Catégorie : Science

Le dégel du permafrost de roche et ses conséquences dans les Alpes (2ème partie : les conséquences)

L’article de la Revue de Géographie Alpine (https://journals.openedition.org/rga/2806) indique que la stabilité des parois rocheuses de haute montagne se dégrade fortement depuis deux décennies.

En marge du fonctionnement «normal» de la haute montagne, on observe depuis plusieurs années dans les Alpes des phénomènes dont l’intensité ou la nature est inhabituelle : écroulements rocheux de grande ampleur, déstabilisation voire rupture de glaciers rocheux. Si le manque d’observations anciennes ne permet pas d’affirmer avec certitude qu’il s’agit bien de phénomènes nouveaux, des études de cas détaillées les relient sans équivoque au réchauffement climatique et en particulier à ses épisodes chauds. La plupart de ces phénomènes peuvent constituer un aléa pour les populations, leurs habitations, les infrastructures et les pratiques sportives sur les versants de la haute montagne.

Trois écroulements de grande ampleur se sont produits dans la région du massif du Mont Blanc au cours des deux dernières décennies, pour lesquels la dégradation du permafrost a été évoquée comme facteur probable de déclenchement. La niche d’arrachement de l’écroulement de la Brenva en janvier 1997, située entre 3400 et 3700 m d’altitude en exposition SE, est probablement caractérisée par un permafrost tempéré. Une possible advection de chaleur par circulation d’eau en profondeur le long des fractures a pu y permettre la dégradation localisée du permafrost. Il en est vraisemblablement de même pour l’écroulement du Crammont en décembre 2008, qui s’est détaché d’une paroi exposée nord entre 2400 et 2650 m d’altitude également en contexte de permafrost tempéré, et pour celui du Pilier Bonatti en juin 2005, qui culminait à 3660 m d’altitude dans la face ouest des Drus.

De nombreux glaciers rocheux alpins ont récemment commencé à présenter des modalités de déplacement inhabituelles. Le détachement du glacier rocheux du Bérard dans les Alpes françaises reste à ce jour un des deux seuls cas connus au monde. Les premiers signes de cette déstabilisation remontent au moins à 2004, suivis par deux phases majeures au cours de l’été 2006. Outre le rôle de la topographie, les causes évoquées pour ce phénomène sont l’augmentation de la température de l’air des années 1990, les vagues de chaleur des étés 2003 et 2006, et les conditions hydro-nivo-météorologiques des semaines qui ont précédé le détachement.

En Vanoise, des données satellitaires ont récemment permis de détecter le glacier rocheux déstabilisé de Pierre Brune, dont la morphologie présente des signes manifestes de fortes déformations. Une reconstitution partielle du phénomène indique que les premières fractures sont apparues entre 1952 et 1970, suivies par une accélération de la déstabilisation entre 1990 et 2001.

L’un des principaux effets de la perte de glace due à la dégradation du permafrost est le développement de phénomènes «cryokarstiques», c’est à dire des affaissements superficiels par perte de volumes en profondeur. Plusieurs thermokarsts naturels ont été observés en France ces dernières années. Le cas le plus spectaculaire est le Lac du Plan de Chauvet, en Haute Ubaye, qui se forme puis se vide à travers la glace en provoquant des crues torrentielles. Six vidanges ont eu lieu depuis 1930, les plus récentes en 1997 et 2008. Tous les cas de thermokarst identifiés à ce jour se développent dans des secteurs avec une présence probable du permafrost, dont plusieurs sont des marges proglaciaires contenant de la glace morte héritée du Petit Age Glaciaire. Il s’agirait donc à proprement parler de formes de dégradation glaciaires, mais qui affectent des corps de glace qui n’ont pu se maintenir que grâce à des conditions de permafrost.

Dans sa conclusion, l’article explique que si la prévision des grands écroulements reste presque impossible, l’identification de sites potentiellement dangereux du fait d’autres phénomènes est possible. A la demande des services tels que l’ONF qui ont en charge la gestion des risques naturels en montagne, un inventaire exhaustif des glaciers rocheux a ainsi été entrepris dans les départements alpins français à partir de l’interprétation de photographies aériennes et d’observations de terrain. L’objectif de cet inventaire est de repérer tous les glaciers rocheux susceptibles de présenter un danger et tous les lacs en contact avec des glaciers rocheux. Une évaluation de l’aléa conduit ensuite à l’établissement d’une liste de sites à surveiller.

Par ailleurs, un travail de recensement de près de 1800 infrastructures (refuges, remontées mécaniques, dispositifs paravalanches, etc.) présentes en contexte de permafrost et/ou de retrait glaciaire dans les Alpes françaises vient d’être réalisé, dont 55 % présenteraient un risque de déstabilisation. Des dommages ont d’ores et déjà été observés sur nombre d’entre elles, avec des conséquences socio-économiques parfois lourdes (fermeture et chômage techniques,, etc.).

