La formation des plaines de l'extérieur glaciaire et leur rôle dans la lutte contre les inondations

La formation des plaines de l'extérieur glaciaire et leur rôle dans la lutte contre les inondations

Les plaines de larmoiement glaciaire sont des formes plates et larges créées par le dépôt de sédiments transportés par les eaux de fonte des glaciers. Ces vastes plaines, aussi appelées sandurs, s'étendent vers l'extérieur des terres de glacier et représentent certaines des caractéristiques les plus distinctives des paysages autrefois glaciés. Leur formation est liée à la dynamique de la fonte glaciaire, du transport des sédiments et des processus hydrologiques.

L'étude des plaines de lavage a pris de l'importance à mesure que le changement climatique accélère la retraite glaciaire dans le monde. De nouvelles surfaces de lavage sont créées devant les glaciers de retraite, tandis que les plaines existantes sont remodelées par des régimes d'eau de fonte changeants. Ce paysage dynamique offre des aperçus à la fois des environnements glaciaires passés et des conditions hydrologiques futures.

Processus de formation des plaines de lavage des eaux de surface glaciaires

La formation d'une plaine de lavage glaciaire commence au terminus du glacier, où l'eau de fonte émerge de dessous, à l'intérieur ou au-dessus de la glace. Cette eau, lourdement chargée de sédiments, par le glacier en mouvement, s'écoule du front de glace. Lorsque l'eau de fonte quitte les limites du chenal du glacier et s'étend sur une zone plus vaste, sa vitesse diminue. La réduction de la vitesse de l'écoulement entraîne la charge sédimentaire à se déposer hors de la colonne d'eau, avec des particules plus lourdes déposant les premiers matériaux et les plus fins transportés plus loin en aval.

Décharge et transport des sédiments

Pendant les mois d'été, la fonte intense produit des rejets élevés capables de transporter de grandes quantités de sédiments. La charge sédimentaire comprend des particules allant des blocs et des galets près du front de glace au sable fin et au limon aux marges distales de la plaine. Ce tri par la taille du grain, connu sous le nom de fining en aval, est une caractéristique déterminante des dépôts de lavage. Les matériaux les plus grossiers tombent immédiatement lorsque l'eau quitte le glacier, formant des dépôts de contact avec la glace et des terrasses de kame.

Dynamique du flux de freinage

Les cours d'eau ensemencés sont caractéristiques des plaines actives de lavage des eaux usées, caractérisées par de multiples canaux entrelacés qui se divisent et se rejoindront autour des barres et des îles de sédiments. La charge élevée des sédiments et les rejets variables typiques des eaux de fonte glaciaires créent des conditions de chenal instables. Lorsque les rejets s'accumulent, les sédiments forment des barres qui détournent l'écoulement vers de nouveaux canaux.

Paramètres de contact proglaciaire et glacial

Les plaines de lavage se forment en différents endroits par rapport à la marge du glacier. Les plaines de lavage proglaciaire se développent devant le glacier, sur des terres qui étaient auparavant recouvertes de glace. Au fur et à mesure que le glacier recule, de nouvelles zones deviennent disponibles pour les dépôts de sédiments, et la plaine de lavage extangible s'étend. Les formes de lavage extangulaires de contact avec la glace où les sédiments se déposent directement contre la glace stagnante ou en retrait.

Stratification et architecture des sédiments

La structure interne d'une plaine de drainage révèle une histoire de changements dans les conditions de fonte des eaux. Des couches de sédiments, ou de strates, sont déposées lors d'inondations individuelles ou de cycles de fonte saisonniers. Les couches de gravier grossier peuvent représenter des inondations à haute énergie, tandis que les couches de sable plus fin et de limon indiquent des périodes de débit plus bas. Le revêtement croisé dans les sables montre la direction des courants anciens. L'architecture globale est constituée de dépôts empilés en forme de lentille qui reflètent les positions changeantes des canaux d'eau de fonte au fil du temps.

Caractéristiques des plaines de lavage des glaces

Les plaines de lavage sont des formes de terre distinctes possédant des propriétés physiques et hydrologiques caractéristiques qui les distinguent des autres dépôts glaciaires tels que les plaines ou les moraines. Leurs surfaces plates à en pente douce, leurs sédiments bien triés et leur grande perméabilité définissent leur apparence et leur fonction.

Topographie et morphologie de surface

La plaine typique de la partie lavée présente un gradient très faible, s'éloignant doucement du terminus du glacier à des angles de moins d'un degré. La surface est largement plate, mais peut contenir des crêtes subtiles, des canaux peu profonds et des trous de bouilloire. Les trous de la partie labiale se forment lorsque des blocs de glace sont enfouis par des sédiments de la partie labieuse et que les dépressions qui peuvent devenir des étangs ou des milieux humides.

