Pôle Alpin Risques Naturels (PARN) Alpes–Climat–Risques Avec le soutien de la Région Rhône-Alpes (2007-2014)
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Fiche bibliographique

 

Réf. Cossart & Fort, 2008 - A

Référence bibliographique
COSSART E. and FORT M. 2008 Sediment release and storage in early deglaciated areas: Towards an application of the exhaustion model from the case of Massif des Ecrins (French Alps) since the Little Ice Age. Norsk Geografisk TidsskriftNorwegian Journal of Geography Vol. 62, 115131. Oslo. ISSN 0029-1951.

Abstract : Deglaciation in high mountain areas triggers a series of adjustments affecting the various geomorphic components of formerly glaciated catchments. Active processes, part of the ‘paraglacial’ open system, release and transport sediments from formerly glacierized sources to catchment sinks. Such cascade sedimentary systems may be disrupted by temporary sediments traps. To evaluate the consequences of such traps on sediment export, several test areas were selected, where former glacial geometries and glacial retreat chronology were reconstructed from field data. Special attention is given to the link between the glacial margins and the glacio-fluvial systems. During glacial retreat, the presence of morainic ridges may temporarily interrupt the sedimentary cascade system, thus forcing local aggradation and change in the glacio-fluvial pattern. The volume of trapped sediments is controlled by the volume and the position of morainic ridges, while the storage residence time is strongly dependent upon the rate of moraine erosion. The ice surface elevation and its lowering control ice-contact storages, as well as sedimentary and water fluxes. The time lag between the rate of sediment accumulation on the valley floor and the rate of glacial shrinking influences the pattern and behaviour of drainage many decades after the peak in glacial melting.

Mots-clés
 deglaciation, Little Ice Age, Massif des Ecrins, paraglacial, sediment budget

Organismes / Contact

Authors / Auteurs :

COSSART E., UMR PRODIG 8586 CNRS, and University Paris 1 Panthéon Sorbonne

FORT M., UMR PRODIG 8586 CNRS, and University Paris-Diderot (Paris 7)


(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)
(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)
(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)
(3) - Sous-type(s) d'aléa
  Glacier / Cascade sedimentary system Erosion / stream flow / sediment storage  

Pays / Zone
Massif / Secteur
Site(s) d'étude
Exposition
Altitude
Période(s) d'observation
France Massif des Ecrins Vallouise Valley - Glacier Noir and Celse Nières Sub catchment      

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions
 
Observations

 

Modélisations
 
Hypothèses
 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)



(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel
Reconstitutions
 
Observations

 In both Glacier Noir and Celse-Nière cases, the presence of morainic ridges creates temporary sediments storage cells, yet what are their impacts on sediment transfers, and hence on the functioning of the cascade sedimentary system?

Deglaciated alpine catchments are characterized by a peak of sediment yield, which may be delayed from the beginning of deglaciation.

The comparison between the Glacier Noir and Celse-Nière study cases points out the role of lateral and frontal moraines in causing intrinsic perturbations of the cascade sedimentary systems. Along the lateral margins of the glacier (Fig. 15), the lateral morainic ridges generate temporary storage of sediments.

The characteristics of the moraines are of prime importance. The volume of the ridge influences the volume of the trap, and thus the time necessary for the depression to be filled up. The cohesiveness of the morainic dam also influences the time necessary for the moraine to be breached out, and thus the time at which the trapped sediments would be released.

The pattern of sediment release depends on the geomorphic processes which are acting on both sides of the lateral moraines. On the one hand, if gullying encroaching over the inner side of moraines acts in addition to glacio-fluvial processes progressing from the outer side of moraines, then the moraines would be incised rapidly (B10 yrs after base-level lowering). The sediments previously stored are then rapidly remobilized and redistributed down to the valley floor. On the other hand, if gravity-fed processes are very active on the outer side of the lateral moraine, the evolution of the inner reach of the moraine by gullying would rapidly cease and even be prevented by the progressive accumulation of scree and avalanches cones prograding over the morainic ridge down to the valley floor.

On the valley floor, the sediment transfer is partly constrained by the frontal moraines. Just after the deposition of the moraine, the sediment load exceeds the stream flow capacity upstream of the frontal morainic ridge, as expressed by the widening and high braiding pattern (Fig. 15). As the frontal moraine becomes progressively eroded the local baselevel becomes lower, resulting in the incision of the channel bed and the release of sediments stored upstream of the moraine.

in our examples, the effectiveness of lateral dams lasted from 0-15 year (debris carried out by meltwater streams), or even more (at least 30 years) in the case of avalanches and scree deposits; along the valley floor, the morainic ridges acted as a dam for one decade.

