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Le dégel du permafrost de roche dans les Alpes (2ème partie) // The thawing of rock permafrost in the Alps (part 2)

Pour étudier le comportement du permafrost de roche, des capteurs de température ont d’abord été placés à l’Aiguille du Midi en 2005. A l’époque, les scientifiques passaient leurs journées à effectuer trois forages de 10 m de profondeur dans la paroi granitique. Aujourd’hui, les données de ces nombreux capteurs montrent de quelle manière le permafrost profond est affecté par la hausse des températures. Les mesures révèlent que les changements les plus destructeurs dans le permafrost se produisent généralement à six mètres ou plus sous la surface de la roche, là où les vagues de chaleur estivales font monter la température entre -2°C et 0°C.
Le dégel du permafrost peut entraîner le détachement d’un grand volume de roche de plusieurs façons. Le plus souvent, c’est l’eau accumulée dans une fissure existante qui crée une pression hydrostatique suffisamment forte pour élargir ou briser la fissure. Dans d’autres endroits, le permafrost peut être le seul élément qui maintient deux couches de roche collées l’une contre l’autre.
Les scientifiques tentent maintenant de mieux comprendre les processus physiques qui gèrent les effondrements de parois rocheuses. Par exemple, ils essayent de savoir quelle quantité d’eau pénètre dans la roche et d’où elle vient. Pour voir quelle quantité d’eau provient de la fonte de la neige, les scientifiques teignent les différentes accumulations de neige avec des couleurs fluorescentes. Ensuite, ils utilisent différentes méthodes pour connaître le temps mis par l’eau pour traverser la roche. Si elle est très ancienne, cela peut indiquer que c’est un vieux permafrost qui est en train de dégeler.
Dans les Alpes suisses, des chercheurs collectent des données sur le permafrost à partir d’un autre laboratoire de terrain : le Cervin et ses 4 478 m d’altitude. Alertés par les chutes de pierres survenues après la canicule de 2003, les scientifiques suisses ont commencé à mettre en place un réseau de capteurs sans fil en 2006. La tâche était plus difficile que sur l’Aiguille du Midi car il n’y a pas de téléphérique pour atteindre le sommet du Cervin. Au cours des 10 années suivantes, ils ont malgré tout réussi à mettre en place un réseau de 17 types de capteurs différents qui ont permis de collecter plus de 154 millions de points de données. Installé autour des emplacements de chutes de pierres les plus fréquents, le réseau comprend des capteurs de température, des caméras, des « fissuromètres » qui mesurent l’élargissement des fissures, des inclinomètres, des capteurs GPS et des capteurs sismiques qui permettent de mesurer la formation et la fonte de la glace dans les fractures profondes à l’intérieur de la roche.
Ces mesures sur le terrain et le travail en laboratoire permettent d’élaborer des modèles informatiques pour essayer de prévoir le comportement du permafrost de roche avec la hausse des températures. Les chercheurs espèrent que cela leur permettra d’identifier les endroits les plus dangereux dans d’autres chaînes de montagnes, à des altitudes similaires.
Toutefois, ce travail prendra probablement une vingtaine d’années et il faudra beaucoup plus de données avant que de tels modèles puissent être assez fiables pour prévoir d’importantes chutes de pierres. Ces données contribueront à rendre l’escalade plus sûre sur le Cervin. Le 22 juillet 2019, deux alpinistes – un guide de haute montagne et son client – sont décédés après être tombés d’une paroi. Au moment du drame, les deux hommes se déplaçaient, encordés, à une altitude d’environ 4300 mètres.
Certaines découvertes contribuent déjà à assurer la sécurité des alpinistes. Par exemple, on sait que les chutes de pierres les plus fréquentes dans les faces nord des Alpes se produisent à une altitude plus basse et avec une fréquence plus élevée que sur les faces sud. Grâce au réseau de capteurs, les scientifiques ont identifié le moment le moins dangereux de la journée pour traverser le couloir du Goûter en été – de 9h à 10h – même si les randonneurs doivent vérifier les conditions avant d’entreprendre l’ascension du Mont Blanc.

