François Valla,
Cemagref,
division Erosion torrentielle neige et avalanches
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Le site de Sarennes se trouve en France dans le massif alpin des Grandes Rousses. Le bassin versant d'une trentaine de kilomètres carrés a la particularité de comporter, un glacier dont l'étude a débuté en 1948-49. A partir 1991, des mesures hydrologiques sont enregistrées (trois seuils situés à 2720 m, 2050 m et 1450 m). En complément, un télénivomètre et une petite station météorologique ont été implantés près de la cabane-laboratoire à 2700 m d'altitude, à l'émissaire du glacier. Depuis 1991, ce site est classé BVRE, Bassin Versant de Recherche et d'Expérimentation. Ce papier présente ce BVRE unique en France de par sa composante glaciaire et nivale. L'évolution glaciologique montre une perte annuelle moyenne de 0.6 mètre d'équivalent en eau sur le demi-siècle et les premiers résultats hydrologiques mettent en évidence un fonctionnement spécifique nival et glaciaire selon l'enneigement des périodes étudiées.
Glacier, Alpes, BVRE, hydrologie, ablation, recul des glaciers
El sitio de Sarennes se encuentra en el macizo de las Grandes Rousses (Alpes de Francia). La cuenca hidrológica de unos treinta kilómetros cuadrados incluye un glaciar estudiado desde el año 1948-49. A partir de 1991, se ha empezado a medir el caudal del rio emisario en tres puntos, 2720 msnm, 2050 snm y 1450 snm. Se ha implementado este equipo con un telenivómetro y una pequeña estación meteorológica próxima a la cabaña-laboratorio, a 2700 msnm, al nivel del emisario del glaciar. Desde el año 1991, este sitio ha recibido el label BVRE, " Bassin Versant de Recherche et d'Expérimentation " (Cuenca Hidrológica de Investigación y de Experimentación). Este artículo presenta este BVRE, que no tiene equivalente en Francia por su componente glaciar y nival. La evolución del glaciar desde este medio siglo muestra un promedio de pérdida anual de 0,6 m de agua y los primeros resultados demuestran un funcionamiento específico nival y glaciar, según la importancia de la cobertura nival de los periodos estudiados.
Glaciar, Alpes, BVRE, hidrología, ablación, retroceso de glaciares
Sarennes is situated in the Grandes Rousses massif (French Alps). The basin extends over thirty kilometre-squared and includes a glacier. This glacier is monitored for the mass balance estimation since 1948-49. From 1991, measures of run-off in three points have been performed, at 2720 m asl, 2050 m asl and 1450 m asl. A telenivometer and a small meteorological station were also installed along the stream, at 2700 m asl, close to the refuge-laboratory. Since 1991, this basin is considered as a BVRE (Experimental Basin for Research). This paper presents this BVRE, the only basin in France of its snow-glacier components. The glaciological evolution shows a yearly average loss of 0.6 meter of water height equivalent and the first hydrological data point out specific snow/glacier behaviour, according to the snow cover of the considered periods.
Glacier, Alps, BVRE, hydrology, ablation, glacier retreat
Le bassin de Sarennes est situé dans les Alpes françaises, 30 kilomètres à l'Est de Grenoble, dans le domaine actuel de la station de ski de l'Alpe d'Huez. L'ensemble du bassin versant couvre 28,2 km² et se décompose en trois sous-bassins emboîtés d'altitude décroissante.
Il est occupé principalement par un petit glacier de cirque, relique de la dernière extension glaciaire et a retenu l'attention des glaciologues depuis plus d'un siècle. Visité par le naturaliste Roland Bonaparte en 1891, il fut remarquablement cartographié en 1905-1906 (surface de 1,08 km²) par trois universitaires de Grenoble travaillant sur le massif de Grandes Rousses (Flusin, Jacob, Offner, 1909). Réduit de moitié en près d'un siècle, il occupe actuellement une surface de 0,5 km². Situé sous le 45° parallèle (45°6' N, 6°8' E), il est exposé au Sud, ce qui le rend sensible à l'ablation automnale. Il se développe entre 3200 et 2800 mètres d'altitude et son épaisseur maximale mesurée par radar (Funk, Bösch, Valla, 1993) est d'environ 80 mètres. La surface totale du bassin glaciaire est de 1,3 km² (altitude 3323-2700 m), la contribution de la surface du glacier diminuant au cours du temps
Il comprend le bassin supérieur et représente une surface totale de 5 km², comprise entre 3323 et 2050 mètres d'une orientation générale Sud. Il correspond à la vallée supérieure du torrent de la Sarennes dont le régime est essentiellement nival. En dehors de l'émissaire issu du glacier, seuls de petits ruisseaux contribuent à son alimentation.
