de l' eau dans les moulins. Plusieurs tentatives furent faites pour atteindre le lit du glacier en explorant les moulins, dont la plus récente est celle de H. Carol au Glacier Inférieur de Grindelwald 1. Mais en raison des difficultés rencontrées, toutes ces descentes durent être abandonnées. Il ne faut donc pas s' étonner que l' image de cette circulation soit restée longtemps très fragmentaire; mais il est actuellement possible de la compléter à l' aide des observations nouvelles qui ont été faites récemment dans un certain nombre de galeries aménagées temporairement en Suisse et en France pour la prospection intérieure des glaciers.

Le torrent glaciaire est entretenu par des apports d' eau d' origine diverse et d' importance très inégale. On peut admettre toutefois que la plus grande partie, les neuf dixièmes environ, proviennent de la surface du glacier et s' écoulent au portail de mai à octobre. Au printemps, c' est la fonte de la neige sur la langue glaciaire, puis, dès l' été, la fusion propre de celle-ci ou ablation superficielle. A cela s' ajoutent encore les précipitations pluviales. Le plus important de tous ces facteurs est la fonte estivale. Il n' est pas de touriste qui ne connaisse les torrents prenant ainsi naissance sur la glace au cours des chaudes journées d' été et dont le cours, souvent éphémère, est 1 H. Carol, Über einen Versuch, den Gletschergrund mittelst Einstieg durch ein Strudelloch zu erreichen. Les Alpes 1945/6.

brusquement interrompu par la chute tumultueuse dans une crevasse ou dans un moulin vertical. Sur les glaciers suisses, l' ablation enlève annuellement, et en moyenne, une couche de glace de 2,5 à 3 m. environ. Elle est maximale sur la partie terminale et diminue progressivement en amont pour s' annuler à la limite du névé.

Comment l' eau de surface, dont le volume est considérable, traverse-t-elle le glacier et par quelles voies atteint-elle le portail terminal? L' imperméa de la glace, sur laquelle je reviendrai plus loin, exclut toute possibilité d' infiltration massive et l' eau ne peut pratiquement utiliser que les voies ouvertes à la surface par les crevasses et les moulins. Dès lors, elle poursuit probablement une circulation intérieure analogue à celle qui caractérise les terrains calcaires et les autres roches solubles ( Jura, Vaucluse, Dalmatie, p. ex. ). Forel et Martel ont amorcé déjà l' étude de cette circulation compliquée en mesurant, à l' aide de la fluorescéine, la vitesse du courant d' eau entre la surface et le portail. Leurs résultats sont quelque peu discordants; mais ils permettent néanmoins de supposer que le réseau intérieur des canaux est, sinon largement ouvert, du moins assez développé pour que l' eau atteigne rapidement le portail.

L' observation du régime journalier du torrent glaciaire corrobore cette hypothèse. C' est en effet aux heures chaudes de l' après que la fonte est la plus active; or, elle ne tarde pas à faire sentir ses effets sur le débit du torrent. A Gletsch, par exemple, le Rhône route ses plus hautes eaux entre 16 et 17 heures. A Zermatt, la Viège est an maximum de débit vers 18 heures.

Les crevasses sont des accidents superficiels n' atteignant le lit du glacier que dans les régions peu profondes, sur les bords, par exemple. Mais les torrents qui s' y jettent ont un pouvoir érosif d' une puissance étonnante s' expliquant, non par leur température voisine de zéro degré, mais par leur force vive. C' est la raison pour laquelle la profondeur des moulins dépasse de beaucoup celle des crevasses sur le bord desquelles ils s' amorcent. La preuve m' en a été donnée an Bas Glacier d' Arolla. Là, au début de fete 1949, la S. A. l' Energie de l' Ouest ( EOS ) avait creusé une galerie remontant le lit du torrent sous-glaciaire. A 340 mètres de l' entrée, cette galerie aboutissait au pied d' un moulin abandonné creusé presque verticalement dans une épaisseur de glace de 130 mètres environ; par sa base, on apercevait encore la lumière venant de la surface.

