Thèse les Glacières Objets Méconnus de la Cryosphère - Entre Permafrost Hérité et Devenir Face à la Crise Climatique dans les Alpes Françaises H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Savoie Mont-Blanc École doctorale : Sciences Ingénierie Environnement Laboratoire de recherche : Environnements, Dynamiques et Territoires de la Montagne Direction de la thèse : Ludovic RAVANEL Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59 Le projet porte sur les glacières des Alpes françaises, des cavités karstiques naturelles contenant de la glace parfois millénaire. Ces objets sont très peu étudiés en France malgré leur abondance ; ils constituent potentiellement de riches archives paléo-environnementales mais sont fortement menacés par le réchauffement climatique.
L'enjeu central est de déterminer si ces glacières constituent un héritage d'un permafrost zonal ancien, ou si elles résultent de conditions microclimatiques locales (permafrost azonal), et d'anticiper leur évolution future face à la crise climatique.
Le projet s'articule autour de trois grandes questions. Les glacières témoignent-elles d'un permafrost passé ? Comment évoluent-elles actuellement (dynamiques thermiques et glaciologiques) ? Vont-elles disparaître et avec quelles conséquences (notamment hydrologiques) ?
Le projet combine plusieurs approches complémentaires : 1) pour le passé : datations 14C et analyse de la matière organique, analyses polliniques pour reconstituer la végétation, modélisation du permafrost (modèle TTOP) et simulation thermique (Feflow) ; 2) pour le présent : suivi thermique et glaciologique des cavités, levés 3D (LiDAR) pour mesurer les volumes de glace, traçages hydrogéologiques pour étudier leur rôle dans les ressources en eau ; 3) projections pour le futur (utilisation des scénarios climatiques CMIP6 jusqu'en 2100). Le travail doctoral reposera sur l'étude de 8 glacières représentatives de différents massifs alpins (Chablais, Bornes, Chartreuse, Dévoluy) et instrumentées entre 2020 et 2025.
Le projet est pionnier en France sur les glacières, innovant par son approche du permafrost souterrain, et fortement interdisciplinaire (géomorphologie, glaciologie, climatologie, écologie...). Il vise à produire des archives paléoclimatiques inédites, améliorer la compréhension du permafrost alpin, alimenter des bases de données nationales (PermaFrance) et internationales (GTN-P), et éclairer les impacts du changement climatique sur la cryosphère souterraine et la ressource en eau. Les régions de montagne comptent parmi les environnements les plus sensibles au changement climatique actuel (Hock et al., 2019; Lee et al., 2023), notamment à travers les conséquences de la dégradation du permafrost (Cathala et al., 2020). Dans les Alpes françaises, de nombreuses études sont en cours pour mieux comprendre la distribution actuelle et l'évolution du permafrost (terrains durable gelés ; Magnin et al., 2017) mais des travaux sur les paléoenvironnements pourraient également fournir un éclairage inédit sur les variations passées et à long terme du permafrost alpin. Des archives glaciaires ou sédimentaires, marqueurs de sa présence, seraient alors nécessaires. Parmi ces marqueurs, les glacières karstiques, présentant de la glace généralement vieille de plusieurs centaines ou milliers d'années, constitueraient ainsi des objets d'étude des plus prometteurs.
Les glacières sont des cavités rocheuses naturelles, généralement karstiques, qui conservent des accumulations pérennes de glace et/ou de neige (Persoiu et Onac, 2012). Malgré un grand nombre de glacières référencées dans les Alpes françaises (571 cavités dans les Alpes du Nord ; Flinois et al., 2025), ces objets restent très peu étudiés en France. Outre les travaux de Maire (1990) et Hobléa (1999) dans le cadre de thèses sur les karsts de montagne, seules trois études de cas ont été publiées plus récemment (Perroux, 2001 ; Bartolomé et al., 2023 ; Ravanel et al., 2024), et aucune n'apparaît dans l'ouvrage collectif de référence Ice Caves (Persoiu et Lauritzen, 2018) qui fait état de la recherche sur les glacières dans le monde. Cette quasi absence d'attention apparaît d'autant plus surprenante que ces cavités sont connues et exploitées depuis parfois l'antiquité (Ravanel, 2025), faisant d'elles des objets naturels et patrimoniaux importants. Par ailleurs, les volumes de glace pérenne qui y sont présents renferment très souvent de la matière organique et ces cavités peuvent alors jouer un rôle d'archives paléo-environnementales majeur. La glace peut en effet être datée (Persoiu et Lauritzen, 2018) et contribuer à la reconstitution de chroniques paléo-environnementales précises et complémentaires de celles obtenues en d'autres contextes (Feurdean et al., 2011 ; Leunda et al., 2019). Toutefois, ces archives sont aujourd'hui grandement menacées par l'élévation des températures et la perte de tout ou partie de ces données est inéluctable à relativement court terme. Les glacières sont principalement présentes dans les massifs karstiques, hors zone de permafrost, c'est à dire dans des régions où la température moyenne annuelle de l'air (TMAA) est >0°C (Luetscher et Jeannin, 2004 ; Persoiu et Lauritzen, 2018). Dans ces conditions, la morphologie particulière des cavités (« piège à froid ») et les circulations d'air favorisent des micro-climats froids (permafrost) permettant la formation et le maintien de glace pérenne (Persoiu et Lauritzen, 2018 ).