Photo: C. Grandpey

Le dégel du permafrost de roche et ses conséquences dans les Alpes (1ère partie : les mesures)

Un article paru dans la Revue de Géographie Alpine analyse l’impact du dégel du permafrost sur le massif alpins Vous trouverez l’intégralité de l’étude, ainsi que de nombreuses illustrations, en cliquant sur ce lien: https://journals.openedition.org/rga/2806

Avec le réchauffement climatique, les Alpes sont fragilisées. Les glaciers reculent et disparaissent. Les parois rocheuses s’effondrent, mettant en danger la vie des alpinistes qui s’y aventurent. Ces effondrements sont dus au dégel (on ne parle pas de fonte) du permafrost de roche qui assure la cohésion et donc la stabilité. des masses rocheuses. Les mesures disponibles depuis 2009 montrent une augmentation des températures du permafrost, à la fois liée à un réchauffement atmosphérique et à un enneigement conséquent ces derniers hivers.

En France, les premières études reconnaissant la présence de permafrost et son rôle sur les environnements alpins remontent au début des années 1980. Un regain d’intérêt pour ce sujet a eu lieu à partir de 2003. L’étendue potentielle du permafrost dans les Alpes françaises est estimée selon les auteurs entre 700 et 1500 km², soit 10 à 20 % des terrains situés au-dessus de 2000 m d’altitude.

Afin de mesurer le régime thermique du sol sous la couche active, des forages ont été effectués depuis 2009 à l’aide de chaînes de capteurs de température mesurant en continu dans trois contextes géologiques différents: le domaine des Deux-Alpes, l’Aiguille du Midi et le glacier rocheux de Bellecombe. Je vous invite à consulter les relevés en allant sur le site mentionné plus haut.

Les forages étant des installations coûteuses, le suivi du permafrost en montagne est donc complété par des mesures de température réalisées en continu par des enregistreurs placés en subsurface (1-5 cm) dans le rocher ou les formations superficielles (10-50 cm). Depuis 2005, neuf capteurs enregistrant la température entre 3 et 55 cm de profondeur ont été installés dans les faces nord, est, sud et ouest du Piton Central de l’Aiguille du Midi. En plus des forages, douze capteurs de surface sont disponibles pour caractériser la distribution de la température.

S’agissant des glaciers rocheux, en octobre 2003, sept enregistreurs autonomes de température ont été placés à quelques dizaines de centimètres sous la surface du glacier de Laurichard, abrités du rayonnement solaire direct. Les enregistrements font clairement ressortir le rôle majeur de l’enneigement sur le régime thermique de surface, et la variabilité du régime thermique hivernal. Ainsi, des hivers à enneigement abondant et précoce se traduisent par un refroidissement hivernal moindre. A l’inverse, des hivers peu neigeux favorisent la perte de chaleur du sol et donc le refroidissement en profondeur.

L’Aiguille du Midi (Photo: C. Grandpey)

Microbes glaciaires // Glacial microbes

Une équipe de chercheurs américains et chinois avait publié le 7 janvier 2020 une étude mettant en garde sur les conséquences du réchauffement climatique (voir ma note du 23 février 2021). Partis il y a 5 ans pour forer des glaciers de l’Himalaya, ces scientifiques ont extrait deux carottes de glace qui leur ont permis de mettre au jour pas moins de 33 virus dont 5 seulement étaient connus du monde scientifique. Les glaciers comportaient un grand nombre de formes de vie, avec des bactéries, des algues, des champignons, ou encore des archées. Ces micro-organismes de petite taille sans noyau ne se distinguent pas des bactéries sur le plan morphologique, mais ils jouent un rôle important dans l’écologie des glaciers.

En 2022, une équipe de scientifiques chinois a découvert sur le Plateau Tibétain 968 espèces différentes de microbes capables de se développer dans des conditions extrêmes. Ils peuvent supporter de très basses températures, un haut niveau de radiation solaire, sans avoir vraiment besoin de nourriture. Ils ont la capacité de se congeler et se décongeler en fonction des températures.

Surnommé le château d’eau de l’Asie, le Plateau Tibétain et ses 2,5 millions de kilomètres carrés, est une source importante d’approvisionnement en eau pour les villes asiatiques qui le bordent. Avec 46.000 glaciers, cette région du monde regroupe la troisième plus grande concentration de glace sur Terre, après les pôles. Le problème, c’est que le Plateau se réchauffe trois fois plus vite que la moyenne mondiale. Selon l’Organisation météorologique mondiale (OMM), «la majeure partie du Plateau Tibétain a accusé une diminution moyenne des jours d’enneigement, entre 1980 et 2016, de moins de 2 jours/an sur près de la moitié de la région, et de plus de 4 jours/an dans certaines zones». Le réchauffement climatique a déjà provoqué le rétrécissement de 80 % des glaciers du Plateau.

