Thèse en géographie, soutenue le 4 octobre 2024 par Davide Mancini, rattaché à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST) de la FGSE.
La rapide récession des glaciers due au réchauffement climatique agrandit les marges proglaciaires, zones pauvres en matière organique soumises à une forte activité géomorphologique. Leur développement peut être associé à la formation de cours d’eau tressés morphologiquement actifs, dont les interactions entre leur degré de tressage et les conditions en amont (exportation de sédiments sous-glaciaires et variations du débit), ainsi que leurs effets sur le transport sédimentaire en aval, sont encore peu étudié. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier la relation entre l’exportation de sédiments sous-glaciaires, la morphodynamique des marges proglaciaires et les flux sédimentaires aval pour un glacier alpin en retrait, en se concentrant sur la plaine alluviale du Glacier d’Otemma (Alpes suisses). Ici, des stations de mesure ont été installées pour quantifier en continu le transport de sédiments en suspension et du charriage de fond. Les données ont montré que les processus fluviaux responsable pour changement de la configuration du cours d’eau (leur morphodynamicque) filtrent rapidement, le signal d’exportation de sédiments sous-glaciaires grossiers en favorisant leur déposition, tandis que celui des sédiments en suspension varie peu.
Pour comprendre les machinismes physiques de ce filtrage, une étude intensive de la morphodynamique fluviale et de la sédimentologie de surface a été menée. Des relevés quotidiens par drone ont été utilisés pour quantifier la magnitude et la spatialité des zones d’érosion et de dépôt, données ensuite couplées avec un modèle heuristique de prédiction de la distribution de la profondeur de l’eau afin de créer des modèles numériques d’élévation pour les zones sèches et inondées. Ces modèles ont été combinés avec les taux d’exportation de sédiments sous-glaciaires pour évaluer l’influence des processus morphodynamiques sur le transport sédimentaire aval.
Les changements dans l’équilibre entre l’approvisionnement en sédiments glaciaires et la capacité de transport ont entraîné des modifications rapides de la morphodynamique fluviale. Lors de périodes d’exportation élevée en charriage sous-glaciaire, il y avait une aggradation dans la plaine alluviale, avec une construction intense des îles, une instabilité accrue des chenaux et un grossissement des dépôts superficiels favorisant le blocage des sédiments. À l’inverse, lorsque l’exportation était inférieure à la capacité de transport, le cours d’eau évoluait vers une configuration moins tressée et rectiligne. La marge proglaciaire agissait toujours comme un puits pour les sédiments fins mais, au même temps, elle libérait vers l’aval grosse quantité de sédiments grossiers. Donc, le dégrée de tressage a été reconnu comme le principal facteur déterminant le filtrage des sédiments exportés par les chenaux sous-glaciaires.
Pour généraliser ces résultats à d’autres bassin en déglaciation ayant différentes caractéristiques géomorphologiques par rapport à la région directement étudiée, il a été utilisé un modèle numérique simulant l’évolution hydromorphologique des cours d’eau. Les résultats ont confirmé le rôle central du rapport entre l’approvisionnement et la capacité de transport dans la réponse géomorphologique et la configuration des rivières proglaciaires, avec une diminution du transport sédimentaire vers l’aval pour les systèmes les plus tressés. Des ratios plus faibles facilitaient le transfert du signal d’exportation vers l’aval, mais cet effet était également influencé par la topographie de la vallée, notamment sa pente et l’espace de liberté à disposition pour le cours d’eau.
Les résultats de cette thèse montrent que les marges proglaciaires actives jouent un rôle crucial dans la connectivité sédimentaire entre les terminus des langues des glaciers et les régions aval. Ces conclusions ont des implications importantes pour l’atténuation des risques naturels, le développement des écosystèmes, la gestion des centrales hydroélectriques et les études glaciologiques dans le contexte actuel de rapide récession des glaciers.