Une étude très récente de la Cave à Glace d'Anterne (massif des Fiz ; Brugnon et al., soumis) remet aujourd'hui en question la conservation actuelle d'un permafrost au niveau des glacières. Pour la plupart des sites en effet, les conditions climatiques actuelles à l'intérieur des grottes ne semblent plus permettre la formation ni le maintien durable de la glace. Ainsi, il convient de s'interroger sur le fait que les glacières constituent ou non un héritage d'un permafrost zonal passé ou si elles sont la conséquence de fonctionnements micro-climatiques locaux (permafrost azonal). Il s'agit également de mieux comprendre leur dynamique actuelle et le devenir de ces patrimoines naturels singuliers et archives paléo-environnementales d'importance face à la crise climatique en cours. La mise en place par le laboratoire EDYTEM entre 2020 et 2025 d'un réseau de suivi instrumenté des glacières dans les Alpes françaises indique déjà des pertes annuelles de glace souvent considérables qui s'ajoutent à celles observées par les spéléologues depuis deux à trois décennies (Hobléa, 2025). Pour mieux comprendre les conditions climatiques de mise en place des glacières, la datation de la glace présente dans celles-ci devra permettre de déterminer les conditions climatiques du moment de leur formation. Pour vérifier que ces conditions étaient effectivement propices au développement d'un permafrost, et donc vérifier si les glacières constituent l'héritage d'un permafrost zonal passé, plusieurs approches seront utilisées. Jusqu'à présent, aucune étude ne s'est intéressée au lien entre les glacières et la distribution du permafrost. Le projet doctoral entend donc dépasser les études de cas actuellement disponibles (e.g. Kern et Persoiu, 2013) pour favoriser une approche interdisciplinaire croisant datation, suivi thermique et glaciologique, modélisation numérique et science du permafrost (Williams et al., 2015 ; Bertozzi et al., 2019).1. Héritage du permafrost passé et dynamiques actuelles
Pour reconstruire la température des massifs rocheux et évaluer l'éventuelle présence passée de permafrost, nous proposons d'utiliser le modèle TTOP (Temperature at Top Of Permafrost ; Smith et Riseborough, 2002) communément utilisé pour cartographier le permafrost (e.g. Obu et al., 2019). Afin de l'appliquer à aux périodes de l'Holocène qui ont vu la formation de glace, i) nous proposerons des reconstructions de colonisation végétale pour les sites investigués, paramètre nécessaire à la modélisation, ii) nous utiliserons des reconstructions des températures de l'air disponibles pour l'Holocène, iii) nous mesurerons les températures actuelles du sol dans différents écosystèmes pour définir la relation qui existe entre température moyenne de l'air et du sol (Guiguet-Covex et al., 2014 ; Julien et al., 2025), et iv) nous calculerons des chroniques de température du sol (proche surface) en accord avec l'évolution de la végétation. Les chroniques de température de surface seront ensuite utilisées pour contraindre des modèles de diffusion thermique en utilisant le programme Feflow® (DHI-WASY ; Magnin et al., 2017 ; Magnin et Josnin, 2021) qui permet de tenir compte de la morphologie du terrain. La végétation passée sera reconstituée grâce à l'analyse des pollens contenus dans la glace et des stalagmites (spéléothèmes des glacières ou de grottes voisines), en complément des datations 14C de la matière organique contenue dans la glace (Spötl et al., 2024), offrant ainsi des approches croisées. Par ailleurs, les glacières étudiées feront l'objet de levés topographiques par balayage laser (LiDAR ; Jaillet et al., 2011) pour connaître la géométrie des volumes karstiques et l'évolution interannuelle des volumes de glace. En outre, ces modélisations 3D sont nécessaires pour paramétrer les modèles de diffusion thermique.
La compréhension de la dynamique actuelle des glacières passera par le traitement des observations obtenues à travers le suivi thermique et glaciologique actuel des glacières, ainsi que par l'utilisation des relevés topographiques LiDAR. Des traçages hydrogéologiques seront également mis en place pour connaître le rôle des glacières dans le soutien d'étiage des sources karstiques de montagne.