Certains moulins sont de véritables abîmes et les plus profonds sont ceux qui restent en activité durant plusieurs années. Tels sont ceux de la région de l' Abschwung sur le Glacier Inférieur de l' Aar, déjà explorés par Agassiz. Il en trouva plusieurs dont la profondeur dépassait 100 mètres; l' un d' eux mesurait même 260 mètres. J' en ai moi-même rencontré un parfaitement vertical atteignant probablement 180 mètres. Or, les sondages sismiques effectués dans ces parages par la Commission helvétique des glaciers ont révélé une épaisseur de glace dépassant 400 mètres. Il est donc peu probable qu' en des régions si profondes l' eau puisse atteindre directement le lit par les moulins. Il semble plutôt qu' elle emprunte ensuite un réseau compliqué de canaux dirigés vers l' aval ou même vers les rives. Il n' est pas rare, en effet, de la voir réapparaître sur les côtés du glacier pour se frayer un peu plus bas un nouveau chemin vers l' intérieur. L' épaisseur du glacier diminuant vers l' aval, l' eau peut ainsi rejoindre le lit en évitant probablement les parties les plus profondes du glacier dans lesquelles sa circulation serait trop difficile ou même impossible.

Cette hypothèse, qui implique l' absence de canaux sous-glaciaires dans les parties profondes, est,justifiée par l' extraordinaire plasticité de la glace sous de fortes pressions. Cette propriété a été récemment vérifiée dans toutes les galeries glaciaires dont les plus profondes se sont refermées si rapidement qu' on a parfois comparé la glace à de la pâte molle K Dans ces conditions, il est difficile d' imaginer que les canaux puissent rester ouverts à la circulation de l' eau dans les grandes profondeurs. En effet, la plasticité qui tend à les refermer s' exerce en permanence, tandis que l' eau ne circule pratiquement pas en dehors de la saison d' ablation. Deux facteurs antagonistes, l' érosion de l' eau et la plasticité de la glace, déterminent donc la limite que l' eau peut atteindre au-dessous de la surface 2 en utilisant les moulins et les canaux. La connaissance de cette limite ne pourra être acquise que par de nouvelles recherches auxquelles les spéléologues pourraient apporter une contribution utile et peut-être décisive.

L' exploration des moulins et des canaux intra-glaciaires devrait se faire en hiver dans des régions judicieusement choisies et reconnues l' été précédent. Ces entreprises rencontreraient de grandes difficultés, et, ne le dissimulons pas, de sérieux dangers. Elles ne pourraient être conseillées qu' à des équipes bien préparées à tous les points de vue.

Parvenue enfin sur le lit du glacier, l' eau y circule assez facilement. Elle forme un petit nombre de courants très puissants se réunissant généralement pour sortir sous un portail unique. Les glaciers montrant plusieurs émissaires ne sont cependant pas rares. D' autre part, deau est souvent canalisée dans des gorges facilitant sa circulation; mais lorsqu' elle doit se frayer un chemin sous des galets, elle y parvient encore aisément grâce à son gros débit et son pouvoir érosif. C' est ce que j' ai pu constater en effet au Bas Glacier d' Arolla sous lequel l' eau circulait assez librement même sous une voûte très basse.

Le fait que le torrent glaciaire ne tarit pas en hiver, alors que la surface ne contribue plus à son alimentation, s' explique par la fusion permanente de la glace au contact du terrain sous l' effet de la chaleur terrestre. La quantité d' eau ainsi libérée est minime, mais il s' y ajoute parfois rapport de sources sous-glaciaires. Cette circulation directe sur le lit a peu d' impor dans l' économie glaciaire. Il convenait toutefois de la signaler avant d' aborder une dernière question: Le glacier est-il réellement imperméable?

Forel a déjà montré par diverses expériences que, si la surface du glacier est poreuse, tout au moins en été, la masse sous-jacente est imperméable à l' eau. Mais l' hypothèse tenait encore une large place dans ces considérations, 1 R. Hœfeli, Some Observations on Glacier Flow. Journal of Glaciology, Vol. 1, N°9, 1951.

* R. Hœfeli und P. Kasser, Beobachtungen im Firn- und Ablationsgebiet des Grossen Aletschgletschers. 1948.

car Forel n' avait fait ses observations qu' en surface. Aussi ai-je saisi avec empressement l' occasion d' étudier la glace dans une galerie que TEO S avait aménagée en 1948 et 1949 à l' intérieur du Glacier de Zmutt. J' y ai trouvé des conditions exceptionnellement favorables pour l' étude de la glace profonde soustraite aux influences extérieures. Je remercie ici TEO S de son amabilité et de son aide, ainsi que M. J. Ph. Pahud pour sa collaboration dans cette campagne.

