Ces dernières années, les Alpes ont connu des effondrements dévastateurs de glaciers : en septembre 2023, une partie du glacier de la Marmolada, dans les Dolomites, s’est effondrée, entraînant la mort de sept alpinistes. Un peu plus d’un an et demi plus tard, en mai 2025, le glacier Birch au-dessus de Blatten s’est effondré, tenant la Suisse et le monde entier en haleine.
Les crevasses sont cruciales pour la stabilité des glaciers, non seulement celles que les satellites et les drones peuvent détecter en surface, mais aussi celles cachées à l’intérieur de la glace. En effet, l’eau de fonte peut les approfondir et accélérer l’effondrement des glaciers et des calottes glaciaires.
Les chercheurs utilisent des techniques sismiques pour explorer le fonctionnement interne des glaciers. Des micro-séismes se produisent lorsque des crevasses s’ouvrent dans la glace, et les sismomètres peuvent les détecter pour localiser leurs sources. Cependant, ces mesures manquent de résolution spatiale élevée, et déployer de nombreux sismomètres est difficile en raison des coûts élevés et de la difficulté de les installer sur un glacier parcouru de crevasses.
Un câble remplace des centaines d’instruments de mesure
Des chercheurs de l’ETH, dirigés par le professeur assistant Thomas Hudson, du groupe de géophysique environnementale et d’exploration, ont démontré dans une nouvelle étude publiée dans Science Advances qu’il est possible de procéder plus simplement, à moindre coût et avec une résolution spatiale nettement plus élevée.
Pour les tests, les chercheurs ont posé un seul câble à fibre optique à la surface du glacier de Gorner, en Valais. Cela leur a permis d’explorer la structure interne du glacier jusqu’à 25 mètres de profondeur. « Un seul câble à fibre optique remplace des centaines de sismomètres », souligne Hudson.
Le câble doit simplement être connecté à ce que l’on appelle un interrogateur, qui injecte un signal lumineux dans la fibre et enregistre les signaux de lumière diffusée qui sont renvoyés. Des ondes sismiques sont générées lorsqu’un micro-séisme se produit, par exemple lorsqu’une crevasse s’ouvre dans la glace. Ces ondes provoquent une légère déformation locale en atteignant la fibre, ce qui modifie la façon dont la lumière injectée est déviée et réfléchie. Il en résulte une modification du signal de référence, alertant les chercheurs sur la localisation et la profondeur d’une crevasse.
Grâce à des méthodes de calcul, les chercheurs peuvent déterminer la structure de la glace et avoir un aperçu de sa composition interne, à l’image d’une échographie réalisée par un médecin. L’analyse des données est exigeante en calcul en raison de la grande quantité de données générées. Les chercheurs utilisent un algorithme pour les aider.
En appliquant cette méthode sur le glacier de Gorner, les physiciens des ondes ont mis au jour un nombre étonnamment élevé de crevasses cachées, représentant plus de 8 % du volume de glace sur le site de mesure. « C’est bien plus que ce que nous attendions », dit Hudson. Les crevasses contenaient de l’eau ou de l’air, tandis que le reste de la glace – 92 % – restait intact.
Toutes les crevasses ne sont pas visibles depuis les airs. Hudson souligne qu’elles ont un impact important sur la stabilité du glacier. « Le grand public suppose souvent que les grandes crevasses visibles en surface indiquent si un glacier est stable ou non. Cependant, les scientifiques prêtent davantage attention aux fissures et crevasses internes dans la glace », explique-t-il. Par conséquent, analyser ces fractures internes est essentiel pour les chercheurs lorsqu’ils déterminent si un glacier risque de vêler.
Une méthode de mesure qui fait ses preuves
Le chercheur déclare : « Nous sommes très satisfaits des essais réalisés sur le glacier de Gorner. La méthode a fait ses preuves. » À l’avenir, elle pourrait aider à surveiller les glaciers instables et à fournir des alertes précoces en cas de vêlage au front des glaciers. Cela améliorerait notre capacité à évaluer le risque de vêlages majeurs.
Les chercheurs pourraient étendre leur cartographie des crevasses à d’autres glaciers des Alpes et aux calottes glaciaires du Groenland ou de l’Antarctique afin de mieux comprendre leur stabilité. Les données collectées à l’intérieur des glaciers pourraient compléter les observations satellitaires de surface.
Comment les crevasses affectent le niveau de la mer
Les chercheurs de l’ETH prévoient de tester leur technique sur d’autres glaciers des Alpes suisses et sur les calottes glaciaires polaires. Ils visent à comprendre le développement des crevasses dans le temps et l’espace, ainsi que le lien entre les crevasses de surface et celles plus profondes dans la glace. Les crevasses glaciaires n’influencent pas seulement le glacier – elles modifient son comportement global.
L’eau qui s’infiltre dans ces crevasses agit comme un lubrifiant à la base du glacier, accélérant potentiellement son mouvement. Cet effet est important à l’échelle mondiale, en particulier pour les gigantesques calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique, qui ont un impact considérable sur le niveau de la mer. « Notre méthode pourrait donc aider à prédire les changements des calottes glaciaires et du niveau de la mer », explique Hudson.
Article : Quantifying subsurface fracture damage in glaciers using fiber-optic seismology – Journal : Science Advances – DOI : Lien vers l’étude
Source : ETHZ
