PERMOS. Réseau d’observation du pergélisol dans les Alpes suisses

Un impressionnant glacier rocheux dans le Val Muragl, Haute-Engadine. Lorsque règnent des conditions de pergélisol, de la glace se forme à l' inté des pentes d' éboulis. Ce mélange de débris rocheux et de glace peut fluer de quelques centimètres à quelques décimètres par année et prendre une forme ressemblant à celle d' une coulée de lave avec rides, sillons, etc. Un glacier rocheux est né

PERMOS.

Réseau d' observation du pergélisol dans les Alpes suisses

Le pergélisol est largement répandu dans les Alpes. Les modifications climatiques en cours le rendent d' hui vulnérable. Même partiel, un dégel du sol pourrait avoir comme conséquence une instabilité accrue des terrains dans les hautes régions alpines. Dans le but de suivre l' évo future du pergélisol, l' élabora d' un réseau d' observation à long terme a été proposée récemment. L' année 2000 a coïncidé avec l' acceptation du projet par l' Acadé suisse des sciences naturelles et le lancement d' une phase-pilote d' une durée de quatre ans.

Photo: Daniel Vonder Mühll

Tableau 2: Variations de longueur des glaciers des Alpes suisses en 2000/2001

Bassin du Rhône ( II ) 1 Rhône VS –6,. " " .1 2 Mutt VS –4,. " " .75 3 Gries VS –13,. " " .0 4 Fiescher VS –11,. " " .6 5 Grosser Aletsch VS –47,. " " .8 6 Oberaletsch VS –14,. " " .42 7 Kaltwasser VS +13,. " " .1 10 Schwarzberg VS –20 11 Allalin VS –95 12 Kessjen VS +1,. " " .5 13 Fee ( Nord ) VS –209,. " " .4 14 Gorner VS –29,. " " .32 16 Findelen VS n ( sn ) 17 Ried VS –32,. " " .4 18 Lang VS –5,. " " .3 19 Turtmann VS –1,. " " .4 20 Brunegg ( Turtmann Ost ) VS –8,. " " .5 21 Bella Tola VS –4,. " " .5 22 Zinal VS –5 23 Moming VS –90 24 Moiry VS –6 25 Ferpècle VS –5 26 Mont Miné VS –25 27 Arolla ( Mont Collon ) VS –20 28 Tsidjiore Nouve VS –12 29 Cheillon VS –1,. " " .7 30 En Darrey VS st 31 Grand Désert VS –29,. " " .2 32 Mont Fort ( Tortin ) VS –10,. " " .2 33 Tsanfleuron VS –30 34 Otemma VS –24,. " " .2 35 Mont Duran VS –2,. " " .2 36 Breney VS –55,. " " .7 37 Giétro VS –7,. " " .0 38 Corbassière VS –13,. " " .6 39 Valsorey VS –42 40 Tseudet VS –92 41 Boveyre VS –182 42 Saleina VS –322 43 Treint VS –30 44 Paneyrosse VD –4,. " " .55 45 Grand Plan Névé VD –5,. " " .3 47 Sex Rouge VD –1,. " " .5 48 Prapio VD x Bassin de l' Aar ( Ia ) 50 Oberaar BE x 51 Unteraar BE x 52 Gauli BE x 53 Stein BE –14 54 Steinlimmi BE –18 55 Trift ( Gadmen ) BE –250 57 Oberer Grindelwald BE x 58 Unterer Grindelwald BE x 59 Eiger BE –4,. " " .1 60 Tschingel BE –5,. " " .2 61 Gamchi BE –5,. " " .4 109 Alpetli BE –3,. " " .8 62 Schwarz VS x 63 Lämmern VS –1,. " " .5 64 Blüemlisalp BE –9,. " " .5 111 Ammerten BE st 65 Rätzli BE x Bassin de la Reuss ( Ib ) 66 Tiefen UR –7,. " " .45 67 Sankt Anna UR n 68 Kehlen UR –25,. " " .8 69 Rotfirn ( Nord ) UR –18,. " " .2 70 Damma UR –6,. " " .7 71 Wallenbur UR –3,. " " .4 72 Brunni UR n 73 Hüfi UR –25,. " " .6 74 Griess UR st 75 Firnalpeli ( Ost ) OW n 76 Griessen OW –6,. " " .3 Bassin de la Linth/Limmat ( Ic ) 77 Biferten GL –9,. " " .0 78 Limmern GL –9,. " " .54 114 Plattalva GL –11,. " " .64 79 Sulz GL –9,. " " .3 80 Glärnisch GL –2,. " " .5 81 Pizol SG n Bassin du Rhin/Bodensee ( Id ) 82 Lavaz GR n 83 Punteglias GR 15,. " " .62 84 Lenta GR –25 85 Vorab GR n 86 Paradies GR +4,. " " .4 87 Suretta GR +103,. " " .2 115 Scaletta GR +4,. " " .6 88 Porchabella GR st 89 Verstankla GR –5,. " " .25 90 Silvretta GR n ( sn ) 91 Sardona SG n Bassin de l' Inn ( V ) 92 Roseg GR –118 93 Tschierva GR –46,. " " .7 94 Morteratsch GR –26,. " " .4 95 Calderas GR –1,. " " .7 96 Tiatscha GR +13,. " " .2 97 Sesvenna GR –8,. " " .0 98 Lischana GR –1,. " " .72 Bassin de l' Adda ( IV ) 99 Cambrena GR –82 100 Palü GR +9,. " " .5 101 Paradisino ( Campo ) GR –6,. " " .53 102 Forno GR –21,. " " .0 Bassin du Tessin ( III ) 120 Corno TI –8,. " " .3 117 Valleggia TI –3,. " " .0 118 Val Torta TI st 103 Bresciana TI –14,. " " .0 119 Cavagnoli TI –10,. " " .5 104 Basodino TI –3,. " " .0 161 Croslina TI st 105 Rossboden VS –1,. " " .75 Abréviations n = non observé sn = sous la neige x = valeur non déterminée st = stationnaire Remarque: Si la valeur indiquée est valable pour un intervalle de plusieurs années, on a noté le nombre d' années comme suit: –11 2 = recul de 11 m en deux ans N o Glacier Cant. Variation de longueur ( m ) N o Glacier Cant. Variation de longueur ( m ) LES ALPES 10/2002

