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La fonte des glaciers d’Alaska (suite) // The melting of Alaskan glaciers (continued)

A l’intérieur du Kenai Fjords National Park dans le sud de l’Alaska, le glacier Exit est l’un des plus populaires de cet Etat. C’est l’un des plus accessibles, mais aussi l’un de ceux qui reculent le plus vite.
Sur le chemin qui conduit au pied du glacier, on peut voir des panneaux montrant 195 années de recul de la masse de glace. Lorsque j’ai visité le glacier en 2013, ces panneaux ont fait ressurgir dans ma mémoire ceux qui jalonnent l’accès au Glacier Athabasca au Canada ou à la Mer de Glace en France. Là aussi, le recul est impressionnant. A l’extrémité du sentier de l’Exit Glacier, le dernier panneau indique l’année 2010. On se trouve alors devant un vaste espace montrant à quel point le glacier a continué à reculer vers le haut de la vallée.
Le recul au cours de l’été 2016 a été de 76 mètres. C’est le plus important jamais enregistré au cours d’un seul été. Le 1er octobre de cette même année, les mesures effectuées par le National Park Service ont indiqué un recul de 88 mètres.
L’Exit Glacier est une langue de glace en provenance de l’Harding Icefield qui est beaucoup plus grand. Bien qu’il soit petit (36 kilomètres carrés), l’Exit Glacier est très populaire et symbolise le changement climatique. Il a été visité par le président Barack Obama lors de son voyage en Alaska en 2015.
D’autres glaciers d’Alaska reculent eux aussi de façon spectaculaire. C’est le cas du Mendenhall, près de Juneau. Les images d’archives exposées au Visitor Center montrent l’étendue du désastre.  Le Columbia, que j’ai visité à deux reprises dans le Prince William Sound, est l’un des glaciers les mieux étudiés au monde. Son recul l’a fait se diviser en deux branches, avec une glace moins épaisse qu’auparavant. Le glacier d’Eklutna, source de l’eau potable pour la ville d’Anchorage, est l’un des glaciers du Chugach State Park. Lui aussi est étroitement contrôlé, mais il perd une quantité importante de glace chaque année. Le glacier de Portage, à 80 kilomètres d’Anchorage, reste une destination touristique, même si les visiteurs doivent maintenant prendre un bateau et traverser le lac Portage pour atteindre le front du glacier.
L’Exit Glacier, qui a reçu 181 500 visiteurs en 2016, n’est pas le seul glacier de montagne de l’Alaska que l’on peut atteindre à pied, même si la marche d’approche se fait de plus en plus longue au fur et à mesure que le glacier recule. Il reste toutefois facilement accessible au sein d’un parc national. C’est un exemple parfait d’un recul glaciaire et il joue le rôle de laboratoire en temps réel du changement climatique. Les glaciers terrestres comme l’Exit, bien qu’ils ne représentent qu’un petit pourcentage de la glace mondiale, contribuent de manière significative à l’élévation mondiale du niveau de la mer et les visiteurs des fjords du Kenai peuvent observer ce phénomène de leurs propres yeux.
Chaque printemps et chaque automne, les employés du Kenai Fjords National Park se rendent au chevet du glacier Exit pour effectuer des mesures précises de la position de son front. Le glacier recule maintenant aussi bien en hiver qu’en été, phénomène observé depuis 2006. Depuis 2011, les températures quotidiennes moyennes d’octobre à mai au niveau du point le plus bas du glacier restent supérieures à zéro la moitié du temps.
Les photos aériennes et les archives historiques sont également utilisées pour suivre l’évolution du glacier. L’USGS, l’Université de l’Alaska et l’Université de Washington ont collecté les données altimétriques pour calculer les changements intervenus au cours des cinquante dernières années sur le glacier Exit et ailleurs en Alaska. La reconstruction d’un passé lointain nécessite également une analyse des données géologiques et des cernes de croissance des arbres de la région.
Le sentier d’accès de 2 kilomètres au glacier Exit se terminait par une boucle, mais les employés du Parc ont dû ajouter deux extensions, respectivement en 2006 et 2010, pour permettre d’atteindre le glacier. Il n’y aura pas d’autre extension parce que la langue glaciaire est maintenant entourée d’un terrain jugé abrupt et dangereux. Beaucoup de visiteurs du parc craignent que le glacier se retire trop loin et ne soit bientôt plus visible depuis le sentier d’accès.
Certains glaciers du Kenai Fjords National Park perdent davantage de glace que l’Exit. Ainsi, le Pedersen reculait en moyenne de 20 mètres par an entre 1951 et 1986, mais ce recul est passé à 123 mètres par an de 1994 à 2015. La petite mare que l’on observait il y a une vingtaine d’années devant le front du glacier est devenue un vaste lac. Un lac semblable s’est formé suite au recul du Bear Glacier, au sud de l’Exit. Le Bear Glacier est plus de cinq fois plus grand que l’Exit et il perd plus de 10 fois plus de glace chaque année.
Source: Alaska Dispatch News.

