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Cet article, bien que s’appuyant sur une variété de littérature, est largement basé sur une excellente revue des processus de vêlage par le professeur Doug Benn et ses collègues dans la revue Earth Science Reviews. Si vous souhaitez en savoir plus sur le vêlage des glaciers, cet article de synthèse constitue un excellent point de départ.

Le vêlage est le terme glaciologique désignant la perte mécanique (ou simplement, la rupture) de la glace de la marge d’un glacier1. Le vêlage est le plus courant lorsqu’un glacier se jette dans l’eau (c’est-à-dire dans des lacs ou dans l’océan), mais il peut également se produire sur la terre ferme, où il est connu sous le nom de vêlage sec2.

Pourquoi le vêlage est-il important ?

Dans les glaciers à terminaison lacustre (ou d’eau douce), le vêlage est souvent un processus d’ablation très efficace et constitue donc un contrôle important du bilan de masse du glacier4-7.

Le vêlage est également important pour la dynamique des glaciers et les taux de retrait de la glace1. Les glaciers de vêlage sont souvent très dynamiques, avec des modèles de comportement (par exemple, l’avance et la récession des glaciers) qui sont au moins partiellement découplés du climat4-7.

Différences entre les glaciers d’eau douce et les glaciers de marée

Par rapport aux glaciers à terminaison marine (ou de marée), comme ceux qui se trouvent aux marges des inlandsis de l’Antarctique et du Groenland, les glaciers d’eau douce sont normalement plus petits et se déplacent plus lentement. Cela signifie que, même si les processus de vêlage peuvent être très similaires dans les deux contextes, les glaciers d’eau douce ont tendance à avoir des taux de vêlage plus faibles1.

Les bases du vêlage : la fracture de la glace

Avant que le vêlage ne se produise, les fissures et les fractures plus petites dans la glace des glaciers se développent (ou se propagent) en crevasses plus grandes (voir l’image ci-dessous). La croissance des crevasses divise effectivement la glace en blocs qui tombent ensuite du museau dans un lac adjacent (où ils sont connus sous le nom d’icebergs). Par conséquent, la fracture de la glace est un contrôle important sur : l’endroit où le vêlage aura lieu, la taille des icebergs vêlés et la fréquence des événements de vêlage1.

Croissance des fractures

Les fissures et les fractures dans la glace des glaciers se développent lorsque la contrainte agissant sur une fracture est plus grande que la résistance à la fracture de la glace8. Lorsque cette condition est remplie, la glace se fracture de manière fragile, ce qui fait que les fissures existantes deviennent plus profondes et plus larges. Des contraintes importantes se produisent dans de nombreuses situations dans les glaciers. En voici de bons exemples : lorsque la glace du glacier est étendue (« tirée à part ») ou comprimée (« serrée ensemble ») en raison de l’écoulement.

Crévasses remplies d’eau

L’eau joue un rôle essentiel dans la profondeur des crevasses et la probabilité de vêlage (voir le schéma ci-dessous). Dans une crevasse sans eau, la contrainte à l’extrémité de la crevasse est compensée par le poids de la glace sus-jacente. Cela entraîne la fermeture de la fracture. Cependant, dans une crevasse remplie d’eau, la pression de l’eau compense le poids de la glace. Cela permet à une crevasse de s’étendre plus profondément dans la glace, et souvent jusqu’au lit du glacier8.

Processus de vêlage

Il existe plusieurs mécanismes principaux de vêlage au niveau des glaciers d’eau douce, qui sont tous liés à la contrainte au niveau de la terminaison du glacier1.

Etirement et crevassage de la glace

Au niveau d’un glacier échoué à la terminaison d’un lac, l’écoulement de la glace devient généralement plus rapide (en raison du glissement basal) près du museau. Cela se produit parce que le museau est proche de flotter dans l’eau du lac, ce qui réduit la traînée de friction au niveau du lit1,9. L’écoulement plus rapide près du terminus entraîne un « étirement » de la glace et la propagation des crevasses à travers le glacier (voir le schéma ci-dessous). Ce processus, connu sous le nom d’étirement longitudinal, crée des nez de glacier fortement crevassés (voir image ci-dessous). Le vêlage se produit le long des lignes de faiblesse formées par le crevassage1,9,10.

Les crevasses peuvent également se former dans des zones plus en amont du glacier, comme dans les chutes de glace, où la glace s’écoule rapidement sur un terrain escarpé8. Les crevasses formées dans les chutes de glace constituent des zones probables de vêlage lorsqu’elles descendent le glacier jusqu’au terminus (voir le schéma ci-dessous)1.

Déséquilibres des forces au terminus du glacier

Au terminus d’un glacier flottant, la pression cryostatique dirigée vers l’extérieur (c’est-à-dire la pression exercée par la glace) et la pression hydrostatique dirigée vers l’intérieur (c’est-à-dire la pression exercée par l’eau) sont déséquilibrées (voir le schéma ci-dessous)11. Sous la ligne de flottaison du lac, la pression hydrostatique équilibre en partie la pression cryostatique. Cependant, au-dessus de la ligne de flottaison, il y a très peu de force dirigée vers l’intérieur (provenant de l’atmosphère) pour contrer la pression cryostatique11. Ce déséquilibre crée une zone de forte contrainte à la surface de la glace, ouvrant des crevasses et favorisant le vêlage1.

Sous-coupe d’une falaise de glace terminale

La glace de glacier au niveau ou en dessous de la ligne de flottaison d’un lac fond souvent à un rythme plus rapide que la glace au-dessus de la ligne de flottaison d’un lac. La fonte de la ligne d’eau érodera souvent une entaille qui sapera la falaise de glace de vêlage (voir image ci-dessous)6,12,13. Une fois sous la falaise, le vêlage peut se produire par le basculement vers l’avant de blocs de glace en surplomb, ou lorsque le toit d’une encoche de la ligne de flottaison s’effondre1.

Les encoches de la ligne de flottaison se développent souvent pendant l’été mais cessent de se former en hiver lorsque les températures des lacs glaciaires sont plus fraîches et/ou lorsque la surface du lac gèle. Le vêlage par érosion des encoches tend donc à suivre un schéma saisonnier6,12,13.

Forces flottantes au terminus d’un glacier

Lorsque la surface d’un glacier s’amincit jusqu’à un niveau inférieur à celui nécessaire à la flottaison de la glace, la marge devient flottante et se soulève du lit7. Si la surface continue à s’amincir, la flottabilité augmente, provoquant d’importantes forces de flexion au niveau de la ligne d’échouage, la croissance de grandes crevasses, et finalement le vêlage7. Ce processus produit souvent de grands icebergs.

Les forces de flottaison peuvent également provoquer le vêlage sous la surface du lac. Le vêlage subaquatique se produit souvent là où un  » pied de glace  » s’est développé en raison des pertes de vêlage au-dessus de la ligne de flottaison (par exemple, en raison de l’érosion des entailles et du renversement des falaises de glace). La perte de glace au-dessus de la ligne de flottaison diminue la pression des morts-terrains de glace sur le « pied de glace », ce qui permet aux forces de flottaison ascendantes de fracturer la glace et de provoquer le vêlage1. Lors de tels événements, les icebergs peuvent rapidement remonter à la surface du lac, et parfois émerger à des centaines de mètres du front de glace.