La menace croissante de la dégel du pergélisol : risques de glissement de terrain dans un Arctique chaud

Pendant des millénaires, de vastes étendues de terre sont restées solides et bloquées dans un état d'hiver quasi perpétuel. Ce sol gelé, connu sous le nom de pergélisol, est maintenant rapidement dégelé à mesure que les températures mondiales augmentent, provoquant une cascade de risques environnementaux. Parmi les plus immédiats et destructeurs, on compte une forte augmentation de la fréquence et de l'ampleur des glissements de terrain. Ces défaillances de pente ne sont pas simplement des événements géologiques; elles remodelent les paysages arctiques, perturbent les écosystèmes, menacent les communautés autochtones et accélèrent même les changements climatiques.

Qu'est-ce que le pergélisol et pourquoi sa stabilité compte-t-elle?

Le pergélisol est défini comme un sol qui demeure à 0 °C ou moins (32 °F) pendant au moins deux années consécutives. Il sous-tend environ 24 % de la surface exposée dans l'hémisphère Nord, couvrant l'Alaska, le Canada, la Sibérie et des parties de la Scandinavie. Cette couche gelée peut être seulement quelques mètres d'épaisseur ou prolonger des centaines de mètres de profondeur. À la surface, une couche mince appelée la couche active dégele chaque été et se regele chaque hiver, soutenant la végétation de la toundra et les systèmes racinaires peu profonds.

La stabilité du pergélisol est un pivot de la géomorphologie arctique. La glace dans le sol gelé agit comme un liant naturel, cimentant les sédiments, le gravier et la roche. Sur les pentes, cette matrice gelée fournit une résistance au cisaillement qui résiste à la traction de la gravité. Lorsque le pergélisol demeure intact, les pentes sont stables même sur des gradients relativement raides. Ce rôle structural est particulièrement vital dans le pergélisol riche en glace, où le sol peut contenir de 50 à 80 % de glace par volume. Dans ces conditions, le pergélisol agit efficacement comme une colle qui empêche les mouvements à grande échelle du sol et maintient l'intégrité des pentes, des rives et des bluffs côtiers.

Types de pergélisol et leur susceptibilité à la dégel

Le pergélisol n'est pas tous aussi vulnérable au dégel ou à la propagation de glissements de terrain.

  • Pergélisol riche en glace :[ Contient des lentilles de glace massives, des coins ou de la glace séparée. Il est très sensible au thermokarst (effondrement du sol) et aux glissements de terrain lors du dégel.
  • Papa pergélisol : Sa teneur en glace est faible, souvent dans le substrat rocheux ou les graviers grossiers. Bien que sensible aux changements de température, il est moins susceptible de provoquer des défaillances catastrophiques de pente au moment du dégel.
  • Pergélisol continu: Trouvé dans les régions les plus froides, où le pergélisol est présent partout sous la surface, sauf sous des lacs ou des rivières profonds. Ici, le dégel est actuellement limité à la couche active et aux taliks plus profonds (zones non gelées).
  • Pergélisol discontinu:[ Caractérisé par des parcelles de sol gelé entrecoupées de zones dégelées. Ce type est plus vulnérable au réchauffement, car de petits changements peuvent faire disparaître des parcelles entières, ce qui entraîne une instabilité généralisée du sol.

Dans la zone discontinue, de petites augmentations de température peuvent provoquer une dégradation rapide du pergélisol, ce qui rend ces régions particulièrement sujettes aux glissements de terrain.

Mécanismes d'initiation des glissements de terrain à partir de la Thaw de Pergélisol

Le lien entre le dégel du pergélisol et les glissements de terrain est direct et multiforme. À mesure que le sol se réchauffe, la glace qui fournit un support structurel fond, ce qui entraîne une série de processus déstabilisateurs.

Perte de cohésion et de force

Lorsque la glace fond, les pores se remplissent d'eau, réduisant considérablement la résistance au cisaillement du sol. Le sol dégelé devient un lisier saturé, semblable à un fluide, qui est très sensible au débit. Cette condition est le principal déclencheur des détachements de couches actives (ALD), un type commun de glissement de terrain dans les zones de pergélisol. Des ALD se produisent lorsque la couche active dégelée glisse sur la table de pergélisol encore gelée, souvent sur des pentes peu profondes de quelques degrés. Des milliers de tels événements ont été documentés dans l'Arctique au cours des dernières décennies.