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One of the most popular glaciers of Alaska, one of the most accessible, is Exit Glacier in the Kenai Fjords National Park. It is also one of those which are retreating very fast.

On the road to the glacier’s toe, one can see signs marking 195 years of accelerating pullback. When I visited the glacier, I could rememberthe Athabasca Glacier in Canada or the Mer de Glace in France, whose access includes these signs of the past history of the glaciers. Beyond the last sign at Exit Glacier, which marks the 2010 edge, is a chasm of open space showing how Exit Glacier has continued its retreat up the valley.

The loss measured during the summer 2016 summer, 76 metres, was the biggest in any single summer on record. Over the year ending October 1st, after fall measurements were taken by the National park Service, the retreat was 88 metres.

Exit Glacier is a finger of ice that drops out of the much larger Harding Icefield. Even though it is small (36 square kilometres), it is highly popular and symbolic of climate change. It was visited by President Barack Obama during his 2015 trip to Alaska.

Other well-known and much-visited Alaska glaciers are shrinking noticeably. Mendenhall near Juneau is shedding ice. The archives at the Visitor Center show the extent of the disaster Columbia, which I visited twice in Prince William Sound, is one of the world’s best-studied glaciers. Its retreat has caused the terminus to split into two thinner branches. Eklutna Glacier, source of Anchorage’s drinking water and one of several glaciers in Chugach State Park, is well-studied and losing mass. Portage Glacier, 80 kilometres from Anchorage, remains a big tourist draw even though visitors now have to take a boat ride across Portage Lake to see its face.  .

Exit Glacier, which the Park Service says got over 181,500 visitors last year, is not Alaska’s only walk-up glacier, albeit with a walk that has been getting longer as the glacier shrivels. But it stands out for its location in an easily accessible national park, the in-your-face documentation of its retreat and its role as a real-time climate change laboratory. Land-terminating Alaska glaciers like Exit, though they make up only a tiny percentage of the world’s ice, are significant contributors to global sea-level rise, and visitors to Kenai Fjords are able to see that process up close.

Each spring and fall, park workers go to the glacier to get detailed measurements of its terminus position. The glacier is now retreating in winter as well as in summer, a pattern that has been consistent since 2006. Since 2011, average October-to-May daily temperatures at the glacier’s low elevations have been above freezing about half the time.

Aerial photography and historic photographic records are also used to track the glacier’s changes. The USGS and researchers from the University of Alaska and University of Washington have crunched altitude data to calculate changes in the past half century at Exit and elsewhere. Reconstructing the more distant past requires analysis of data from the region’s geology and tree rings.

On the 2-kilometre-long Exit Glacier trail, which once ended in a loop, the Park Service has had to make two significant extensions in 2006 and in 2010. There will be no more extensions because the toe of the glacier is now surrounded by steep and treacherous terrain. Many park visitors are worried that the glacier will retreat too far for them to see it easily,

Some Kenai Fjords glaciers are losing even more ice. Pedersen Glacier lost an average of 20 metres a year from 1951 to 1986, but that rate jumped to 123 metres a year from 1994 to 2015. A lake at the toe of the glacier that was tiny two decades ago is now substantial. A similar lake formation has occurred at retreating Bear Glacier, south of Exit. Bear Glacier is more than five times as big as Exit and is losing more than 10 times as much ice annually.

