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Pergélisol

Dans les Alpes suisse les sols gelés en permanence ou pergélisol se situent principalement au-dessus de 2400 m.a.s.l. Le pergélisol peut être constitué de différents types de sol (roche, éboulis, moraine, etc.). Il n’est ni visible ni mesurable directement depuis la surface. Cependant, il existe des formes du relief comme les glaciers rocheux qui indiquent sa présence. Le pergélisol est très sensible aux changements de la température de l’air et de la couverture neigeuse.

Glaciers rocheux MuraglImage : Jeanette Nötzli

Le pergélisol se définit comme la portion du sous-sol dont la température reste inférieure à 0°C durant au moins une année. Il se situe sous une couche de sol appelée couche active qui gèle en hiver et dégèle en été et dont l’épaisseur peut aller jusqu’à plusieurs mètres. Les variations saisonnières de la température du sol sont plus importantes proche de la surface et diminuent avec la profondeur jusqu’à environ 20m de profond où elles ne sont plus décelables.

Tracé schématique des termes les plus importants du pergélisolImage : Nötzli & Gruber 2005

Le pergélisol peut se cacher dans les parois rocheuses, au sommet des montagnes mais aussi dans les différents types de roches non-consolidées comme les éboulis, les moraines, etc. Les glaciers rocheux constituent une forme du relief typique du pergélisol de montagne : ces derniers sont des masses de débris composés d’un mélange de glace et de grossiers blocs de roche qui fluent sous l’effet de la gravité à des vitesses pouvant aller de quelques décimètres à plusieurs mètres par an. Dans les régions polaires le pergélisol peut atteindre une épaisseur de plusieurs kilomètres et s’étendre en continu sur de très larges surfaces. Dans les régions alpines au contraire, le pergélisol est généralement discontinu et atteint typiquement une épaisseur allant de quelques décamètres à quelques centaines de mètres. Selon des études de modélisation, le pergélisol recouvre plus de 5% de la superficie de la Suisse. Cela représente près de deux fois la surface occupée par les glaciers.

Image : PERMOS

Réseau d’observation du pergélisol

Le réseau suisse d’observation du pergélisol (PERMOS) coordonne les mesures à long terme du pergélisol en suisse. PERMOS a été fondé dans les années 1990 par plusieurs instituts de recherche et constitue un réseau opérationnel de mesure depuis 2000. Il est soutenu financièrement par l’office fédéral de l’environnement (OFEV), MétéoSuisse dans le cadre de GCOS Suisse et par l’académie suisse des sciences naturelles (SCNAT). Le but du réseau PERMOS est de documenter l’état ainsi que les changements du pergélisol alpin en Suisse. Les mesures sont effectuées par les partenaires suivant : les universités de Lausanne, Fribourg et Zürich, l’ETH Zürich, la haute école de Suisse italienne (SUPSI) et l’institut du WSL pour l’étude de la neige et des avalanches SLF.

Valeurs mesurées

Actuellement, l’état et les variations du pergélisol sont observés à environ 30 emplacements en suisse. Les valeurs suivantes sont mesurées:

Température du sous-sol et de la surface: Les températures du sous-sol sont mesurées en continu à 16 différents sites dans des forages allant jusqu’à pprès de 100m de profondeur. Ces mesures permettent une observation détaillées des variations à long terme de la température du pergélisol mais aussi des variations annuelles de l’épaisseur de la couche active. Afin de documenter la variabilité spatiale de l’évolution des températures, des mesures sont effectuées à 5-10cm de profondeur à plus de 250 sites. La pluspart de ces séries d’observation ont été initiées dans le cadre de projets de recherche et comportent aujourd’hui entre 10 et 20 ans de données. La plus longue série de mesure de la température du pergélisol en Suisse a débuté en 1987 sur le glacier rocheux de Corvatsch-Murtèl. Au niveau international, cette série d’observation est également longue et significative.
Variation de la quantité de glace : La résistivité électrique du sous-sol est mesurées à 4 sites le long de profiles 2D. Les séries de mesure de la résistivité électrique permettent de reconstituer les variations de la quantité de glace et d’eau dans le sol. Là où la température du pergélisol est proche du point de fusion, ces mesures permettent de détecter des changements dans le sous-sol quand bien même les températures sont stables à 0°C (nottemment lors de la fonte de la glace qui demande énormément d’énergie). La série de mesure la plus importante provient du Schilthorn, où depuis 1999 de telles mesures de profiles géoélectriques sont effectuées plusieurs fois par année.
Vitesse des glaciers rocheux : La vitesse à laquelle les glaciers rocheux se déplacent est un indicateur de l’état thermique du sous-sol et permet d’améliorer la compréhension des processus liés aux transferts sédimentaires. Des mesures sont effectuées au minimum une fois par année sur 16 glaciers rocheux à l’aide de DGPS ou de tachymètres. La pluspart des séries de mesure comportent aujourd’hui 10-15 ans de données. De plus, sur plusieurs glaciers rocheux, des GPS permanents permettent de documenter les variations saisonières des vitesses. Les variations historique de la vitesse des glaciers rocheux ont pu être reconstituées jusqu’au milieu du 20ème siècle à l’aide de photographies aériennes. De telles photos sont aujourd’hui encore prises de façon périodique dans le cadre du monitoring de la cryosphère.
Observation des chutes de pierre: Étant donné que les variations du pergélisol peuvent affecter la stabilité des proies rocheuses, PERMOS est impliqué dans la collecte et l’inventaire des chutes de pierre au sein de la base de donnée du SLF.