Perte de thermokarst et de glace au sol

Lorsque la glace de fond massive fond, la surface s'effondre en dépressions appelées thermokarst. Cette subsidence soudaine peut sous-cuter les pentes, créant des écarlates de tête et déstabilisant le terrain adjacent. Les goulots et les fosses thermokarst peuvent évoluer en de grands creux rétrogressifs – glissements de terrain qui se retirent progressivement en pente alors que le pergélisol riche en glace continue de dégeler.

Pression hydrostatique et dynamique de l'eau interstitielle

Le dégel du pergélisol libère de l'eau qui ne peut s'infiltrer plus profondément dans le sol gelé en dessous, ce qui crée une nappe d'eau perchée dans la couche active, augmentant la pression interstitielle de l'eau. La pression interstitielle élevée réduit le stress efficace entre les grains du sol, ce qui rend la pente plus susceptible de échouer.

Exemples régionaux de glissements de terrain à pergélisol

Les glissements de terrain causés par le dégel du pergélisol ne sont pas hypothétiques, mais ils se produisent avec une fréquence et une ampleur croissantes dans l'Arctique.

Les chutes de Thaw rétrogressives au Yukon et dans les Territoires du Nord-Ouest

Dans l'ouest de l'Arctique canadien, les chutes de foin rétrogressives sont devenues un agent géomorphique dominant. Les recherches montrent que le nombre de grandes chutes (>0,1 km2) a augmenté de façon spectaculaire depuis les années 1980, corrélant avec la hausse de la température de l'air d'été.

Détachements actifs-layers dans la pente nord de l'Alaska

Sur le versant nord de l'Alaska, où domine le pergélisol continu, les détachements à couches actives sont répandus. Un événement notable en 2015 près du village de Point Lay a impliqué un détachement massif qui a glissé des débris sur une zone de 2 km de large, bloquant une rivière et menaçant l'infrastructure.

Glissements de terres et érosion en Sibérie

La côte sibérienne, en particulier le long de la Laptev et de la mer de Sibérie orientale, est assiégée par l'érosion thermique et les glissements de terrain. Le pergélisol de dégel associé à l'action des vagues a provoqué un retrait rapide de la côte, dans certains endroits dépassant 20 mètres par an.

Impacts de l'augmentation des glissements de terrain sur les personnes et l'environnement

Les conséquences de glissements de terrain plus fréquents et plus importants dans l'Arctique dépassent de loin l'effondrement immédiat de la pente.

Menaces pour les collectivités et l'infrastructure autochtones

En 2020, une grande chute de la croûte a détruit une partie de la seule route reliant la communauté de Tuktoyaktuk au Canada.Les Territoires du Nord-Ouest peuvent isoler les collectivités, entraver les services d'urgence et augmenter le coût de la vie.Pour les peuples autochtones qui dépendent de la terre pour chasser et voyager, les glissements de terrain peuvent modifier les routes migratoires du caribou, bloquer les voies navigables et endommager les écosystèmes sensibles de la toundra.

Blocages des voies navigables et inondations

En 2022, un glissement de terrain dans la chaîne Brooks de l'Alaska a emprisonné une rivière, formant un lac qui a dépassé le barrage en quelques semaines, causant une importante inondation en aval. Ces événements posent des risques pour la sécurité humaine et les habitats aquatiques.

Rejet de carbone et rétroaction climatique

Le pergélisol stocke environ 1 600 gigatons de carbone organique, soit près du double de la quantité actuellement présente dans l'atmosphère. Lorsque le pergélisol se mobilise, le carbone se décompose en microbiologie, libérant du dioxyde de carbone et du méthane dans l'atmosphère. Les glissements de terrain peuvent accélérer ce processus en transportant rapidement le sol riche en matières organiques vers les pentes et les plans d'eau où les taux de décomposition sont plus élevés.

Perturbation écologique

Les ruisseaux et les lacs remplis de sédiments deviennent agités, ce qui réduit la pénétration de la lumière et nuit aux populations de poissons. L'afflux soudain de nutriments et de sédiments peut déclencher la prolifération des algues et l'appauvrissement de l'oxygène. Cependant, dans de rares cas, les glissements de terrain peuvent aussi créer de nouveaux habitats en exposant le sol minéral frais et en initiant la succession primaire.