Sa surface totale est de 28,2 km² et ce bassin recouvre la majeure partie du domaine skiable de l'Alpe d'Huez. Sa limite inférieure est à 1450 mètres, dans les gorges de Sarennes au lieu-dit " Les Moulins " (anciens moulins à grain actionnés par le torrent), après la confluence avec les eaux issues du Lac Blanc. Sa délimitation suit les lignes de crête suivantes : La Grande Sure (2114 m), Col de Poutran (2006 m), Dôme des Petites Rousses (2810 m), Col du Lac Blanc (2740 m), Col du Milieu (3256 m), Pic du Lac Blanc (3323 m), Sommets Nord et Sud de Sarennes (3129 et 3063 m), Château Noir (2882 m), Col de Sarennes (1999 m), La Croix de Cassini (2373 m), Les Grandes Buffes (2164 m), Signal de l'Homme (2176 m) et traverse le village de l'Alpe d'Huez en son milieu (figure 1).
La répartition par tranche d'altitude est la suivante : 11,3 km² (40,0%) entre 1450 et 2000 mètres, 8,0 km² (28,4%) entre 2000 et 2500 mètres, 7,4 km² (26,2%) entre 2500 et 3000 mètres et 1,5 km² (5,4%) entre 3000 et 3023 mètres. Notons enfin que le bassin supérieur représente environ 5% du global et le médian moins de 20%.
Depuis 1948-49 (Cherrey 1951) le glacier de Sarennes est observé et mesuré chaque année, au cours de tournées estivales qui permettent de suivre l'évolution du bilan glaciaire. Le stock de neige hivernal est mesuré par carottage début juin, fournissant la valeur de l'accumulation à partir des hauteurs de neige (qui atteignent parfois 6 mètres), densités et équivalents en eau relevés en 5 stations étagées de 3050 à 2800 mètres le long d'un profil longitudinal. Ce stock est suivi tout au long de la saison estivale par carottage jusqu'à l'apparition de la glace vive. La perte en glace est mesurée par lecture de balises d'ablation (perches de 10 mètres formées de 5 tronçons de couleurs différentes de 2 mètres) placées aux cinq stations. Le bilan global du glacier est obtenu en pondérant la mesure de chaque station par la surface qu'elle représente (35% pour la station 5 qui est la plus élevée, 25% pour les 4 et 3, 10% pour la station 2 et 5% pour la station 1, la plus basse) :
bilan global (jour j) = (mesure station 5 x 0,35) + (mes. st.4 x 0,25)
+ (mes. st.3 x 0,25) + (mes. st.2 x 0,10) + (mes. st.1 x 0,05)
Le bilan de masse de l'année est mesuré à la fin de la saison d'ablation en principe autour du 30 septembre ou courant octobre si l'arrière saison est ensoleillée. Au total, nous disposons de plus de 300 mesures de bilan qui décrivent l'évolution du glacier depuis bientôt 50 ans (Valla,1989, 1995). La figure 2 présente l'évolution des principales données glaciologiques, accumulation, ablation, bilan de masse et régime de 1948 à 1997.ainsi que l'évolution au cours d'une saison estivale des paramètres suivis sur le glacier. La figure 3 montre l'évolution du bilan de masse cumulé depuis le début des mesures, courbe qui, compte tenu de l'absence de mouvement du glacier visualise la baisse de niveau du glacier (la glace ayant pour densité 0,9, la perte de 30 mètres d'eau représente une baisse du niveau du glacier de 33,5 mètres en 49 ans, soit une perte moyenne annuelle de 60 centimètres d'équivalent en eau ou 66 cm de glace.
Nous distinguerons les équipements concernant l'étude du glacier de ceux, plus récents, mis en place dans le cadre du BVRE.
