Le pergélisol en mouvement

Les glaciers rocheux constitués de roches meubles gelées subissent eux aussi des changements rapides et profonds sous l'effet du changement climatique. Ils rampent vers le bas des pentes, s'enfoncent, s'élargissent et peuvent parfois s'effondrer. Pour les régions où ils se trouvent, la question se pose donc de savoir si les glaciers rocheux pourraient représenter un danger pour l'homme et ses infrastructures.

Pour répondre à cette question, des chercheurs de différents instituts de l'ETH Zurich et du spin-off de l'ETH Terrasense ont donc examiné de près un glacier rocheux au pied du Furggwanghorn, dans la vallée de Tourtemagne, en Valais. Leur étude vient d'être publiée dans la revue spécialisée page externePermafrost et processus périglaciaires a été publiée.

Combler les lacunes des connaissances

"Pour pouvoir évaluer le potentiel de danger, il faut d'abord conna?tre l'état d'un glacier rocheux et savoir comment il se comporte", explique le premier auteur Thomas Buchli, ancien doctorant à la chaire de géotechnique de l'ETH Zurich. "Actuellement, nous avons encore quelques lacunes de connaissances à ce sujet".

Certes, il existe de nombreuses études sur les glaciers rocheux. D'autres scientifiques ont mesuré les températures à l'intérieur du pergélisol et à la surface, où ils ont également déterminé la vitesse de fluage. "Mais l'interaction entre la mécanique du sol, la température du sol ainsi que l'eau à l'intérieur d'un glacier rocheux n'a jamais été étudiée de manière aussi détaillée", souligne Buchli. Pour y parvenir, il faut coupler différentes mesures. Jusqu'à présent, la recherche s'est généralement limitée à des aspects tels que la température ou les mouvements de surface, puis les a comparés à d'autres glaciers rocheux. Mais de telles comparaisons ne sont pas toujours avantageuses pour la compréhension d'un seul glacier rocheux.

Relier les données entre elles

Dans le cadre de sa thèse de doctorat, le géotechnicien Buchli a exploité, en collaboration avec des géophysiciens, des hydrologues ainsi que des géologues, un arsenal impressionnant d'appareils de mesure et de surveillance sur et à c?té du glacier rocheux du Furggwanghorn.

Les chercheurs ont notamment utilisé des appareils de mesure radar et laser pour caractériser la surface. Gr?ce au GPS, ils ont déterminé la vitesse de reptation du glacier rocheux à la surface. Pour étudier la structure du sol, le régime de température et d'eau ainsi que les vitesses de fluage à l'intérieur, les spécialistes ont percé plusieurs trous d'une profondeur allant jusqu'à 30 mètres dans le permafrost.

Dans les trous de forage, les chercheurs ont installé des thermistances pour mesurer la température, mais aussi des inclinomètres d'un nouveau genre. Une partie des mesures étaient uniques : pour la première fois, Buchli a par exemple pu déterminer en continu dans un trou de forage des mouvements de reptation du glacier rocheux allant jusqu'à trois mètres. Les chercheurs ont obtenu des informations supplémentaires sur la stratification et la structure du glacier rocheux gr?ce à des études géophysiques.

Des changements étonnamment rapides

Ce qui était frappant, c'était surtout la rapidité et l'ampleur des mouvements et des changements de la surface du glacier rocheux du Furggwanghorn pendant la période étudiée. Les scientifiques savaient certes déjà que ce glacier rocheux se réchauffe plus rapidement et se désagrège plus vite que la plupart des autres. "La vitesse m'a tout de même surpris", déclare Buchli. "Des basculements, des torsions, des affaissements - sur le glacier rocheux, tout était en quelque sorte en mouvement constant".

Cependant, le glacier rocheux ne se dépla?ait pas dans son ensemble, mais par tron?ons. Dans une partie du front, il se dépla?ait de plusieurs mètres par an vers le bas de la pente, alors que dans sa zone nourricière, il ne se dépla?ait que de quelques dizaines de centimètres, et dans une autre partie du front, il était immobile.

Trop chaud pour la glace

Plusieurs facteurs peuvent être à l'origine de ces changements : les précipitations, l'augmentation des températures de l'air, la teneur en eau et, bien s?r, la température et la composition du pergélisol. "Il y a de nombreux facteurs qui contr?lent un glacier rocheux. Il est difficile d'en isoler un seul", explique Buchli.

Le glacier rocheux du Furggwanghorn serait également relativement chaud. Au début des mesures, les températures au c?ur du permafrost étaient juste en dessous du point de congélation. L'eau de surface ne gèle alors pas nécessairement et s'écoule à travers un système parsemé de pores et de fissures. Si le pergélisol était plus froid, l'eau se transformerait en glace. Le pergélisol deviendrait alors cohérent, plus stable et moins perméable à l'eau.

Pendant les six années de mesures, les températures dans le permafrost n'ont cessé d'augmenter. Entre-temps, elles se situent juste au-dessus de zéro degré dans de grandes zones du glacier rocheux. "Déjà pendant le forage, nous avons réalisé que le glacier rocheux devait être relativement chaud, car nous avons toujours trouvé des endroits avec de l'eau libre avec la tête de forage", se souvient Buchli.

L'eau qui s'écoule à travers le glacier rocheux est probablement aussi responsable d'une partie des déformations de surface, dit-il. L'eau transporte la chaleur de l'extérieur vers le glacier rocheux. Le permafrost dégèle et, par conséquent, le sol situé au-dessus s'abaisse. Les chercheurs n'ont toutefois pas entièrement compris comment l'eau s'écoule à travers le glacier rocheux. "Le flux d'eau à travers un glacier rocheux est très complexe et difficile à étudier", explique Buchli.

Pas de danger immédiat

Les chercheurs n'ont pas constaté de danger immédiat pour les vallées situées en contrebas - dans ce cas, la vallée de Tourtemagne. Il est plus probable que le glacier rocheux ou des parties de celui-ci s'effondrent à l'avenir sans bruit, laissant derrière eux des débris non gelés. "Dans le pire des cas, ceux-ci pourraient se transformer en coulée de boue en cas de précipitations extrêmes et devenir alors potentiellement dangereux", explique Buchli. Dans le cas du glacier rocheux du Furggwanghorn, ils n'ont toutefois pas trouvé d'indices indiquant qu'il évolue dans cette direction. Il faut néanmoins continuer à surveiller les glaciers rocheux.

Recherche sur le glacier rocheux du Furggwanghorn