Source: Alaska Dispatch News.

Etapes du recul de l’Exit Glacier depuis 1950 (Source: National Park Service)

Langue de l’Exit Glacier en 2013 (Photo: C. Grandpey)

Columbia Glacier en septembre 2013 (Phoro: C. Grandpey)

Mendenhall Glacier en septembre 2016 (Photo: C. Grandpey)

Portage Glacier en septembre 2016 (Photo: C. grandpey)

Séismes et glaciers en Alaska // Earthquakes and glaciers in Alaska

Le 28 février 1979, un séisme de M 7.7 a secoué les Chugach Mountains et la région du Mont Saint-Elias dans la partie méridionale de l’Alaska. Les géologues pensent que  l’événement a été provoqué par des mouvements tectoniques complexes dans cette région où se rencontrent les plaques Pacifique et nord-américaine. Aujourd’hui, les scientifiques étudient un autre élément susceptible d’avoir un effet sur l’activité sismique de la région: la fonte des glaciers.
Les chercheurs du Goddard Space Flight Center de la NASA et de l’USGS ont cherché à savoir si les fluctuations glaciaires avaient une relation avec les séismes enregistrés dans les environs des glaciers Malaspina et Bering, au sud du Parc national Wrangell-St. Elias et au nord de Yakutat. Une étude datant de 2004 a conclu que si les plaques tectoniques jouent le rôle le plus important dans le déclenchement des séismes majeurs, les mouvements des glaciers proches de ces sites peuvent également avoir un impact.
De 1993 à 1995, le glacier de Béring a avancé rapidement au cours d’une surge glaciaire. Au cours des cinq années qui ont suivi cette surge, la masse de glace nouvellement accumulée a reculé et s’est amincie sous l’effet de la hausse des températures. Lorsque la glace s’est épaissie pendant la surge glaciaire, le nombre de séismes a diminué dans la région. Par contre, quand elle s’est amincie, le nombre de petits séismes a augmenté, avec des événements de M 1 à M 2 sur l’échelle de Richter.
Les chercheurs ont également calculé la pression accumulée sous les glaciers dans la région de Icy Bay, entre les glaciers de Béring et Malaspina, de 1899 à 1979. La masse imposante d’un glacier peut contribuer à la stabilité de la région, mais une fois la fonte démarrée, les plaques tectoniques sont plus libres de leurs mouvements et peuvent créer des frottements sous la surface. Entre 1899 et 1979, les glaciers ont perdu assez de glace pour que la perte de poids en surface ait contribué au séisme de la région du Mont St. Elias.
Le sud de l’Alaska est un lieu unique pour étudier ce type d’interactions entre séismes et glaciers. En effet, il y a très peu d’endroits dans le monde où la fonte rapide d’une masse de glace interagit avec des plaques tectoniques qui se trouvent à des dizaines de kilomètres sous la surface de la Terre.
Dans une étude publiée en 2008, deux chercheurs de  l’Alaska Earthquake Center (Université de l’Alaska à Fairbanks) ont constaté qu’entre 2002 et 2006, le nombre de petits mouvements tectoniques dans la région de Icy Bay avait augmenté par rapport à l’activité sismique entre 1988 et 1992. Ils ont émis l’hypothèse que cela était dû à une augmentation significative de la perte de glace en 2002-2006.
Un certain nombre d’événements glaciaires tels que la formation de crevasses, le vêlage et le déplacement sur la roche sous-jacente peuvent provoquer des séismes, mais ils ne sont pas liés aux mouvements tectoniques.
Source: Alaska Dispatch News.

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On February 28th, 1979, an M 7.7 earthquake shook the Chugach and St. Elias mountains in Southcentral Alaska. The event is believed by geologists to be the result of complex tectonic movements in the area, where the vast Pacific and North American plates meet and accumulate pressure. Now, scientists are studying another element that may also influence the region’s seismic activity: glacial melting.