Stratégies d'atténuation et mesures techniques

La réduction des risques liés aux glissements de terrain liés au pergélisol nécessite une combinaison d'approches de surveillance, d'ingénierie et de politiques.

Techniques de stabilisation thermique

Les ingénieurs peuvent ralentir le dégel du pergélisol en utilisant des techniques qui maintiennent ou réduisent la température du sol, notamment :

  • Thermosyphons:[ Dispositifs qui éliminent passivement la chaleur du sol, souvent utilisés pour stabiliser les fondations et les pipelines. Ils peuvent être installés à la base des pentes pour aider à maintenir le pergélisol gelé.
  • Couches d'isolation:[ Placer des planches en mousse ou des coussinets de gravier sur le pergélisol pour réduire le transfert de chaleur de la surface.
  • Surfaces réflectifs:[ Peinture ou revêtement de pentes avec des matériaux de couleur claire pour diminuer l'absorption solaire.

Renforcement et drainage de la pente

Pour les pentes qui montrent déjà des signes d'instabilité, un renforcement physique peut être nécessaire, notamment des murs de retenue, des boulons de roche ou des clous de sol dans des zones où le pergélisol est peu profond.

Planification et surveillance de l'utilisation des terres

La cartographie des risques de pergélisol, fondée sur des données satellitaires à haute résolution et des levés au sol, peut identifier les zones à risque élevé de glissement de terrain. Les organismes gouvernementaux du Canada, des États-Unis et de la Russie élaborent des cartes de stabilité du pergélisol pour guider la planification de l'infrastructure.

Adaptation communautaire

Les collectivités autochtones et locales participent de plus en plus aux efforts d'adaptation. Des ateliers, une formation sur la reconnaissance des glissements de terrain et des programmes de surveillance communautaires aident les résidents à réagir rapidement aux dangers émergents.

Perspectives d'avenir: projections climatiques et perte de pergélisol

Les modèles climatiques prévoient que les températures de l'Arctique continueront à augmenter, le réchauffement le plus important étant survenu en hiver. Selon un scénario de fortes émissions (RCP 8.5), jusqu'à 90 % du pergélisol proche de la surface pourrait être perdu d'ici la fin du siècle. Même sous une atténuation modérée, une fraction importante du pergélisol dégelera, ce qui signifie que les risques de glissement de terrain augmenteront probablement tant dans la fréquence que dans l'étendue géographique.

De nouvelles régions, comme les zones de pergélisol discontinu du nord de la Scandinavie et la limite sud de la zone de pergélisol au Canada, peuvent devenir des points chauds actifs des glissements de terrain. Les zones côtières seront confrontées aux effets combinés du dégel du pergélisol, de l'élévation du niveau de la mer et de l'intensité accrue des tempêtes, ce qui entraînera une érosion et un effondrement encore plus rapides.

Les hivers plus chauds avec moins de couverture de neige peuvent permettre une pénétration plus profonde du gel dans la couche active, mais cette tendance est compensée par des périodes de fonte des neiges plus précoces et de dégel plus longues. L'effet net est probablement une expansion de la saison des glissements de terrain vers la fin de l'automne et le début du printemps.

Nécessité de poursuivre la recherche et les mesures stratégiques

Pour faire face à la menace croissante que représentent le dégel du pergélisol et les glissements de terrain, il faut investir de façon soutenue dans les sciences, les réseaux de surveillance et l'atténuation des changements climatiques.Les priorités de recherche sont notamment d'améliorer la représentation de la dynamique du pergélisol dans les modèles de systèmes terrestres, d'étendre les observations sur le terrain dans les régions éloignées et de mettre au point des outils de prévision pour l'évaluation des risques de glissement de terrain.

Au niveau politique, la réduction des émissions de gaz à effet de serre reste l'outil le plus fondamental pour ralentir la dégradation du pergélisol.Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC)[ a souligné que limiter le réchauffement de la planète à 1,5 °C ou 2 °C réduirait considérablement l'ampleur des pertes de pergélisol par rapport aux scénarios de réchauffement plus élevé.

Conclusion

Le dégel du pergélisol n'est pas une conséquence lointaine ou abstraite du changement climatique; il remodele activement le paysage arctique ici et maintenant. La glace qui, une fois que le sol a été regroupé, fond et il en résulte une augmentation marquée des glissements de terrain qui menacent les gens, les écosystèmes et la stabilité climatique mondiale.