Composition et tri des sédiments

Les sédiments d'une plaine de lavage sont principalement du sable et du gravier, avec des quantités mineures de limon et d'argile. Le tri est généralement bon à modéré, ce qui signifie que des particules de même taille sont trouvées ensemble. Ce tri est le résultat du transport par eau courante, qui sépare les particules en poids. Près de la marge du glacier, les sédiments sont grossiers et mal triés, contenant des blocs et des galets mélangés au sable. Plus en aval, les sédiments deviennent plus fins et mieux triés, les sables propres et les limons dominant. La composition des sédiments reflète la géologie du bassin versant du glacier.

Propriétés hydrologiques

La forte perméabilité des sédiments qui se déversent dans les eaux usées donne à ces plaines des caractéristiques de drainage exceptionnelles. Les taux d'infiltration sont élevés, ce qui permet aux précipitations et aux eaux de fonte de se percoler rapidement dans le sol. Cela réduit le ruissellement de surface et fait des plaines qui se déversent d'importantes zones de recharge pour les aquifères régionaux. La nappe phréatique d'une plaine qui se déverse dans les eaux usées est souvent peu profonde, surtout près du terminus des glaciers, et peut croiser la surface dans les zones basses, créant des zones humides et des étangs.

Développement des sols et fertilité

Les sols qui se développent sur les plaines de lavage sont généralement texturés grossièrement, bien drainés et peu riches en matière organique. Ils sont classés comme Entisols ou Inceptisols dans la taxonomie des sols des États-Unis, selon le degré de développement. Malgré leur faible fertilité inhérente, ces sols peuvent être très productifs pour l'agriculture lorsqu'ils sont irrigués et fertilisés. L'excellent drainage permet de semer au début du printemps et réduit le risque de maladies des racines.

Distribution géographique et exemples notables

On trouve des plaines glaciaires dans de nombreuses régions couvertes de calottes glaciaires durant l'époque du Pléistocène, particulièrement étendues en Amérique du Nord, en Europe du Nord et en Patagonie, où de grandes masses de glace produisent d'énormes volumes d'eau de fonte et de sédiments.

Le Sandur d'Islande

La côte sud de l'Islande abrite certaines des plaines les plus actives et les plus étendues de la terre, connues localement sous le nom de sandur (plur : sandar). Ces plaines s'étendent des marges des calottes glaciaires comme Vatnajökull et Myrdalsjökull à l'océan Atlantique. Le Skeiðarársandur, qui couvre une superficie de plus de 1000 kilomètres carrés, est l'une des plus grandes plaines de sandows au monde. Il est formé par l'eau de fonte du glacier Skeiðarárjökull et est soumis à des inondations catastrophiques causées par des éruptions volcaniques subglaciales.

Plaines d'Amérique du Nord

La région des Grands Lacs, aux États-Unis et au Canada, abrite de vastes plaines de larmoiement formé lors du retrait de la banquise Laurentide. Au Wisconsin, les plaines de larmoiement de la région des sables centraux abritent une importante industrie agricole, qui est sous-jacente à de profonds dépôts de sable et de gravier qui abritent un aquifère productif.

Exemples européens

En Europe, les plaines de la plaine de l'Europe du Nord sont communes, allant des Pays-Bas à l'Allemagne et à la Pologne jusqu'aux États baltes. Ces plaines ont été formées par l'eau de fonte de la nappe glaciaire scandinave. Les sols sont généralement sablonneux et ont été utilisés historiquement pour la lande et la sylviculture avant que l'agriculture moderne améliore leur productivité.

Rôle dans la lutte contre les inondations et la gestion de l'eau

Le rôle des plaines de lavage glaciaires dans la lutte contre les inondations est fonction de leurs propriétés physiques : grande perméabilité, topographie plate et grande capacité de stockage.Ces caractéristiques permettent aux plaines de lavage d'absorber, de stocker et de libérer lentement les eaux de crue, réduisant les débits de pointe et atténuant les dommages causés par les inondations en aval.

Atténuation naturelle des inondations

Lorsque de fortes précipitations ou une fonte des neiges provoque un ruissellement excessif, les plaines de lavage sont des bassins de retenue naturels. La surface perméable permet à l'eau de s'infiltrer rapidement, réduisant ainsi le volume de l'écoulement terrestre. La topographie plate ralentit le mouvement de l'eau à travers la surface, ce qui lui donne plus de temps pour s'infiltrer. L'eau percolant à travers les sédiments sableux et gravillonnés, elle recharge le système d'eau souterraine. Ce processus d'infiltration et de recharge des eaux souterraines atténue les pics d'inondation en stockant l'eau qui, autrement, contribuerait à l'écoulement rapide.