Researchers with NASA’s Goddard Space Flight Center and the U.S. Geological Survey sought to find out if glacial fluctuations had any relation to earthquakes in the area around the Malaspina and Bering glaciers, south of the Wrangell-St. Elias National Park and north of Yakutat. While their 2004 study concluded that moving tectonic plates had the largest role in major earthquakes, they also acknowledged that ice movements close to these sites may have also had an impact.

From 1993 to 1995, the Bering glacier advanced rapidly in a movement known as a glacial surge. In the five years that followed the surge, the newly-formed mass of ice retreated and thinned, a response to warming temperatures. When the ice thickened during the surge, the number of earthquakes decreased in the region. During the thinning, the number of small quakes increased, hovering around M 1 to M 2 on the Richter scale.

The researchers also calculated the amount of pressure that would have built up under the glaciers in the Icy Bay region, between the Bering and Malaspina glaciers, from 1899 to 1979. The large mass of a glacier can help keep things stable, but once that melts away, the tectonic plates are freer to move and create friction beneath the surface. Between 1899 and 1979, the glaciers lost enough ice for the weight loss to have contributed to the St. Elias earthquake.

Southern Alaska is a unique location to study these type of interactions: few places have a rapidly melting mass interacting with plates tens of kilometres beneath the Earth’s surface.

In a later study released in 2008, two researchers from the Alaska Earthquake Center at the University of Alaska Fairbanks, found that between 2002 and 2006, the number of small tectonic movements in the Icy Bay region increased when compared to the seismic rate between 1988 and 1992. They hypothesized that this was due to a significant increase in the rate of ice wastage in 2002-2006.

A variety of glacial activities such as crevassing, calving and moving along the underlying rock trigger earthquakes but these are not related to tectonic movements.

Source: Alaska Dispatch News.

 Partie méridionale de l’Alaska, avec glaciers Bering et Malaspina, et Icy Bay entre les deux glaciers (Google Maps)

Glacier de Béring (Crédit photo : Wikipedia)

Vue du massif du Mont St Elias (Photo : C. Grandpey)

 

Nouveaux records de chaleur en Alaska // New record high temperatures in Alaska

Juillet 2017 a été de nouveau chaud en Alaska. Ainsi, plusieurs localités de l’Intérieur comme Bettles, Tanana et McGrath, ont enregistré le mois le plus chaud depuis des décennies. Il n’y a pas eu de vague de chaleur ou de températures exceptionnellement élevées en juillet, mais les journées et les nuits sont restées chaudes en permanence. A Bettles, la température moyenne a été de 17,7°C en juillet, contre 15°C d’habitude. A Tanana, la température moyenne a été de 18,3°C, contre les 15,5°C habituels. A McGrath, on a relevé une moyenne de 17,2°C, soit près de 4 degrés au-dessus de la température habituelle. Les derniers records remontaient à 1944 à Bettles, 1902 à Tanana et à 1940 à McGrath.
Dans le district de North Slope, dans le nord de l’Alaska, le mois de juillet a été particulièrement chaud. Barrow a enregistré le juillet le plus chaud depuis près d’un siècle d’observations climatiques, tandis que l’aéroport de Deadhorse à Prudhoe Bay a connu cinq journées avec des températures atteignant une vingtaine drés.
Source: National Weather Center.

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July 2017 was again warm in Alaska. As a result, several Interior locations, including Bettles, Tanana and McGrath recorded the warmest calendar month of record. The towns didn’t record any sort of heat wave or unusually scorching temperatures in July but had persistently warm days and warm nights. For Bettles, the average temperature was 17.7°C this July, compared to the typical 15 degrees. In Tanana, the average temperature was 18.3°C, compared to the usual 15.5°C. In McGrath, it was 17.2°C on average, nearly 4 degrees above what’s generally expected. Records date back to 1944 in Bettles, 1902 in Tanana and 1940 in McGrath.

On the North Slope, July was excessively warm. Barrow recorded the warmest July in nearly a century of climate observations, while the Deadhorse Airport at Prudhoe Bay saw five days with highs around 20°C.

Source: National Weather Center.