Le terme pergélisol ( ou permafrost ) désigne des lieux où, en profondeur, la température demeure inférieure à 0° C durant l' année entière. Il s' agit de terrains qui n' ont jamais la possibilité de dégeler à l' exception, durant la saison estivale, d' une couche proche de la surface, la couche active, épaisse de 2 à 5 m environ. Dans les Alpes, l' existence de pergélisol est connue principalement au-dessus de la limite supérieure de la forêt. Si, dans les régions polaires, le pergélisol peut atteindre plus d' un kilomètre de profondeur, sous nos latitudes, ce sont avec des épaisseurs de 20 à 500 m qu' il faut compter.

Le pergélisol en Suisse On estime que 5 à 6 % du territoire suisse sont occupés par le pergélisol, une surface deux fois plus grande que celle couverte par les glaciers. De nombreuses constructions d' altitude sont ainsi bâties sur ou dans le pergélisol, à témoin, la cabane du CAS Concordia ou la gare terminale du Jungfraujoch.

Là où règnent de telles conditions, l' eau qui s' infiltre dans le sol peut regeler. Ainsi, de plus ou moins grandes quantités de glace sont présentes dans les terrains meubles ( éboulis, moraines ) ou dans les fractures des parois rocheuses. Cette glace joue un rôle de ciment et limite l' action des processus d' érosion.

Pourquoi observer le pergélisol? Suivre le comportement du pergélisol à l' avenir s' avère d' autant plus nécessaire que le réchauffement du climat se poursuit, et même s' accélère. Dans une telle perspective, une dégradation du pergélisol est possible ( dégel estival plus marqué, diminution de l' épaisseur de sol gelé, réduction de l' étendue des zones de pergélisol ). Une augmentation de la fréquence et de l' ampleur des phénomènes d' instabilité de terrain dans le domaine alpin n' est dès lors pas à exclure. Pour ce qui est de l' alpinisme, on peut s' attendre à la modification, à l' abandon ou même à la disparition de certains itinéraires en raison de chutes de pierres et d' éboule plus fréquents.

Un réseau d' observation! Documenter l' état du pergélisol et ses changements est l' objectif principal proposé par le réseau d' observation PERMOS ( PERmafrost MOnitoring in Switzerland ). Au sein de l' Académie suisse des sciences naturelles ( ASSN ), la Commission des glaciers, en cédant sa place en 1997 à la Commission glaciologique ( CG ), a étendu son champ d' action à la cryosphère entière. A cette occasion, avec le soutien financier du Club alpin suisse et grâce à la participation des chercheurs de multiples instituts universitaires et fédéraux, le concept du réseau a été développé. Aujourd'hui, une phase-pilote d' une durée de quatre ans ( 2000– 2003 ) est en marche. Elle est coordonnée par la CG et cofinancée par l' ASSN, la Direction fédérale des forêts et l' Office fédéral des eaux et de la géologie

Fig. 1: Evolution de la profondeur maximale atteinte par le dégel ( couche active ) dans le pergélisol du glacier rocheux de Mur-tèl/Corvatsch ( GR ) entre 1988 et 2001. Aucune tendance n' est décelable sur une période aussi courte. Les mesures doivent être poursuivies à plus longue échéance Fig. 3: Répartition de la température BTS aux Pointes de Tsavolires / Vallon de Réchy ( VS ) en 2000. Les températures inférieures à –2° C indiquent la présence de pergélisol Fig. 2: Mesurer la température du sol pendant l' hiver permet de connaître l' existence du pergélisol ( Données: R. Delaloye. Site: Alpage de Mille/VS ) LES ALPES 10/2002

( OFEG ). Cette première phase, si elle s' avère concluante, devrait permettre de poser les bases solides d' un système d' observation à long terme du pergélisol alpin, système intégré dans les réseaux mondiaux d' observation environnementale.