2. Dynamiques futures des glacières
Cet axe consistera à créer des séries temporelles de température des glacières pour le futur, selon deux approches. Une première utilisera les projections climatiques CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project, Phase 6 ; Carvalho et al., 2021 ; Lee et al., 2023) avec différents scénarios climatiques valables jusqu'à l'horizon 2100. La seconde s'appuiera sur des projections climatiques théoriques basées sur l'évolution du climat des dernières décennies.
Les résultats de ces projections, couplés à la quantification des rythmes actuels de décrépitude, devraient notamment permettre d'apporter des réponses quant à l'évolution, voire la disparition des volumes de glace souterraine dans les massifs karstiques alpins, et les conséquences sur la ressource en eau.

3. Espace d'étude
Il convient d'étudier des glacières inscrites dans des contextes géographiques, bioclimatiques, et géomorphologiques variés afin de prendre en compte tous les environnements dans lesquelles elles sont encore actuellement présentes. C'est ainsi qu'ont été sélectionnés les sites dont le suivi à long terme a été initié entre 2020 et 2025 par le laboratoire EDYTEM, et sur lesquels nous nous appuierons pour le travail doctoral. Les 8 glacières représentatives sont réparties du nord au sud entre les massifs du Chablais (Nifflon et Tré Tanavi), des Bornes (Parmelan), de Chartreuse (Grand Glacier et Grotte Carrée) et du Dévoluy (Chourum Clôt et Petit Obiou). Elles permettent que des milieux aussi variés que des zones humides ou sèches, forestières ou ouvertes, moyenne et haute montagne, zones à permafrost actuel ou non soient représentés.

4. Intérêts du projet
Ce projet doctoral, qui serait le premier du genre à voir le jour sur les glacières en France, est particulièrement innovant à l'échelle internationale dans son approche « permafrost du monde souterrain » et dans les modélisations qu'il propose tant du point de vue paléoclimatique que par rapport aux dynamiques actuelles et futures des glacières et du permafrost. De plus, les pollens des glacières n'ayant été que très peu étudiés (Feurdean et al., 2011 ; Leunda et al., 2019 ; Marquer et al., 2026), ce projet permettra d'offrir de nouveaux contextes aux chroniques palynologiques. L'utilisation des archives karstiques et palynologiques pour de la modélisation thermique appliqué à la science du permafrost confortera l'aspect transdisciplinaire et novateur du projet.
À la croisée entre géomorphologie, glaciologie, climatologie, karstologie et écologie, notre approche mobilisera de nombreux chercheurs du laboratoire EDYTEM, issus tant de l'équipe Morphodynamiques (géomorphologie, glaciologie, permafrost) que de l'équipe Zone critique (pollens, spéléothèmes). Il permettra également des collaborations avec des universités étrangères (Université Innsbruck, Autriche ; Université de Cluj-Napoca, Roumanie), déjà actives sur ces objets. En ce sens, nous avons participé en février 2026 à un événement international sur les glacières (11th International Workshop on Ice Caves, Roumanie) avec deux présentations. Enfin, ce projet permettra de fournir des jeux de données inédits sur l'évolution de la cryosphère souterraine alpine qui seront intégrées à PermaFrance - Réseau OSUG français d'observation du permafrost - dont l'objectif est de fournir des données sur la distribution et l'état du permafrost dans les montagnes françaises.

1. Compétences
Le projet exige une solide formation en géosciences (géomorphologie, glaciologie, climatologie), si possible axée sur les environnements de montagne.
Le caractère interdisciplinaire impose une bonne capacité à mobiliser plusieurs outils : 1) analyses et terrain : travail de terrain en milieu montagnard et souterrain, prélèvements (glace, sédiments, pollens), instrumentation (capteurs thermiques, suivi glaciologique), analyses de laboratoire (notions en datation 14C et palynologie appréciées), 2) modélisation et traitement de données (modélisation thermique, manipulation de données climatiques, traitement de données 3D, programmation scientifique - Python, R).
Le doctorant devra intégrer des données hétérogènes (climat, glaciologie, géologie, écologie), développer une approche systémique, et articuler passé, présent et futur.

2. Profil et qualités du candidat
- Master (ou équivalent) en géosciences, sciences de l'environnement, ou discipline proche.
- Expérience de terrain (montagne ou milieux naturels) ; une bonne condition physique et une appétence pour le terrain sont essentielles ; expérience en spéléologie appréciée.
- Intérêt ou expérience en modélisation numérique, climatologie ou cryosphère, SIG / traitement de données spatiales / 3D.
- Rigueur analytique et esprit critique ; autonomie dans le travail, tout en sachant collaborer.
- Curiosité scientifique et motivation pour un sujet innovant, goût pour l'interdisciplinarité, adaptabilité (terrain, laboratoire, modélisation) ; bon relationnel pour travailler dans un réseau international.
- Maîtrise de l'anglais scientifique et bonne aptitude à l'écriture scientifique.
- Atout supplémentaire : connaissances en paléoenvironnements.