Source: NOAA / National Weather Center

La fonte du permafrost (suite) // The thawing of permafrost (continued)

Sur plusieurs routes de l’Alaska, il faut rouler prudemment et être prêt à freiner car le goudron est déformé. Les maisons ont tendance à s’enfoncer dans le sol ; des fissures apparaissent sur les murs et les portes ferment mal. Le long des routes, les poteaux électriques s’inclinent, parfois dangereusement. Il y a de plus en plus de «forêts ivres» car les racines des arbres ne sont plus maintenues en place par le sol gelé. Le pergélisol dans la région de Bethel, le long de la côte sud-ouest de l’Alaska, fond et disparaît encore plus rapidement que dans la plupart des autres région de cet Etat. Les ingénieurs qui conçoivent de nouveaux bâtiments et des routes doivent se battre avec le dégel du pergélisol.
Le permafrost dans la région de Bethel est considéré comme «chaud», avec une température à peine inférieure à zéro ; il est donc sensible au moindre réchauffement de l’air ambiant. Au-dessus du pergélisol dans le sud-ouest de l’Alaska, on trouve une couche active de sol, souvent de la tourbe, qui gèle et dégèle chaque année. Avec le réchauffement de l’air, cette couche active devient plus importante, empiétant sur ce qui était considéré comme un sol gelé en permanence. Il y a trente ans, les ouvriers rencontraient le pergélisol à un ou deux mètres de profondeur. Aujourd’hui, ils le trouvent généralement à 2,50 mètres ou 3,50 mètres. Pour enfoncer des pieux capables de supporter une maison, ils devaient creuser jusqu’à environ 6 mètres de profondeur. Aujourd’hui, ils atteignent des profondeurs de 10 mètres.
La fonte du pergélisol devient un véritable problème pour les maisons. Une maison s’enfonce parfois tellement dans le sol que la pente n’est plus suffisante pour l’écoulement des eaux usées. Les baignoires se vident mal. Dans les toilettes, il faut tirer la chasse à plusieurs reprises dans une ville comme Bethel où beaucoup de gens s’auto rationnent en eau. Les points bas dans les canalisations deviennent des pièges à eau ; cette dernière gèle en hiver et la canalisation éclate. Beaucoup de maisons sont construites sur des poteaux placés sur des assises en bois qui agissent comme des raquettes ; cela empêche la structure de s’enfoncer dans le sable ou les graviers. Afin de réduire l’affaissement des maisons, on a recours à des matériaux de meilleure qualité, ainsi que des éléments qui, théoriquement, sont plus faciles à gérer lorsqu’une partie d’un bâtiment s’enfonce. Mais tout cela à un coût dans une région où les matériaux de construction sont déjà coûteux.
Les ingénieurs et les constructeurs adaptent les techniques à cette nouvelle situation. Le plus grand projet de construction à Bethel est l’extension de l’hôpital, pour un coût de 300 millions de dollars. Sous l’hôpital actuel, le pergélisol reste gelé dans certaines zones, mais il a tendance à fondre à la périphérie. Pour l’extension du bâtiment, les ingénieurs envisagent d’installer des sondes thermiques afin d’extraire la chaleur et maintenir le sol gelé pour assurer sa stabilité. Une autre solution serait de forer à 30 mètres de profondeur pour installer des supports en acier, capables de supporter les trois étages supplémentaires prévus dans la construction. En outre, le projet comprend une isolation de la base des bâtiments et, comme avec la toundra, une isolation à la surface du sol. Comme précaution supplémentaire, un système de refroidissement du sol est prévu sous le bâtiment afin de maintenir le sol gelé si les hivers deviennent trop chauds. Les ouvriers ont installé des capteurs de température dans le sol sur le site du projet et ils savent déjà que le sol se réchauffe.
Le signe le plus évident des effets de la fonte du permafrost à Bethel se trouve sur la route la plus fréquentée de la ville. Des panneaux ont été installés pour alerter les conducteurs. L’un des panneaux près de l’aéroport annonce des dénivelés sur les 6 prochains kilomètres. Les autorités locales prévoient des travaux dont le coût est estimé à près de 9 millions de dollars, mais il faudra d’abord mieux identifier les causes de ces déformations de la chaussée. On pense que la fonte du pergélisol est responsable. Il se pourrait aussi que le problème soit dû à des ponceaux qui piègent l’air sous la chaussée et accélèrent le dégel. En 1989, un projet avait ajouté des siphons à extraction de chaleur, mais il semble avoir été abandonné.