The sedimentary cascading system is not only linked to ice-melt rates, but also depends on the rate of removal of sediments from storage units built up against morainic ridges, therefore depends on external, hydro-climatic conditions.

 

Dans les cas du Glacier Noir et de Celse-Nières, la presence d’édifices morainique est à l’origine de zones de stockage temporaire de matériel sédimentaire. Nous nous demanderons ici quels sont leurs impacts sur les modalités de transfert des sédiments, et, sur le fonctionnement du système de cascade sédimentaire.

Les bassins versants déglacés se caractérisent par une augmentation de la fourniture sédimentaire, qui peut agir avec un certain délai par rapport au début de la déglaciation.

La comparaison de l’étude des cas du Glacier Noir et de Celse-Nières met en évidence le rôle des moraines latérales et frontales dans la perturbation du système de transfert des sédiments dit « en cascade sédimentaire ». le long des marges glaciaires, les édifices morainiques latéraux sont à l’origine d’un stockage temporaire du matériel sédimentaire.

Les caractéristiques des moraines sont importantes dans la compréhension du phénomène. Le volume des moraines influence le volume du piège/réservoir sédimentaire et, par conséquent, le temps nécessaire au réservoir pour se remplir. La cohésion du barrage morainique influence également le temps nécessaire à la moraine pour céder et s’ouvrir, et par conséquent le temps où les sédiments vont être piégés avant d’être relâchés.

Les différentes modalités relatives à la libération du matériel sédimentaire dépendent également des processus géomorphologique qui agissent de part et d’autre des moraines latérales. D’un côté, si le ravinement qui agit que la partie interne des moraines s’ajoute aux processus fluvio-glaciaires sur la partie externe de la moraine, alors cette l’incision de cette dernière va s’accélérer. Les sédiments stockés jusqu’alors sont alors rapidement remobilisés et redistribués dans le fond de vallée. De l’autre côté, si les processus gravitaire, à l’extérieur de la moraine, sont très actifs, l’évolution interne de la moraine par ravinement va être endiguée voire même compensée par l’accumulation progressive de sédiments issus des écroulements et des cônes d’avalanche, sur l’édifice morainique.

Dans le fond de vallée, le transfert sédimentaire est en partie restreint par les moraines frontales. Après le dépôt de la moraine, la charge sédimentaire dépasse la capacité de transport des écoulements en amont de l’édifice morainique frontal, ce qui se traduit par le chenal élargi et en tresse. Avec l’érosion progressive de la moraine, le niveau de base s’abaisse, ce qui se traduit par l’incision du lit et la libération du matériel sédimentaire stocké jusqu’alors en amont de l’édifice morainique.

Dans le cas de nos exemples, l’efficacité des barrages latéraux se traduit par un stockage d’une durée de 0 à 15 ans (les débris sont emportés par les eaux de fontes), voire même plus longue (minimum 30 ans) dans le cas des dépôts d’avalanches et d’écroulement. Dans le fond de vallée, les barrages formées par les moraines latérales ne piègent les sédiments que sur une décade. Le système en cascade sédimentaire n’est pas à mettre seulement en relation avec les taux de fonte de la glace. Il dépend aussi du taux de libération des sédiments des réservoirs créés le long des édifices morainiques et, par conséquent, dépend des conditions hydro-climatiques externes.

Modélisations
 
Hypothèses
 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 

We first surveyed the three dimensional geometric variations of the glaciers in relation to their position at the time of moraine deposition and abandonment. Second, we reconstructed the evolution of deglaciated footslope to assess the rate of sediment stored or supplied down to the valley floor. We finally assessed the impacts of sediment storage or supplies from footslopes on the evolution of the fluvial system (valley floor)

Nous avons d’abord analysé les variations tridimensionnelles du glacier, en relation avec leur position à l’époque de la formation des moraines et à celle de leur abandon. Nous avons ensuite reconstruit l’évolution des pentes déglacées pour analyser le taux de sédiments stockés ou fournis dans le fond de vallée. Enfin, nous avons analysés les impacts du stockage et des apports sédimentaires, depuis les pentes, sur l’évolution du système fluvial en fond de vallée.

(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa
Reconstitutions
 
Observations
 
Modélisations
 
Hypothèses
 

Paramètre de l'aléa
Sensibilité du paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 
 
 

(4) - Remarques générales
 

(5) - Syntèses et préconisations
 

Références citées :

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