Selon les scientifiques, le problème du permafrost dans les Alpes est beaucoup plus large et ne se limite pas aux simples parois rocheuses. Dans les Alpes françaises, il existe 947 infrastructure telles que des refuges de montagne ou des téléphériques dans les stations de ski qui sont sous la menace du dégel du permafrost. En conséquence, assurer la sécurité des Alpes et des nombreuses personnes qui les visitent sera un défi de plus en plus grand dans les prochaines années.
Source : La BBC.

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In order to study the behaviour of rock permafrost, temperature sensors were first placed at Aiguille du Midi in 2005. Back then, the scientists spent days drilling three 10m-deep boreholes in the granite wall. Now, data from numerous types of sensors is providing a clearer view of how this deep permafrost is affected by rising temperatures. The readings reveal that the most destructive changes to the permafrost are usually happening six or more meters beneath the rock surface as summer heatwaves cause the temperature there to rise to between -2°C and 0°C.

There are a few ways in which the thawing of ice can cause the detachment of a large volume of rock. Most commonly, water accumulated in an existing fracture can build hydrostatic pressure strong enough to widen or break the crack. In other places, the permafrost may be the only thing keeping two rock layers glued together.

Scientists are now trying to learn more about the physical processes involved in rockface collapses. For instance, they want to know how much water is going into rock and where it is coming from. To see what amount of the water is coming from the snow melt, scientists are dyeing the different snow packs with fluorescent colours. Next, cientists apply different methods to find out how much time the water they are collecting has spent in the rock. If it is very old, then it might indicate that ancient permafrost is now melting.

In the Swiss Alps, reserachers collect data from another remarkable permafrost field laboratory : the 4,478m-high Matterhorn. Motivated by rockfalls that occurred after the 2003 heatwave, Swiss scientists started setting up a wireless sensor network in 2006. The task was more difficult than on the French Aiguille du Midi because there is no cable car that leads to the top of Matterhorn. Over the following 10 years, however, they managed to build a network comprised of 17 different sensor types, which have allowed to gather more than 154 million data points. Built around the worst of the rockfall locations, the network includes temperature sensors, cameras, « crackmeters » that measure the widening of the fractures, inclinometers, GPS sensors and seismic sensors that help them measure the formation and melting of ice in fractures deep within the rock.

All these field measurements and laboratory experiments are contributing to computer models to help predict the behaviour of the mountain permafrost in rising temperatures. Researchers hope it will allow them to identify the most dangerous locations in any mountain range at similar altitudes.

But it could take another 20 years, and a lot more data, until such models could be good enough to forecast large rockfalls. This data would help make rock climbing safer on the Matterhorn. On July 22nd, 2019, two climbers – a mountain guide and his client – died after falling from a rock. At the time of the tragedy, the two men were moving, roped, at an altitude of about 4300 meters.

Meanwhile, some of the findings are already directly helping to keep mountaineers safe. For example, it’s known that the most frequent rockfalls in the north faces in the Alps occur at a lower elevation and with higher frequency than on the south faces. Thanks to the sensor network, scientists have identified the least dangerous time of the day for crossing the Goûter couloir in summer – from 9am to 10am – although climbers are still encouraged to check conditions before setting off.

Scientists warn that the problem about permafrost is much wider. In the French Alps, there are 947 elements of infrastructure located in the permafrost regions, from mountain huts to ski resort cable cars. Some of them were already affected by thawing. As a consequence, ensuring safety of the Alps and the many people who visit them will only be a growing challenge.

Source : The BBC.

