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Situées à l’interface des domaines glaciaire et périglaciaire, les glacières ou grottes glacées sont des cavités renfermant de la glace et/ou de la neige durant toute l’année. Elles correspondent à un système souterrain caractérisé par une anomalie thermique négative. En Suisse, elles sont relativement fréquentes dans les régions calcaires. Les glacières situées vers 2’500 mètres d’altitude se trouvent à l’intérieur de la ceinture alpine du pergélisol discontinu (fig. 1). Les grottes glacées du massif du Jura et des Préalpes se trouvent en revanche à des altitudes inférieures où la température moyenne annuelle de l’air extérieur (MAAT) est largement supérieure à 0°C.
Classiquement, on distingue deux grandes catégories de glacières en fonction de la dynamique des circulations d’air : les glacières statiques et les glacières dynamiques. Le type de glace présent dans la grotte peut provenir soit du regel d’eau de percolation, soit de la transformation de neige en glace. Dans la réalité, on trouve souvent des régimes mixtes plus complexes que les deux cas présentés ci-dessous.
- Glacière statique en piège à air froid et/ou en piège à neige : les cavités comprenant une ou plusieurs entrées ouvertes vers le ciel constituent des pièges thermiques et/ou des pièges à neige (fig. 2). Ce type de glacière se caractérise par un comportement double (fig. 3). Durant l’hiver, le système est ouvert avec un échange d’air par convection et une pénétration d’air froid dans la grotte. Selon la géométrie des orifices d’entrées, de la neige peut également s’accumuler dans la cavité (fig. 4). Pendant la période printanière, les eaux de fonte peuvent percoler jusque dans la cavité et regeler (fig. 5). En parallèle, la neige accumulée durant l’hiver au fond de la grotte va se transformer petit à petit en glace. Durant l’été, le système est fermé : l’air froid emmagasiné durant l’hiver est plus dense que l’air extérieur. Une stratification thermique et la formation d’une poche d’air froid s’observent alors dans la grotte ce qui limite la fonte du volume de glace (fig. 2). De plus, des températures froides se maintiennent durant l’été grâce à la chaleur latente de fusion (cf. fiche pergélisol 2.1) provenant de la fonte d’une partie de la neige tombée en hiver. Dans le massif du Jura, les glacières statiques comme celles de St-Livres (Jura vaudois) et de Monlési (Jura neuchâtelois) sont également protégées du rayonnement solaire par la forêt qui recouvre presque toujours les alentours de la cavité (fig. 6).
- Glacière dynamique ventilée par un effet de cheminée : ce type de glacière possède plusieurs entrées dénivelées permettant la mise en place d’une circulation d’air par effet de cheminée (fig. 7). Durant l’hiver, en raison de l’ascendance de l’air plus chaud de la cavité, de l’air froid est aspiré à l’entrée inférieure de la grotte refroidissant les parois de la cavité et créant un réservoir de froid. En été, le processus est inversé et de l’air chaud est aspiré par les entrées supérieures, en réponse au drainage gravitationnel de l’air froid à l’intérieur de la cavité. En conséquence, deux anomalies thermiques (froide en bas, chaude en haut) sont observées par rapport à la température moyenne annuelle de l’air (MAAT). L’eau qui s’infiltre à travers les fissures de la roche peut regeler lorsqu’elle débouche dans la partie inférieure sur-refroidie de la grotte. En Suisse, la zone proche de l’entrée inférieure du Gouffre des Diablotins (Préalpes fribourgeoises) est une glacière de type dynamique (fig. 8).
Même si chaque glacière à un comportement thermique et hydrologique qui lui est propre, l’étude de plusieurs grottes glacées en Suisse et en Europe montre une tendance très nette à une diminution générale plus ou moins continue des volumes de glace durant les dernières décennies (fig. 9). Cette évolution est en grande partie liée aux modifications observées durant la saison hivernale. Les hivers plus doux et moins enneigés affectent ainsi particulièrement les glacières situées à basse et moyenne altitude. L’exploitation industrielle de la glace de certaines glacières a aussi contribué à la diminution des volumes de glace.