Les scientifiques estiment qu’il est nécessaire de répertorier les microbes présents à l’intérieur de ces glaciers car la fonte de la glace va inévitablement provoquer leur dispersion. Ils ont déjà comptabilisé 3.241 génomes en provenance de 21 glaciers entre 2016 et 2020. Quelque 82 % des génomes sont de nouvelles espèces.11 % de ces espèces ont été découvertes sur le même glacier et 10 % ont été retrouvées sur tous les glaciers étudiés. Selon les chercheurs, ces glaciers sont de véritables « enregistreurs » de la vie du passé, puisqu’ils piègent des microbes vieux de 10.000 ans qui peuvent reprendre vie lorsque les conditions sont adéquates. En 2021, une autre étude effectuée par des scientifiques chinois avait permis d’identifier 33 virus (dont 28 inconnus) piégés dans le plateau de glace Guliya au Tibet. L’âge de certains de ces virus avait été estimé à plus de 15.000 ans.

Il ne faudrait pas oublier, non plus, que ces glaciers renferment d’importantes quantités de carbone et de méthane. On estime à 12 millions de tonnes le carbone prisonnier des glaces tibétaines. La fonte des glaces présente donc un danger multiple : la dispersion dans l’atmosphère de ces gaz à effet de serre qui vont à nouveau aggraver le réchauffement, mais aussi des microbes dont on ignore le comportement lorsqu’ils se retrouveront à l’air libre. Je garde en mémoire la découverte du virus de la grippe espagnole encore bien vivant dans les cadavres de jeunes mineurs enterrés au Svalbard en 1918 (voir ma note du 16 avril 2020).

Source: plusieurs organes de presse scientifique dont Futura Sciences.

A team of American and Chinese researchers published a study on January 7th, 2020 warning of the consequences of global warming (see my note of February 23rd, 2021). While drilling the Himalayan glaciers over the past 5 years, these scientists extracted two ice cores which allowed them to uncover no less than 33 viruses of which only 5 were known to the scientific world. The glaciers contained a large number of life forms, with bacteria, algae, fungi, and even archaea. These small, nucleusless microorganisms are morphologically indistinguishable from bacteria, but they play an important role in glacier ecology.
In 2022, a team of Chinese scientists discovered 968 different species of microbes on the Tibetan Plateau, capable of growing in extreme conditions. They can withstand very low temperatures, high levels of solar radiation, without really needing food. They have the ability to freeze and thaw depending on the temperatures.
Nicknamed the water tower of Asia, the Tibetan Plateau and its 2.5 million square kilometers, is an important source of water supply for the Asian cities that border it. With 46,000 glaciers, this region of the world has the third largest concentration of ice on Earth, after the poles. The problem is that the Plateau is warming three times faster than the global average. According to the World Meteorological Organization (WMO), « most of the Tibetan Plateau has shown an average decrease in snow days, between 1980 and 2016, of less than 2 days/year over almost half of the region, and more than 4 days/year in certain areas”. Global warming has already caused 80% of the Plateau’s glaciers to shrink.
Scientists believe that it is necessary to list the microbes present inside these glaciers because the melting of the ice will inevitably cause their dispersion. They have already counted 3,241 genomes from 21 glaciers between 2016 and 2020. Some 82% of the genomes are new species. 11% of these species were discovered on the same glacier and 10% were found on all the glaciers of the study. According to the researchers, these glaciers are true « recorders » of life in the past, since they trapped 10,000-year-old microbes that can come back to life when the conditions are right. In 2021, another study by Chinese scientists identified 33 viruses (including 28 unknown) trapped in the Guliya plateau in Tibet. The age of some of these viruses were estimated at more than 15,000 years.
We should not forget, either, that these glaciers contain significant quantities of carbon and methane. It is estimated that 12 million tons of carbon are trapped in Tibetan ice. The melting of the ice therefore presents a multiple danger: the dispersion in the atmosphere of these greenhouse gases which will aggravate global warming, but also microbes whose behavior is unknown when they find themselves in the open air. I cannot forget the discovery of the Spanish flu virus still very much alive in the corpses of young miners buried in Svalbard in 1918 (see my note of April 16th, 2020).
Source: Scientific press including Futura Sciences.

