Les glaciers ont un rôle vital dans le cycle de l'eau et dans les cycles biogéochimiques. Leur effondrement actuel a des conséquences cruciales bien au-delà de leurs frontières. Dans les Alpes européennes, l'ablation des glaciers est contrôlée par l'absorption de l'énergie solaire, elle-même influencée par l'albédo de la surface. Quand la neige recouvre les glaciers, les propriétés de la neige et les impuretés se situant dans la neige changent l'albédo. Les poussières minérales et le black carbon sont les particules qui ont le plus gros impact sur la réduction d'albédo de la neige de par le monde. Ces deux types de particules se déposent sur les glaciers alpins, et on y observe aussi fréquemment des blooms d'algues. Toutefois, les processus physiques par lesquels ces particules affectent l'ablation des glaciers restent flous, tout comme la quantification de leurs effets. De plus, dans le contexte du changement climatique, les glaciers alpins se retirent rapidement. Un assombrissement des surfaces englacées est également observé, ce qui amplifie l'ablation des glaciers. La contribution des impuretés à cette décroissance de l'albédo et leur contribution au retrait glaciaire restent inconnues. Dans ce manuscrit, nous explorons donc les effets de ces impuretés sur la fonte des glaciers dans les Alpes européennes à différentes échelles spatiales et temporelles, en utilisant divers outils comme la modélisation numérique ou la télédétection. Les résultats montrent que la prolifération des blooms rouges d'algues sur la neige est contrôlée par la durée de fonte, avec des durée de fonte plus longues augmentant les apparitions de blooms d'algues. Ces blooms d'algues sur la neige sont répandus sur tout l'arc alpin, mais sur uniquement 1.8 % de la surface au-dessus de 1800 m a.s.l., ce qui se traduit par un effet radiatif limité. Ensuite, en prenant en compte les poussières minérales et le black carbon dans la neige, nous modélisons leur effet sur le bilan de masse des glaciers alpins. Nous trouvons des impacts qui représentent jusqu'à 25 % de la fonte due à ces particules proche de l'altitude de la ligne d'équilibre où elles sont exposées durant de longues périodes de temps. D'un côté, en étendant cette simulation sur la période 1970-2022, nous trouvons que les dépôts de poussières fréquents augmentent la sensibilité des glaciers alpins au changement climatique de 11 %, même avec une absence d'augmentation des dépôts de poussières sur la période 1970-2022. Aussi, en étendant les simulations à douze glaciers des Alpes européennes, nous montrons que le pattern spatial marqué en déposition de poussière cause de plus grands impacts des poussières sur les glaciers localisés dans la partie sud des Alpes européennes. Pour finir, nous examinons la présence d'algues sur la glace, et nous démontrons leur présence sur de nombreux glaciers de l'arc alpin. Au contraire des algues des neiges qui apparaissent avec des longues durée de fonte de la neige, la prolifération des algues sur la glace est favorisée par des longues durées avec de la glace nue exposée. Ces résultats soulignent le rôle considérable des impuretés sur la fonte des glaciers alpins, mais aussi la présence de marqueurs de vie à la surface des glaciers. Malgré cette influence sur la fonte, ces particules sont peu souvent prises en compte de manière explicite dans des modélisations globales, à cause de mécanismes physiques complexes qu'elles nécessitent de prendre en compte. Les outils méthodologiques développés et utilisés dans ce manuscrit permettent de transférer les résultats à des emprises spatiales et temporelles plus larges, et potentiellement de mieux décrire et saisir les changements présents et futurs concernant les glaciers. Enfin, le retrait glaciaire est uniquement une petite partie d'une nature qui est en train de s'effondrer actuellement avec des transformations irréversibles, notamment sur les écosystèmes, contrôlé par les comportements et actions humaines. |
Glaciers have a vital role in water or biogeochemical cycles, and their current collapse have crucial consequences far beyond their frontiers. In the European Alps, glacier ablation is controlled by the absorption of incoming solar radiation, itself strongly influenced by the surface albedo. When snow cover glaciers, both snow properties and light-absorbing particles alter the albedo. Mineral dust and black carbon, the particles with the strongest impact on snow albedo reduction worldwide, are deposited on Alpine glaciers, and algal blooms are also frequently observed. However, the physical processes by which these particles affect glacier ablation are still unclear, as well as their quantified contribution. Moreover, under the constraints of climate change, Alpine glaciers are rapidly retreating. A long-term darkening of glacierized surfaces is also observed, which enhances glacier ablation. The contribution of light-absorbing particles to this decrease in albedo, and ultimately to the decline of Alpine glaciers, remains mostly unknown. Here we explore the effects of light-absorbing particles on the melt of glaciers in the European Alps at different spatiotemporal resolutions and using various tools such as numerical modeling or remote sensing. Results shows that the spread of red algal blooms on snow is controlled by the snowmelt duration, with longer snowmelt durations increasing snow algal bloom occurrences. These snow algal blooms are widespread at the scale of the European Alps, but their extent represents only 1.8 % of the area above 1800 m a.s.l., translating into limited radiative effects. Thereafter, accounting for dust and black carbon in snow, we model the effect of these light-absorbing particles on the surface mass balance of Alpine glaciers. Impacts as high as 25 % of the melt are found close the equilibrium line elevation where particles stay exposed for long periods of time. On the one hand, by extending this modeling to the 1970-2022 period we find that the frequent deposition of dust increases the sensitivity of Alpine glaciers to climate change by 11 %, even in the absence of increasing deposition trends. On the other hand, by extending the modeling to twelve glaciers in the European Alps, we show that the marked spatial pattern in dust deposition lead to higher impacts of dust on the melt for glaciers located in the southern side of the European Alps. Lastly, we investigate the presence of glacier algae on the ice surface of Alpine glaciers and demonstrate their widespread. In contrast to snow algal blooms enhanced by long snowmelt duration, the growth of glacier algae is favored by extended ablation season with bare-ice exposed. Such findings highlight the substantial role of light-absorbing particles on the melt of Alpine glaciers, as well as the presence of widespread visible markers of life at the surface of glaciers. Despite such an influence, the explicit representation of light-absorbing particles on glacierized surfaces is often omitted in global modeling given the complex physical processes involved. Methodological tools exposed in this manuscript allow to transfer results to larger spatial and temporal extents, and to potentially better describe and apprehend current and future changes of glaciers. Ultimately, the retreat of glaciers is only one small component of a nature that is globally crumbling today, with deep irreversible transformations, notably on ecosystems, driven by the anthropogenic behaviors and actions. |