Evolution récente des glaciers du Pamir-Karakoram-Himalaya : apport de l'imagerie satellite

par Julie Gardelle

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Paolo Laj et de Yves Arnaud.

Soutenue le 19-12-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement (équipe de recherche) .

Le président du jury était Michel Fily.

Le jury était composé de Paolo Laj, Yves Arnaud, Etienne Berthier, Noël Gourmelen, Pierre Ribstein.

Les rapporteurs étaient Christophe Delacourt, Claudio Smiraglia.


  • Résumé

    La région du Pamir - Karakoram - Himalaya (PKH) constitue la plus grande réserve de glace terrestre après les régions polaires. Cependant, l'évolution récente de ces glaciers, indicateurs privilégiés du changement climatique en haute altitude, reste encore mal connue, du fait notamment de difficultés d'accès et de conditions climatiques qui rendent délicate l'acquisition de mesures in situ. L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'amélioration des connaissances sur l'évolution globale des glaces du PKH au cours de la dernière décennie, en s'appuyant sur des images satellite et des modèles numériques de terrain (MNTs). Une premièreméthodologie a été développée pour assurer le suivi automatique de la distribution spatiale et de l'évolution temporelle des lacs glaciaires à partir d'images Landsat entre 1990 et 2009 sur sept zones d'études réparties le long du PKH. Ainsi, une certaine disparité des types, tailles et évolutions des lacs entre la partie orientale et occidentale du PKH a été mise en évidence. Sur la période de temps considérée, la superficie des lacs a légèrement diminué à l'ouest (Karakoram et Hindu Kush), a été en très nette augmentation à l'est (Népal et Bouthan) et relativement stable sur la partie centrale (Inde du nord-ouest). Le bilan de masse des glaciers a ensuite été calculé, à partir des variations d'épaisseurs mesurées en comparant deuxMNTs, acquis à deux dates différentes, et issus de lamission SRTM et du satellite SPOT5. Cette méthode implique un certain nombre de corrections et d'ajustements au préalable, afin de garantir des mesures les moins biaisées possible. Ainsi, la différence de résolution spatiale initiale des MNTs peut être à l'origine d'un biais fonction de l'altitude, de même que la pénétration des ondes radar de la mission SRTM dans la neige et la glace est à prendre en compte le cas échéant, pour ne pas sous-estimer les altitudes sur les glaciers. Là encore, on observe des disparités entre les différents bilans de masse régionaux sur la période 1999-2011, avec des pertes de masse modérées sur l'Himalaya central et oriental(-0.30±0.08 m a-1 w.e.), plus accentuées sur l'Himalaya occidental (-0.43±0.09 m a-1 w.e.) et des gains de masse plus à l'ouest, pour les glaciers des massifs du Pamir (+0.14±0.11 m a-1 w.e.) et du Karakoram (+0.10±0.20 m a-1 w.e.). Ces résultats confirment donc l'anomalie des glaciers du Karakoram et suggèrent des comportements similaires au Pamir. Le bilan de masse global des glaciers du PKH est estimé à -0.13±0.06 m a-1 w.e.

  • Titre traduit

    Glacier evolution in the Pamir-Karakoram-Himalaya : a remote sesing approach


  • Résumé

    The Pamir - Karakoram - Himalaya (PKH) mountain range is considered to be the largest terrestrial ice reservoir outside polar regions. However, the recent evolution of these glaciers, recognized as valuable high-altitude climatic indicators, remains poorly known, mainly because of accessibility issues and harsh meteorologic conditions that hamper field work and in situ observations. The aim of this thesis is therefore to improve the knowledge of glacier changes in PKH and study their evolution over the past decade, based on satellite images and digital elevation models (DEMs). We first developed automatic classification algorithms to monitor the spatial distribution and temporal evolution of glacial lakes between 1990 and 2009 along the PKH, based on Landsat images. We thereby highlight different types, sizes and evolutions of glacial lakes between eastern and western PKH. During the study period the total glacial lake area slightly decreased in the west (Hindu Kush and Karakoram), greatly increased in the east (Nepal, Bhutan) and remained stable in the central part (north-west India). We then computed the mass balance of PKH glaciers from elevation changes measured by comparing two DEMs, acquired ∼10 years appart, by the SRTM mission and the SPOT5 satellite. This method relies on a precise relative adjustment (horizontal and vertical) of the DEMs to remove possible systematic biases within glacier elevation changes. The difference in the original spatial resolution of the DEMs can result in an elevation-dependent bias, as well as the radar penetration into snow and ice can seriously underestimate glacier elevation in the case of a DEM derived from radar data such as SRTM. The spatial pattern of regional glacier mass balances between 1999 and 2011 turns out to be contrasted, with moderatemass losses in eastern and central Himalaya (-0.30±0.08m yr-1 w.e.), stronger in western Himalaya (-0.43±0.09 m yr-1 w.e.) and mass gains further west, for Pamir(+0.14±0.11 m yr-1 w.e.) and Karakoram glaciers (+0.10±0.20 m yr-1 w.e.). The global mass balance of PKH glaciers is estimated at -0.13±0.06 m yr-1 w.e.


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