La route a été refaite pour la dernière fois en 2006 et les travaux comprenaient une assise de 15 centimètres de matériau d’asphalte en mousse isolante qui a permis de maintenir la route en état convenable jusqu’à maintenant. Certains habitants se souviennent de l’époque où la route était faite en gravier et ils affirment que c’était mieux ainsi. Il est vrai qu’une route de gravier peut être plus facilement nivelée, mais elle nécessite également une maintenance plus fréquente.

Source: Alaska Dispatch News.

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Along many roads of Alaska, drivers need to brake for warped asphalt. Houses sink unevenly into the ground. Walls crack and doors stick. Utility poles tilt, sometimes at alarming angles. There are more and more « drunken forests » as the roots of the trees are no longer held in place by the frozen ground. Permafrost in and around Bethel, along the south-western coast, is deteriorating and shrinking even more quickly than most places in Alaska. Engineers designing new buildings and roads have to battle with permafrost thaw.

Permafrost in the Bethel area is considered « warm, » maybe a fraction of a degree below freezing, so it is sensitive to just a slight warming of the air. Above the permafrost in Southwest Alaska, an active layer of soil, often peat, freezes and thaws each year. With air temperatures warming too, the active layer is growing bigger, consuming what had been thought of as permanently frozen. Thirty years ago, crews would hit permafrost within one or two metres of the surface.. Now they typically find it 2.50 to 3.50 metres down. To install piling deep enough into permafrost to support a house, they used to drill down about 6 metres. Now they are going to depths of 10 metres.

The melting of permafrost becomes a real problem for houses. The whole house might sink so much that a wastewater line no longer has enough slope. Tubs won’t drain well. Toilets need repeat flushes in a town where many people ration their home-delivered water. Low spots in pipes become bellies that trap wastewater, then freeze and burst in wintertime. Many homes are built on posts set on wooden pads that act like snowshoes, preventing the structure from sinking into sand or gravel fill. Some of the problems are being addressed with better materials, along with designs that theoretically are easier to adjust when part of a building sinks. But that adds costs in a place where building materials already are expensive.

Engineers and builders are adjusting techniques and designs. The biggest construction project is the $300 million expansion and remake of the hospital in Bethel. Under the existing hospital, the permafrost stays frozen in some areas but has thawed near the perimeter. For the building expansion, engineers evaluated whether to add thermal probes, which extract heat and keep the ground frozen for stability. Or they could drill down 30 metres for steel supports, deep enough that the ground didn’t have to remain frozen for the three-story addition to be stable. In addition, the project includes insulation on the bottom of the buildings and, like the tundra, insulation on top of the ground. As further insurance, a ground loop cooling system is being installed under the building that can be powered up to keep the ground frozen if winters become too warm. Crews put temperature sensors into the ground at the project site and already know the soils are warming.

The most visible sign of disrupted infrastructure in Bethel is the roller coaster of a ride along the busiest road in town. Warning signs have been installed. One near the airport alerts drivers to dips for the next 6 kilometres. Local authorities are planning extensive repairs estimated to cost almost $9 million but first must better identify what is causing the heaves. Officials suspect thawing permafrost. Some of the problem might also stem from culverts that trap air under the roadway and hasten thaw. A project in 1989 added heat-extracting siphons but they no longer appear to be in place. Whether that would be a good solution now is something to investigate further.

The highway was last repaved in a project that began in 2006 and included a 15-centimetre base of insulating foam asphalt material that helped the pavement hold up this long. Some locals remember when the road was gravel and said it was better then. It’s true that a gravel road can be more easily evened out but it also requires more day-to-day maintenance.

Source: Alaska Dispatch News.

Carte montrant les régions de l’Alaska et du Canada où le thermokarst (ou cryokarst) est le plus susceptible d’apparaître avec le réchauffement climatique. (Source: University of Alaska Fairbanks)

Exemple des effets de la fonte du permafrost sur le réseau routier en Alaska (Photo: C. Grandpey)