A l' origine, la galerie du Z' Mutt avait une faible pente prévue pour l' écoulement éventuel de l' eau qui pourrait s' y rencontrer. Mais aucune irruption d' eau ne se produisit. Cependant, peu à peu, un suintement apparut sur les parois, et, tandis qu' une partie de l' eau tombait goutte à goutte dans le couloir, le reste regelait aussitôt au plafond et sur les parois pour former des stalactites aux formes variées. Les analyses chimiques établirent que cette eau provenait non pas de la surface, mais de la glace à l' intérieur de laquelle la galerie était creusée. A l' exception de la surface qui peut geler, la masse interne du glacier reste en effet constamment au voisinage du point de fusion et renferme toujours une petite proportion d' eau qui enrobe les cristaux d' un film liquide et qui facilite leur glissement les uns sur les autres. Cette sorte de « chaleur interne » provient de la pression à laquelle la glace est soumise, des frottements inhérents à son écoulement, enfin de I' effet physico-chimique des impuretés. Telle était l' origine de l' eau suintant sur les parois. Enfin, cet écoulement n' avait pas le caractère d' une circulation libre, mais d' un drainage.

Une dernière observation faite au Z' Mutt confirme encore l' imperméa de la glace et mérite par conséquent d' être signalée. La galerie s' était progressivement déformée, entravant ainsi l' écoulement aménagé à l' origine. Or, dans tous les points bas, l' eau de drainage, incapable de s' infiltrer, stagna indéfiniment. On peut rapprocher ce fait de l' existence des poches d' eau dont la formation serait exclue si la glace était poreuse.

Ces dernières considérations confirment donc le rôle essentiel des moulins et des canaux intra-glaciaires dans la circulation générale de l' eau et soulignent une dernière fois l' intérêt qu' il y aurait à les explorer. A. Rd.

L' enneigement alpin en 1949/50 En 1949, octobre, trop chaud, a prolongé une fois de plus le déneigement estival. Le réenneigement de l' année nivométrique 1949/50 n' a commence que tout à la fin du dit mois. Demeuré faible jusqu' au début de janvier, il s' est accéléré alors et si mars ne l' a que peu renforcé, c' est avril qui a établi déjà le maximum annuel. Au Säntis ( 2350 m .), ce maximum a atteint 3,5 m. ( 1949: 2,5 m .), et au Weissfluhjoch ( 2540 m. ) 2,5 m. ( 1949: 1„ m. ). Dès mai, le déneigement s' est poursuivi énergiquement, tous les mois, de mai à septembre, ayant été anormalement chauds ( Säntis: excès moyen de 2,9° ). La dissipation a même entamé la couverture neigeuse sous le niveau d' étiage de l' année précédente. Au Silvretta les résidus automnaux ont été négatifs aux deux balises, par —0,6 m. à l' inférieure et —0>36 m. à la supérieure. Aux Clarides, le résidu automnal a été —0,4 m. à la balise supérieure. Au Jungfrau- firn ( 3350 m .), la perche n° 3 ( Hsefeli-Kasser ) marquait à fin mai un maximum d' enneigement de 4;1 m. et à l' étiage automnal un résidu, positif encore, de 2,7 m. ( 1949: + 2,0 m. ). Au nivomètre de l' Eismeer ( Eiger, 3110 m .) le niveau le plus bas de la « gencive » glaciaire est resté, en 1950, à 2 m. plus haut que l' année précédente; le maximum printanier avait été à 23 m. au-dessus de ce dernier niveau. Au nivomètre des Diablerets ( 3030 m .), le niveau d' étiage s' est également relevé de 1,5 m.

Le Dr Oechslin note qu' au Belmeten ( Uri ), le déneigement estival ne s' est fait que jusqu' à 2380 m ., soit 40 m. plus bas qu' en 1949, tandis que la limite du névé sur 9 glaciers uranais est demeurée à 2580 m ., en moyenne aussi. Le Dr Genssler a renouvelé ses mesures télescopiques du revêtement glaciaire de la Bernina; au Vadret da Misaun, le déneigement n' a été cette fois que de 2,5 m. au lieu de 3,5 m.1.

Durant la saison froide l' avalanche n' a fait que peu parler d' elle et ses restes dans les vallons, insignifiants, ont fondu très tôt. Au début de septembre, par exemple, on ne voyait plus trace de vieille neige dans les parages de Gletsch, non plus que devant le Gratschlucht.Mercanton ) En résumé, Vannée nivométrique 1949150 a eu un enneigement alpin plutôt progressif, mais de peu.P.L. M.