Entretien des eaux souterraines et des eaux de base

Les plaines de lavage sont des zones de recharge importantes pour les aquifères régionaux. L'eau qui s'infiltre pendant les inondations fait partie du système d'eau souterraine, qui se déverse lentement dans les cours d'eau et les rivières pendant des semaines et des mois. Ce débit de base maintient le débit pendant les périodes sèches et réduit la gravité des conditions de faible débit.

Réduction des pics d'inondation et de la vélocité

Les pics d'inondation sont réduits à mesure que l'eau s'étend sur la surface plane d'une plaine de lavage. La large section du débit de la plaine signifie que pour un débit donné, la profondeur et la vitesse de l'eau sont inférieures à celles qu'elles seraient dans un chenal confiné. Une vitesse plus faible réduit la puissance érosive et la capacité de transport des sédiments, protégeant ainsi les canaux aval de la dégradation. La réduction du débit de pointe peut être importante, surtout pour les événements d'inondation de petite à modérée.

Prévention du débordement des rives et de l'érosion des canaux

Lorsque le niveau des rivières augmente, l'eau s'écoule sur la plaine plutôt que d'être confinée dans le chenal. Ce débordement réduit l'élévation de la surface de l'eau dans le chenal et empêche le surenchâssement des rives. La végétation et la ruguosité de la surface de l'eau ralentissent davantage le débit et encouragent le dépôt de sédiments. Au fil du temps, ce processus augmente l'élévation de la plaine, maintenant sa capacité de tenir compte des inondations futures. L'érosion du chenal est également réduite parce que l'énergie du flux de crue se dissipe au-dessus de la vaste plaine plutôt que d'être concentrée dans le chenal.

Synergies avec contrôle des inondations

Dans de nombreux bassins hydrographiques, les plaines de lavage hors-sol peuvent être utilisées comme zones de retenue naturelles qui réduisent la charge sur l'infrastructure en aval. La préservation de ces plaines à l'état naturel est souvent plus rentable que la construction et l'entretien de travaux de contrôle des inondations. L'aménagement des terres qui évite les travaux de développement sur les plaines de lavage hors-sol et maintient leur perméabilité est une forme de gestion des inondations fondée sur la nature.

Importance environnementale et écologique

Les plaines de larmoiement glaciaire abritent des écosystèmes distincts adaptés aux sols bien drainés et pauvres en nutriments et aux conditions hydrologiques dynamiques, qui sont souvent rares et fragmentés dans les paysages développés, ce qui rend leur conservation importante pour la biodiversité.

Communautés végétales et succession

La végétation des plaines actives à écoulement variable est généralement clairsemée, et comprend des espèces pionnières comme les mousses, les lichens et les graminées rustiques qui peuvent tolérer des substrats instables et des inondations périodiques. Au fur et à mesure que la plaine se stabilise et que le sol se développe, il y a une succession de communautés végétales.

Habitat faunique

Les milieux humides et les trous de bouilloire abritent des amphibiens, des oiseaux aquatiques et des invertébrés aquatiques. Les cours d'eau et les sources d'eau qui émergent des plaines de larmoiement sont souvent froids et clairs, ce qui fournit un habitat à la truite et au saumon. En Islande, le sandar est un important lieu de reproduction pour les oiseaux de rivage et les oies de l'Arctique. La nature dynamique des plaines de larmoiement actif est en constante évolution, ce qui crée des possibilités de colonisation des espèces.

Écosystèmes dépendants des eaux souterraines

Les sources et les infiltrations aux marges des plaines de lasives soutiennent les communautés végétales spécialisées et fournissent un débit de base aux cours d'eau. La stabilité de la température et la composition chimique des systèmes de lasures des eaux souterraines créent des habitats uniques qui sont souvent des refuges pour les espèces sensibles. La protection de la fonction de recharge des plaines de lasures est essentielle pour maintenir ces écosystèmes.

Utilisations humaines et gestion des terres

Les plaines de lavage sont utilisées par les humains depuis des milliers d'années, et leur valeur pour l'agriculture, l'approvisionnement en eau et l'établissement se poursuit aujourd'hui.

Agriculture sur les plaines des eaux de baignade

Les sols bien drainés des plaines de lavage sont très appréciés pour l'agriculture, en particulier pour les cultures qui nécessitent un bon drainage et des températures chaudes du sol. Les pommes de terre, les carottes, les oignons et les autres légumes-racines prospèrent dans les sols sablonneux. Le maïs et le soja sont également communs. L'irrigation est souvent nécessaire pendant les périodes sèches parce que les sols grossiers ont une faible capacité de rétention d'eau.

