L'Antarctique emprisonne sous forme de glace 85 % de l'eau douce de la planète. Cette immense calotte glaciaire est entretenue par les précipitations qui ne tombent que sous la forme de neige et se transforment en glace au fil des années par un processus que nous allons voir.

Sur l'inlandsis antarctique, chaque chute de neige s'accumule sur la précédente. Ainsi, pour une couche de neige donnée, les chutes successives qui suivent, exercent sur elle un poids qui croît au fil des jours, des mois, des années. Cette augmentation de pression fait évoluer la structure de la neige qui ira jusqu'à se transformer en glace.

Dans cette évolution nous pouvons distinguer plusieurs étapes.

• Les flocons qui arrivent sur le glacier ont des formes très différentes selon l'altitude et la température auxquelles ils se sont générés : plaquettes, étoiles à six branches, colonnes, aiguilles, dendrites. La neige fraîche contient essentiellement de l'air (90%), sa densité est donc faible.
• Sous le poids des autres couches, les flocons perdent petit à petit leur forme originale, se cassent, s'arrondissent, pour former des grains plus sphériques. Cette forme leur permet de s'arranger les uns par rapport aux autres en expulsant une partie de l'air : la neige se tasse et sa densité augmente (50% d'air).
• Lorsque il n'y a plus que 20 à 30 % d'air, le tassement est terminé, la neige s'est changée en ce que l'on appelle le névé (firn en anglais).
• Après cette étape, l'incessante poursuite de la compression aboutit à modifier la taille et la forme des grains, c'est la recristallisation du névé (formation de grands cristaux imbriqués les uns dans les autres). Au terme du processus, lorsque il n'y a plus que 15 % d'air, le névé s'est transformé en glace. L'air emprisonné dans les pores du névé se trouve maintenant sous la forme de bulles occluses dans la glace, c'est à dire piégées sans communication avec l'extérieur. Toutefois, cette transformation est longue, il faut par exemple au moins cent ans d'accumulation de neige pour former du névé.

A la différence de celle du congélateur, la glace de glacier contient des micro-bulles d'air. Or, l'épaisseur de la calotte glaciaire peut atteindre par endroits presque 4 km et les couches les plus basses ont localement près de 500 000 ans. Les bulles piégées dans la glace ont donc un grand intérêt pour les climatologues, car elles enferment de l'air qui peut avoir plusieurs centaines de milliers d'années. C'est pour cela que les scientifiques réalisent des carottages dans la calotte polaire de l'Antarctique (programme EPICA) mais aussi dans celle du Groenland.

Pour étudier l'accumulation de la neige dans la région du camp de base de l'expédition, nous commencerons par creuser un puits de 3 m de profondeur. Nous travaillerons sur la paroi où le soleil ne frappe jamais.

• Un mini-carottier, c'est à dire un bout de tube de 20 cm de longueur et de 5 cm de diamètre, pour prélever environ un volume de 400 cm³ de neige.
• Un peson, pour mesurer le poids de la neige prélevée. Connaissant le volume et le poids, on en déduit la densité de l'échantillon.
• Un kit d'observation (ANENA / Météo-France) des grains de neige (une plaquette d'identification des grains, une loupe et une plaque de prélèvement).
• Un thermomètre électronique.
• Un réglet.
• Un tableau pour noter les mesures.
• Un appareil photographique numérique pour diffuser des images (des grains de neige, des strates, des caractères particuliers).

Une fois le puits creusé, nous fixerons verticalement un mètre à ruban et nous relèverons à chaque profondeur :

• L'épaisseur et l'aspect des strates.
• La densité de la neige.
• La forme et la taille des cristaux de neige.
• La température de la neige.

Cette étude sur le terrain est éducative, elle doit permettre la mise en évidence de certaines caractéristiques de la neige, mais c'est aussi l'opportunité de réaliser en classe des activités mathématiques, des graphiques, de la physique. De plus, nous encourageons vivement les élèves et les enseignants à se documenter sur la neige, pour proposer des expériences et réaliser ainsi sur le terrain un travail interactif.

Vous pourrez trouver dans ce qui suit quelques traits dominants que l'on doit observer au cours de l'étude.

• Il tombe 5 à 20 cm de neige par année dans la région où se déroule l'expédition.
• La neige fraîche contient essentiellement de l'air. On peut le prouver en faisant fondre dans un récipient une certaine quantité prélevée à la surface : 5-20 cm de neige doit donner 1-8 cm d'eau.
• La neige tombe en couches successives. Dans le puits on les retrouve en strates de quelques centimètres et d'aspects différents, certaines paraissant blanches d'autres plus bleues. Ces différentes textures sont liées aux saisons. On peut prendre des photos pour les mettre en évidence.
• Chacune des strates correspond en général à une année d'accumulation de la neige. On pourra essayer de les compter pour les dater.
• Au fur et à mesure des années la neige se tasse. On doit vérifier en allant du haut vers le bas dans le puits que :
• L'épaisseur des strates diminue.
• La densité de la neige dans chaque strate augmente (elle contient moins d'air). On peut prélever des échantillons de neige avec le carottier, les peser, évaluer leur densité (calcul dans la classe à partir des relevés) et montrer qu'elle augmente avec la profondeur. On peut aussi faire fondre la neige, mesurer l'équivalent eau et montrer sa variation.
• A la profondeur de 3 m nous sommes encore dans de la neige tassée.
• En fait, la variation de la densité avec la profondeur n'est pas linéaire, il faudra mettre son irrégularité en évidence et comprendre les raisons.
• La forme et la taille des grains de neige varient selon la profondeur. Pour observer cela on utilisera le kit que l'on a emporté et on diffusera des photos prises avec l'appareil numérique.
• La température de la neige varie avec la profondeur. Avec le thermomètre électronique on peut vérifier les caractères suivants :
• La température de la neige est inférieure à 0°C.
• Dans les couches supérieures, la neige est sensible à la température de l'air à la surface et à ses variations. Dans la partie haute du puits nous pourrons donc mesurer dans la neige des importantes fluctuations de la température.
• A une certaine profondeur, qu'il faudra déterminer, la température est davantage indépendante de la surface et reste la même à 1°C près.