Chronique des glaciers suisses en 1950 Les conjonctures météorologiques de 1949/50 ont accentué encore la déglaciation de nos Alpes, réduisant quasi à rien la proportion de glaciers en crue. Grâce à nos dévoués agents forestiers des cantons, aux membres de la Commission Helvétique des Glaciers secondés par quelques clubistes, enfin de grandes associations comme TEO S et les Forces Motrices Bernoises, nous disposons de renseignements sûrs pour 80 appareils glaciaires. Les résultats numériques de leurs contrôles, consignés dans l' ensemble de tableaux familier aux lecteurs des Alpes, ont fait cette fois-ci la matière d' un tirage spécial. On se contentera donc ici d' une récapitulation générale, en la complétant de commentaires descriptifs sur des glaciers particulièrement instructifs:

Au Glacier du Rhône la langue a continué de se rétracter, gardant sa forme générale mais abandonnant un maigre lambeau terminal dans un étroit ravin. Les éboulis de glace qui flanquaient le bord gauche en 1949 sont aujourd'hui totalement dissipés. Du 22 septembre 1949 au 6 septembre 1950, la déglaciation a été de 19 515 m2, ce qui correspond à 19,5 m. de recul moyen du pourtour. Au Belvédère, le 7 septembre, son bord gauche montrait un recul de 8 m. La grotte creusée en 1949 était descendue d' une trentaine de mètres et a été remplacée, à l' altitude primitive, par une nouvelle. Enfin la sortie du Rhône se faisait comme précédemment vers 2050 m. d' altitude sur le bord droit de la langue.Mercanton ) Ce même 7 septembre, le liseré frontal du Gratschlucht marquait un recul de 12 m. au droit du repère de 1948, à 80 m. environ au-dessus de la terrasse où serpente le chemin militaire.Mercanton ) 1 W. Kuhn, Der Firnzuwachs pro 1949/50 in einigen schweizerischen Firngebieten. XXXVII. Bericht der Meteorologischen Zentralanstalt, Zürich 1950.

Au Grand Aletsch l' équipe Hsefeli-Kasser a poursuivi diligemment l' exé d' un programme qui en est déjà à sa dixième année et qui embrasse maintenant le cours entier du fleuve glacé Alimentation et dissipation, vitesse de flux et déformations de la masse font les objets d' une investigation rigoureuse. Les mêmes chercheurs sont aussi en train d' explorer, chose très intéressante pour l' histoire du climat alpin, les vestiges de canalisations qui autrefois amenèrent les eaux de l' Aletsch sur le territoire de Ried.

MM. Perutz et A. Roch ont retrouvé intact le tube métallique enfoncé qu' au lit du Jungfraufirn, par 136 m. de profondeur, en 1948, par la mission britannique. Les nouvelles mesures d' inclinaison des segments successifs de ce puits ont permis de déterminer la forme qu' il a prise dans sa marche vers l' aval et conséquemment les vitesses aux diverses profondeurs; il se confirme, d' une part, que le ralentissement graduel de l' écoulement glaciaire à profondeur croissante reste faible jusque près du lit, où il tend à s' accroître, et qu' il n' y a pas, d' autre part, au sein même de la masse, le maximum de vitesse qu' on pouvait imaginer théoriquement.

Les glaciologues vont pouvoir profiter pour leurs études d' une galerie horizontale que les PTT suisses ont fait creuser du Sphinx à la Pointe Mathilde, le long du Col de la Jungfrau, à travers les glaces.

La collaboration amicale d' EOS ( Energie Ouest-Suisse ) avec la Commission des Glaciers a été fructueuse encore. Au Z' Mutt, notamment, la galerie - a fourni des données très précieuses sur la manière dont les masses glaciaires cèdent aux efforts ( de pesanteur principalement ). On y observait soit le rétrécissement graduel de tunnels à profil circulaire, soit la pénétration d' une sphère métallique pressée contre la glace ( Hsefeli et Kasser ). En outre, on y a étudié efficacement le grain comme aussi le suintement intraglaciaire de l' eau ( Renaud, de Quervain ). Au Gorner, M. le géomètre Riva a continue pour « Grande Dixence » les recherches entreprises dès 1948 par EOS sur le « mouvement » et l' ablation, investigations Till a étendues aux glaciers Supérieur du Théodule, de Furgg et de Findelen. Il a levé en outre les fronts du Z' Mutt, de Findelen et du Gorner; enfin il a sondé thermiquement le « Boden », l' ex inférieure du grand glacier.EOS, Riva ) h' Otemma finit abruptement dans une gorge étroite, au coude que l' arête SW de la Pointe du même nom impose au cours glaciaire. Au Corbassière, seul un étroit lambeau relie encore le glacier au vallon plat où le front formait, voici quelque vingt ans, un si majestueux portail. La dissipation, prochaine, de ce reste, ramènera le vrai front bien en amont. ( J.L. Blanc ) Fidèle à sa tradition familiale, M. André Guex a encore contrôlé le Trient, en décrue toujours.