Comment mesurer le pergélisol? Le pergélisol n' est pas directement visible à la surface du terrain. Pour l' observer et le mesurer, la meilleure solution consiste à réaliser un forage et d' y relever la température. Cela permet notamment d' évaluer l' épaisseur de la couche active ( figure 1 ) et de suivre le comportement thermique du pergélisol.

Mais un forage ne fournit qu' une information ponctuelle. En outre, pour des raisons techniques, logistiques et financières, il n' est pas possible de multiplier ce genre d' opération tous azimuts. Pour cerner les dimensions spatiales des zones occupées par le pergélisol, diverses techniques géophysiques applicables à la surface du sol peuvent être mises en œuvre. La méthode retenue pour le projet PERMOS consiste à mesurer la température de la surface du sol au cœur de l' hiver ( février-mars ). Il s'agit de la méthode BTS ( Bottom temperature of the winter snowcover ). En présence d' une couche de neige suffisamment épaisse pour être isolante ( plus de 80 cm ), une température de la surface du sol proche de 0° C indique l' absence probable de pergélisol, alors qu' une température inférieure à –3° C indique la présence probable de pergélisol ( figure 2 ). Cette mesure peut être effectuée soit par des capteurs autonomes ( minidataloggers ) installés dans le sol durant toute l' année, soit à l' aide de sondes que l'on enfonce à travers la couche de neige lors de campagnes de terrain que l'on organise en période propice ( figure 3 ).

Les glaciers rocheux: cas particuliers de pergélisol Les éboulis et les moraines peuvent contenir en leur sein une quantité de glace importante ( parfois jusqu' à 90% du volume total ). On assiste alors à la déformation lente de l' ensemble des matériaux qui va mener à la formation d' un « glacier rocheux », une énorme coulée de blocs qui se déplace à la vitesse de quelques ( dizaines de ) centimètres par an; 100 à 1000 fois plus lentement qu' un glacier! Une dizaine de milliers d' années auraient ainsi été nécessaires à la formation de certains des glaciers rocheux observés dans nos Alpes. Ceux-ci sont par ailleurs nombreux: plusieurs milliers! La feuille « Permafrost » de l' Atlas Hydrologique de la Suisse, parue en 1999, en mentionne une centaine parmi les plus facilement identifiables et accessibles.

Les modifications de la géométrie ( vitesse de déplacement, tassement/ gonflement ) d' un glacier rocheux sont, à long terme, indicatrices de l' évolution du pergélisol. Elles sont détectables notamment à partir de comparaisons détaillées ( photogrammétrie, figure 4 ) de prises de vue aériennes effectuées à plusieurs années d' intervalle.

En résumé La phase initiale de PERMOS est basée uniquement sur des sites déjà connus de la part des chercheurs ( figure 5 ). Les opérations suivantes y sont prévues: un relevé permanent ou ponctuel de l' état thermique du pergélisol dans 11 forages, la délimitation annuelle des zones de pergélisol à l' aide de mesures BTS et de minidataloggers ( 10 sites ) et la prise de photographies aériennes verticales noir-blanc et infrarouge ( 2 sites par année ) qui permettront ultérieurement de suivre le comportement de certains glaciers rocheux et d' observer les modifica-

Fig. 4: Mouvements verticaux ( couleurs ) et horizontaux ( flèches ) détectés par analyse photogrammétrique sur le glacier rocheux de Gruben ( VS ) entre 1970 et 1995 ( fig.: A. Kääb, Univ. Zurich ) Fig. 5: Répartition des sites PERMOS orthophoto 1985 topographie 1991 m/an m/an m/an m/an langue glaciaire lac de barrage glaciaire LES ALPES 10/2002

tions environnementales intervenues ( éboulements, coulées de boues, végétation... ).

Une dizaine d' instituts universitaires et fédéraux participent aujourd'hui à ce programme. Les premiers résultats de PERMOS seront publiés en automne 2003 dans Les Alpes, en alternance avec le traditionnel rapport sur les variations des glaciers. a

R. Delaloye, Univ. Fribourg; D. Vonder Mühll, Univ. Bâle et Zurich Glacier rocheux de Murtèl-Corvatsch, Haute-Engadine. Les glaciers rocheux sont typiquement délimités par des fronts très raides. Les gros blocs qui s' écroulent du front, s' amas à son pied, puis sont très lentement recouverts par le glacier rocheux qui s' avance. Si le glacier rocheux devient inactif – il ne flue plus –, la végétation peut alors s' installer sur les matériaux fins du front La réalisation d' un forage dans un pergélisol dont la température est à peine inférieure à 0° C nécessite l' injection d' air froid et sec, et ce, afin de conserver l' état gelé du terrain. Les appareils de forage sont lourds et doivent le plus souvent être transportés par hélicoptère Le glacier rocheux de Z' mutt ( Täschalp ). La partie aval est fossile, probablement sans pergélisol actuel; elle est âgée de plusieurs milliers d' années. Au centre, la partie active du glacier rocheux contient encore du pergélisol. A l' amont, une cuvette a été créée par la présence d' un glacier il y a encore une centaine d' années. Ce glacier a d' hui disparu Pho to s: Da niel Von de r M ühll LES ALPES 10/2002

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