Exploitation minière de sable et de gravier

Les sables et graviers bien triés des plaines de lavage sont des matériaux de construction précieux. L'exploitation minière du sable et du gravier est une utilisation courante des terres des plaines de lavage, fournissant des agrégats pour le béton, la construction de routes et d'autres utilisations. Les opérations minières peuvent modifier la topographie et l'hydrologie de la plaine, créant des fosses qui peuvent devenir des lacs ou des terres humides après la cessation de l'exploitation minière.

Développement urbain et infrastructures

La topographie plate et le bon drainage des plaines de lavage les rendent attrayants pour le développement urbain. De nombreuses villes sont construites sur des plaines de lavage, y compris des parties des grandes zones de Chicago et de Milwaukee. L'urbanisation réduit la perméabilité de la surface de lavage, augmente le ruissellement et diminue la fonction de contrôle des inondations.

les changements climatiques

Le changement climatique modifie la dynamique des plaines de lavage glaciaire de plusieurs façons. La retraite glaciaire accélérée expose de nouvelles zones de dépôt de lavage, tandis que les changements dans les régimes de précipitations et d'eau de fonte affectent les processus hydrologiques qui façonnent ces plaines.

Retraite accélérée de la glace et nouvelle formation de lavage

Comme les glaciers reculent rapidement dans de nombreuses régions du monde, de nouvelles zones proglacaires sont exposées. Ces zones sont initialement couvertes de dépôts de till et d'autres dépôts de contact avec la glace, mais l'eau de fonte commence bientôt à les retravailler dans des plaines de lavage. Le taux de formation de plaines de lavage peut augmenter dans les prochaines décennies à mesure que de plus de sédiments deviennent disponibles.

Changements dans les régimes d'inondation

Les températures plus chaudes entraînent une chute des précipitations sous forme de pluie plutôt que de neige, ce qui augmente les ruissellements d'hiver et de printemps. Les glaciers reculent, réduisant leur capacité de stocker l'eau et de la libérer lentement pendant l'été. Ces changements peuvent accroître la fréquence et l'ampleur des inondations dans les bassins hydrographiques avec des plaines à débordement. La capacité des plaines à déborder de la rivière à atténuer les inondations sera testée dans ces nouvelles conditions et leur capacité peut être plus souvent dépassée.

Recharge des eaux souterraines et approvisionnement en eau

Dans les régions où les précipitations estivales diminuent, la recharge fournie par les eaux de fonte hivernale et printanière sur les plaines de fonte sera essentielle pour maintenir l'approvisionnement en eaux souterraines. Toutefois, les changements dans le moment et l'ampleur des débits d'eau de fonte pourraient influer sur les modèles de recharge. La gestion des plaines de fonte pour maximiser leur fonction de recharge peut être une stratégie d'adaptation importante dans certains bassins versants.

Restauration et conservation des plaines ensemencées

La reconnaissance de la valeur des plaines inondables pour la lutte contre les inondations, l'approvisionnement en eau et les services écosystémiques a conduit à des efforts pour restaurer et conserver ces paysages, ce qui peut consister à éliminer les améliorations du drainage, à rétablir la végétation indigène ou à reconnecter les rivières avec leurs plaines inondables.

Restaurer la fonction hydrologique

Le drainage, les fossés et la canalisation ont accru l'efficacité de l'enlèvement de l'eau, réduisant l'infiltration et l'entreposage des inondations. Le rétablissement de la fonction hydrologique consiste à enlever ou à modifier ces systèmes de drainage pour permettre à l'eau de s'étendre à la plaine et à l'infiltration. Cela peut se faire en raccordant les fossés de drainage, en supprimant les lignes de tuiles et en rétablissant les caractéristiques des canaux naturels.

Stratégies de conservation

La conservation de plaines intactes de lavages nécessite de les protéger contre les travaux qui diminueraient leur fonction hydrologique. L'acquisition de terres, les servitudes de conservation et les règlements de zonage peuvent être utilisés pour empêcher l'urbanisation et l'agriculture intensive dans les plaines les plus précieuses de lavages.

Gestion intégrée des bassins versants

La gestion efficace de ces bassins nécessite une approche intégrée qui tient compte de l'ensemble du bassin hydrographique, notamment la gestion des utilisations des terres en amont pour réduire la distribution des sédiments, le maintien de la connectivité entre les rivières et les plaines d'inondation et la coordination de la gestion des eaux souterraines et des eaux de surface.

Conclusion

Les plaines de larmoiement glaciaire ne sont pas seulement des reliques des âges glaciaux passés. Ce sont des paysages dynamiques et fonctionnels qui fournissent des services importants, en particulier dans le contrôle des inondations et la recharge des eaux souterraines. Leur formation par les eaux de fonte glaciaires crée des surfaces perméables et plates qui leur permettent d'absorber et de stocker les eaux de larmoiement, réduisant ainsi les risques d'inondation en aval.