A VUnteraar, l' ennoyage du front a atteint sa cote maximum obligatoire le 6 août déjà et s' est maintenu complet durant 58 jours, 26 de plus qu' en 1949. Le recul de 1950 a été de 12,5 m. en moyenne et l' abandon de terrain correspondant de 6140 m2. Le retrait a été maximum sous le Zinkenstock, par 44 m. En revanche, vers le milieu de la langue, le front a localement avancé de 8 m. La falaise avait encore 30 m. de haut. Sur tous les profils il y a eu abaissement de la surface ( 2,5-4 m .) et, sauf pour Brandlamm Inférieure, ralentissement aussi et qui dépassait parfois 1 m./an ( voir tableaux III et IV ). Le bloc Hugi, à 382 m. en aval du profil Brandlamm Supérieure, a devancé de 2 m. par an, par dérapage, la glace qui l' emporte.

( OKW, Flotron ) Grâce à l' appui du CAS ( Fonds F. Wolfe ) et de la « Volkswirt-schafts-Stiftung » suisse, notre Commission des Glaciers a pu mener à heureux terme son grand œuvre, inauguré en 1937 déjà et contrecarré par la guerre, du sondage sismique de VUnteraar, premier travail de cette ampleur dans nos Alpes. Une dernière campagne, sous l' égide du Dr Jost, a amené l' équipe des sondeurs, MM. Süsstrunk, Florin, Flotron et leurs auxiliaires, jusqu' au haut de l' affluent du Finsteraar, au pied même de la Strahlegg, où le sismographe à 6 détecteurs de Knecht et Süsstrunk ( Zurich ) a fait merveille, fournissant en une quinzaine de jours des centaines de sondes dont l' élaboration est en cours. Ainsi connaîtrons-nous la configuration du lit de YUnteraar dans toute son étendue. Notons pour finir que l' Unteraar a perdu, en 1950, au minimum 33 709 000 m3 de sa substance.

UOberaar a délaissé encore 11 950 m2 de terrain dans un retrait moyen de 26,6 m. Ce retrait s' annule d' ailleurs au milieu de front où l' amas morainique, bien des fois signalé, protège efficacement la glace sous-jacente; haut d' une trentaine de mètres, cet éperon culmine encore à 2292 m. d' altitude, 2 m. seulement plus bas qu' en 1949. De part et d' autre de lui le recul du glacier atteint de 30 à 40 m. Les quatre profils transversaux de l' Oberaar se sont tous abaissés ( 3-5 m .), tandis que leur marche annuelle se ralentissait de 1-1,5 m./an. Le glacier a perdu au minimum 7 710 000 m3 de son volume.

( OKW, Flotron ) Le front du Grindelwald Supérieur est devenu d' un contrôle difficile, la fonte complète des glaces mortes, sous le Milchbach, ayant rendu le terrain scabreux. Le recul a été de 51 m. depuis 1948. ( Mercanton et Renaud ) Derechef notre collègue Oechslin, par un tableau cohérent et quasi complet des variations des glaciers uranais a enrichi grandement notre documentation.

Dans les Grisons, le front du Tiatscha, sur sa terrasse rocheuse, demeure encore inaccessible à la mensuration directe; la fonte a dissipé les derniers vestiges des glaces éboulées au pied de ces rochers. Au Tschierva, le portail, haut de 5 et large de 9 m ., donnait accès à un tunnel sous-glaciaire long de 77 m.Campell ) Le Basòdino ( Tessin ) a été en 1950 le seul glacier suisse en crue certaine.

Conclusion. En 1950, de 100 glaciers des Alpes suisses, 1 était en crue, aucun n' était stationnaire et 99 étaient en décrue.P.L. M.

N. B. Les tableaux numériques seront remis gracieusement aux clubistes qui en feront la demande à la Commission helvétique des glaciers1.

1 Secrétariat: A. Renaud, professeur, Lausanne, chemin des Fleurettes 47.