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Evolution du profil thermique vertical d'un pergélisol (1/2)

Fiche 3.1.8
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• 3.5.1. Eboulis froids (et autres formations poreuses) de basse altitude • 3.5.2. Mécanismes de circulation d'air : l'effet de cheminée • 3.5.3. Les glacières (ou grottes glacées) • 3.5.4. Frigos naturels et caves à lait

 
 

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La température du sous-sol est fonction de la température de surface (MAGST). Plus celle-ci est basse, plus l'épaisseur du pergélisol est potentiellement grande. La température d'un pergélisol (comme celle de tout autre terrain) augmente avec la profondeur en raison du flux géothermique (de l'ordre de 1 à 3°C par 100 m). Dans les Alpes, elle est généralement comprise entre -3 et 0°C , traduisant ainsi une épaisseur de terrain gelé de 20 à plus de 100 mètres .

Les variations de température du pergélisol se produisent néanmoins avec un temps de réponse qui s'accroît et une amplitude qui s'atténue en fonction de la profondeur. Ainsi, il faut environ 6 mois pour que l'énergie interceptée à la surface pénètre par conduction à 10 m de profondeur. A cette profondeur, les fluctuations à court terme des températures enregistrées à la surface sont filtrées. Les courbes d'évolution temporelle présentent alors des formes plus ou moins sinusoïdales. En raison de ce décalage, vers 10 mètres de profondeur, les températures maximales sont ainsi atteintes en hiver et les températures minimales en été.

Lorsque le pergélisol est en équilibre avec les conditions climatiques en vigueur à la surface (MAGST), son profil thermique vertical est plus ou moins rectiligne. Un changement des températures de surface va entraîner différentes modifications de ce profil à différentes échelles de temps (cf. fig. 2, fiche suivante 3.1.9). Les causes de ces modifications peuvent être d’origine naturelle ou anthropique (construction d’un pylône, de pare-avalanches, etc. qui déstabilise le profil thermique).

a) Variation d'épaisseur de la couche active (temps de réponse : année(s))

Le dégel normal de la couche active dans les Alpes atteint quelques mètres chaque année. Son épaisseur réagit étroitement aux conditions climatiques de l'année écoulée (enneigement durant l'hiver et conditions météorologiques estivales).
La fig. 1 représente les variations de l'épaisseur de la couche active au Schilthorn (BE) (2900 m, roche en place avec très peu de glace) en fin de saison estivale, ainsi que les conditions météorologiques de l'année écoulée :

Octobre 2002 : la couche active atteint environ 4.6 m d'épaisseur (correspondant aux valeurs annuelles mesurées depuis 1998).

•  Hiver 2001/2002 : le manque d'enneigement provoque un refroidissement important du sol. Ces conditions ont permis d'interrompre la tendance à l'augmentation des températures annuelles observées depuis 1997 (dans des forages en Engadine).
•  Eté 2002 : vague de chaleur durant la seconde quinzaine de juin, sinon été « normal ».

Novembre 2003 : la couche active atteint environ 9 m d'épaisseur .

•  Hiver 2002/2003 : conditions très défavorables au pergélisol avec un enneigement précoce et conséquent, empêchant le refroidissement du terrain au début de l'hiver, et une fonte rapide au printemps ne protégeant pas le terrain du rayonnement solaire.
•  Eté 2003 : exceptionnellement chaud ( 5°C de plus que la normale), avec un isotherme 0°C très élevé (au-dessus de 4000 m durant de longues périodes).

Octobre 2004 : la couche active atteint environ 4.8 m. d'épaisseur, niveau normal rencontré avant la canicule de 2003.

•  Hiver 2003/2004 : plus froid que l'hiver 2002/2003 , et inconstant avec un enneigement précoce (début octobre déjà) et important à l'est et au nord, alors qu'à l'ouest de la Suisse, les quantités de neige étaient largement inférieures à la norme. En revanche la fin de l'hiver a été particulièrement favorable au pergélisol en raison d'incursions hivernales répétées en avril et en mai. La fonte a ainsi été retardée de plusieurs semaines, empêchant la chaleur de l'air de pénétrer dans le sol.
•  Eté 2004 : de nouveau chaud, sans pour autant être caniculaire.

Se trouvant dans la roche en place et extrêmement pauvre en glace, le pergélisol du Schilthorn (BE) réagit assez rapidement aux variations climatiques. Dans un pergélisol riche en glace (comme celui du glacier rocheux de Murtèl-Corvatsch, Engadine (GR)) (fig. 1), l'épaisseur de la couche de dégel est beaucoup plus stable d'une année à l'autre. La chaleur emmagasinée à la surface sert surtout à faire fondre la glace, qui joue un rôle de « tampon » thermique (cf. fiches section 3.2).

 

Fig. 1 - Pics d'intensité du dégel estival (date et épaisseur de la couche active) dans le pergélisol du glacier rocheux du Murtèl-Corvatsch (GR) depuis 1987 et sur le Schilthorn (BE) depuis 1998. Pendant la canicule de 2003, la couche active s'est accrue de 5 cm par rapport au précédent record au Murtèl-Corvatsch. Dans ce terrain riche en glace, l'énergie thermique a surtout fait fondre la glace, ce qui explique que la couche de dégel ait été tout aussi profonde l'année suivante en 2004. En revanche, dans le pergélisol quasi-exempt de glace du Schilthorn, les fortes températures de 2003 ont presque fait doubler l'épaisseur de la couche active, l'énergie thermique provoquant ici essentiellement un réchauffement de la roche (source : Les Alpes, 10/2005).

Vous trouverez des courbes actualisées dans la rapport biannuel de PERMOS (www.permos.ch) ou dans le numéro de septembre de la revue ‘’Les Alpes’’ du Club Alpin Suisse (www.sac-cas.ch).
 

 
High Mountain and Periglacial Systems

Société Suisse de Géomorphologie (SSGm) - Fiches pour l'enseignant - Chapitre 3 : Environnements périglaciaires
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