Plateau Tibétain (Source: Wikipedia)

 

 

La vie sous l’Antarctique // Life beneath Antarctica

Au cours d’une mission dont le but était d’analyser l’impact du réchauffement climatique sur la fonte de la banquise et sur les écosystèmes de la région, des scientifiques néo-zélandais ont découvert une zone sous-glaciaire peuplée de nombreux êtres vivants en bordure de la plate-forme glaciaire de Ross, immense masse de glace flottante dans la partie méridionale de l’Antarctique.
Les chercheurs ont découvert un écosystème surprenant, dissimulé dans une rivière sous-glaciaire, à 500 mètres de profondeur sous la banquise. L’équipe scientifique a foré la banquise et a fait descendre une caméra dans une caverne creusée sous la glace. Des centaines d’amphipodes – de petits crustacés ressemblant à des crevettes – ont assailli la caméra alors qu’elle descendait dans la rivière.
Les images satellites montraient jusqu’à présent un sillon dans la plate-forme glaciaire près de l’endroit où elle entre en contact avec la terre ferme. L’équipe scientifique pensait qu’il s’agissait d’un estuaire sous la glace. Les chercheurs ont longtemps imaginé un réseau de lacs et de rivières d’eau douce coulant sous la calotte glaciaire de l’Antarctique, mais ne les avaient jamais explorés.
Après que les chercheurs se soient rendu compte qu’il s’agissait d’une une rivière souterraine, ils sont allés sur le site et ont procédé à un forage jusqu’à environ 500 mètres sous la surface de la glace. Pour ce faire, ils ont utilisé un système de forage à eau chaude mis au point par l’Université Victoria de Wellington.

Peu de temps après avoir atteint la caverne sous-glaciaire, l’équipe scientifique a fait descendre la caméra. Au départ, les chercheurs n’ont vu que des taches floues qui ressemblaient à des détritus. Ils ont d’abord pensé que la caméra était défectueuse, mais une mise au point rapide a montré qu’il s’agissait en fait de crustacés vivants.
La présence de tous ces animaux en train de nager autour de la caméra signifiait qu’un important processus écosystémique existait à cet endroit. Il faudra maintenant analyser les échantillons d’eau pour tester certains éléments comme les nutriments. Outre la découverte des amphipodes, l’équipe scientifique a constaté que la colonne d’eau se divise en quatre à cinq couches d’eau distinctes qui s’écoulent dans des directions différentes. L’eau se présente souvent sous forme de couches distinctes qui ne se mélangent pas facilement, en raison des différences de température et de salinité. Cependant, comme les plates-formes glaciaires de l’Antarctique flottent, l’eau circule constamment en dessous, entrant et sortant de l’océan. Comme je j’ai indiqué dans des notes précédentes, certaines colonnes d’eau sont chaudes et peuvent faire fondre la banquise.
Au moment où l’équipe scientifique observait la rivière sous-glaciaire, le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai est entré en éruption entre fin décembre 2021 et mi-janvier 2022, à des milliers de kilomètres de l’Antarctique, en provoquant un tsunami. Les scientifiques ont enregistré les variations de pression dans la cavité sous-glaciaire à la suite de cet événement, ce qui montre à quel point les différents systèmes de notre planète sont connectés.
Source : Smithsonian Magazine.

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During a research project focused on documenting and piecing together how climate change is melting the ice shelf and affecting associated ecosystems, scientists found a subterrenean habitat beneath the outer edges of the Ross Ice Shelf, the world’s largest body of floating ice, on the southern edge of Antarctica.

The researchers discovered a never-before-seen ecosystem lurking in an underground river 500 maters beneath the ice shelf. The team of scientists from New Zealand drilled through the ice shelf and dropped a camera into the cavern below. Hundreds of amphipods – small, shrimp-like crustaceans – swarmed the camera as it descended into the river.

Previous satellite images showed a groove in the ice shelf close to where it met with the land, and the team suspected it was an under-ice estuary. Researchers have long speculated about a network of flowing freshwater lakes and rivers beneath the Antarctic ice sheets but had yet to explore them.

After the researchers identified it as a subterranean river and gathered at the site in Antarctica, they drilled down about 500 meters below the ice’s surface, using a specialized hot water drill system developed at Victoria University of Wellington to melt the ice. Soon after they reached the hidden cavern, the team sent the camera down. Initially, all they saw was blurry flecks that looked like detritus floating around. They first thpought the camera was faulty, but a quick camera-focusing showed that it was actually living crustaceans.

Having all those animals swimming around the camera meant there was an important ecosystem process happening there. More reseach will analyse water samples to test for things like nutrients. Aside from the discovery of the amphipods, the scientific team found that the water column split into four to five distinct layers of water flowing in different directions. Water is often found in distinct layers that do not easily mix, due to differences in temperature and salt content. However, as Antarctic ice shelves float, water constantly circulates underneath them, coming in and out of the open ocean. Some of the water columns are warm and can cause ice shelves to melt.

While the research team was observing the underwater river, the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano erupted from late December 2021 to mid-January 2022 thousands of kilometers away, causing a tsunami. The scientists picked up on pressure changes in the underground cavity from this event, which shows how connected our whole planet is.

Source: Smithsonian Magazine.

Profil de la plate-forme glaciaire de Ross (Source: Woods Hole Institution)