En 1950, (avant l'installation du téléphérique du Lac Blanc à 3300 m), la cabane de Sarennes fut installée à 2740 mètres, légèrement en aval du glacier. Ce petit refuge en mélèze de 2 mètres sur 4 est toujours vaillant et nous sert aujourd'hui de " cabane-laboratoire ". Une perche à neige de 6 mètres et un pluviomètre Mougin désaffecté datent de cette époque.
Dès 1977 le glacier a été équipé de grandes balises d'ablation fixes de 10 mètres implantées, par forage aux 5 stations. Ce travail a nécessité le concours technique du Laboratoire de Glaciologie du CNRS de Grenoble (LGGE, Yves Morin, Louis Reynaud et Christian Vincent) et est à renouveler périodiquement.
En 1991, lorsque le site a accédé au rang de BVRE, un seuil hydrologique en béton a été installé sur l'émissaire du glacier, au niveau de la cabane, à 2700 mètres d'altitude. Deux capteurs, un de pression hydrostatique et l'autre de capacité électrique, mesurent la hauteur d'eau et sont enregistrés par une centrale Unidata (scrutation toutes les 5 secondes et enregistrement de la valeur moyenne toutes les 10 minutes). Ce système a été doublé l'année suivante afin d'assurer une fiabilité de la mesure maximale, le seuil étant d'accès très difficile pendant plus de 8 mois car recouvert de 5 à 6 mètres de neige. Pour contrôler les centrales et les décharger pendant l'hiver, il faut maintenir un puits de visite dans le manteau neigeux.
En 1993, grâce à un financement BVRE, un télénivomètre EDF horizontal a été mis en service à 2730 mètres près de la cabane. Cet appareil, muni d'une source radioactive de Césium 137 (10 millicurie), relève journellement la hauteur de neige et donne densité et équivalent en eau du manteau neigeux par couches de 10 cm.
Un second seuil appelé " Sarennes Bas " a été mis en service à 2050 mètres sur le cours moyen du torrent en 1994. Il est aussi équipé de deux capteurs de hauteur d'eau (capacitif et pression) enregistrés par une centrale de mesure Unidata. Le troisième seuil a été réalisé par EDF en 1976 à la cote 1450 mètres, et récolte aussi les eaux issues du Lac Blanc. Il est équipé d'un limnigraphe enregistreur et est géré par EDF, Direction de Techniques Générales de Grenoble.
En fin une petite station météorologique enregistrant les températures (instantanée, maximum et minimum) ainsi que le vent (intensité et direction), le rayonnement incident et les précipitations liquides est en cours d'installation à la cabane-laboratoire. Notons qu'une station mobile (température, vent et précipitations) a été mise en place l'été 1996 sur le glacier avec succès mais demande une surveillance constante à cause de l'ablation qui peut atteindre 5 centimètres par jour et déséquilibre le mât portant les capteurs (Peteuil, 1996).
L'équipement actuellement en place pourrait être complété par des mesures de précipitations en plusieurs points du bassin versant, des mesures de rayonnement et d'albédo ainsi que d'évaporation en vue d'établir un bilan d'énergie. L'exemple du suivi des bilans glaciologique, hydrologique et énergétique du Glacier Zongo (Bolivie) pourrait nous servir de modèle (Francou et al, 1997).
En fin, signalons l'utilisation de SIG (Système d'Informations Géographiques) qui a permis de stocker sur une base de données la totalité des mesures spatio-temporelles glaciologiques (Bironneau, 1997) et de calculer la perte volumétrique du glacier depuis les toutes premières observations (Valla, Piedallu, 1997).
Les trois seuils hydrologiques, Sarennes Haut (2700 m), Sarennes Bas (2050 m) et Les Moulins (1450 m., géré par EDF) enregistrent les hauteurs d'eau en continu. Des campagnes de jaugeage ont permis d'établir les courbes de tarage relatives, avec toutes les difficultés liées à l'exploitation de site de montagne et de haute montagne. Les chroniques sont disponibles :
au pas de temps de 10 minutes pour Sarennes Haut à partir de 1992,
au pas de temps de 10 minutes pour Sarennes Bas à partir de 1994
et au pas de temps horaire pour Les Moulins dès fin 1976 (enregistrement papier)
La figure 4 présente la variation de la hauteur d'eau au seuil Sarennes Haut pour les six mois de la période mai-octobre 1994, la courbe de tarage étant en cours de validation. Les premières analyses (Barbert, 1994) montrent pour le bassin versant glaciaire trois types de régimes caractéristiques.