En Suisse, le Cervin est une zone à risques pour les alpinistes (Photo: C. Grandpey)

Le dégel du permafrost de roche dans les Alpes (1ère partie) // The thawing of rock permafrost in the Alps (part 1)

On peut lire sur le site Web de la BBC un article très intéressant et bien documenté sur le dégel du permafrost et ses conséquences dans les Alpes.
En général associé aux régions polaires, le permafrost – ou pergélisol – fait référence au sol et aux matériaux rocheux qui restent gelés en permanence pendant au moins deux ans. Normalement, il se trouve sous une couche active qui alterne fonte et gel selon la saison. Le permafrost recouvre la majeure partie du sol de l’Arctique, mais on le trouve aussi à haute altitude sur nos montagnes. Il constitue la « colle »qui assure la cohésion et la stabilité des parois rocheuses des Alpes.
Dans les Alpes, le permafrost dégèle de plus en plus chaque année. On a tendance à le trouver au-dessus de 2 500 m. A cette altitude, la glace s’enfonce profondément dans les fissures de la roche solide et permet de la maintenir en place. Sans elle, les flancs des montagnes pourraient devenir instables.
Le dégel du permafrost de roche se produit à deux échelles de temps différentes. D’une part, des dégels de courte durée surviennent chaque été, mais les vagues de chaleur de plus en plus fréquentes font des ravages dans les Alpes françaises depuis 2015. Avec les étés plus chauds, la couche active, celle qui fond toujours en été, devient de plus en plus profonde chaque année. Cela signifie qu’une partie de la couche dégèle pour la première fois, ce qui peut provoquer une déstabilisation de la roche dans son ensemble.
L’autre échelle de temps est visible grâce aux données sur le long terme collectées à partir du réseau de capteurs intégrés dans la paroi rocheuse. On constate que tous les 10 ans la température moyenne au plus profond de la roche augmente de 1°C, en raison de l’approfondissement progressif du dégel estival. Ce réchauffement régulier et lent peut provoquer des chutes de pierres.
Les vieux alpinistes de Chamonix se souviennent de l’histoire de deux Allemands qui, en 1997, escaladaient la face ouest de l’Aiguille du Dru. En fin de journée, ils ont installé leur bivouac pour passer la nuit sur la corniche dans la partie haute de la paroi granitique. Jusqu’alors, leur ascension s’était déroulée comme prévu. Puis, pendant des heures, ils ont entendu des bruits inquiétants qui provenaient des profondeurs de la montagne. Ils ont appelé les secours en montagne. Peu de temps après leur évacuation par hélicoptère, un énorme éboulement d’environ 27 000 mètres cubes de roche a emporté la face ouest de Dru. Une autre importante chute de pierres en 2011 a été révélé que le coupable probable était la glace encore visible dans les fractures à l’intérieur de la roche. Cela n’a fait que confirmer que la principale cause des chutes de pierres était la dégradation de l’ancien permafrost qui remplit les fissures profondes à l’intérieur des parois.
La canicule de 2003 en Europe a provoqué de nombreuses chutes de pierres. Les scientifiques ont alors décidé de mettre en place un réseau de surveillance dans le massif du Mont Blanc, avec des observateurs humains et des caméras, ce qui a permis de collecter des données sur plus de 1 500 chutes de pierres majeures. Au cours des dernières années, le nombre d’événements importants a rapidement augmenté dans de nombreuses régions des Alpes. On craint que, dans les décennies à venir, des chutes de pierres encore plus importantes modifient radicalement les paysages dans la région.
En raison du dégel du permafrost de roche et des chutes de pierres qui en résultent, le danger se fait plus grand pour les randonneurs et les alpinistes. J’ai expliqué sur ce blog comment, en 2017, un effondrement sur le Pizzo Cengalo, à la frontière entre l’Italie et la Suisse, a déclenché une avalanche de roches et de terre qui a parcouru la vallée et tué huit personnes. D’autres événements continuent de causer des dégâts à la montagne. L’itinéraire qui a été le plus sérieusement affecté est la voie la plus facile vers le sommet du Mont Blanc, avec le fameux « couloir de la mort », un passage particulièrement dangereux. Ce tronçon a été le théâtre de plus d’une centaine d’accidents mortels depuis le début des années 1990. Au cours des derniers étés, les chutes de pierres ont été presque constantes. En juillet 2022, elles ont contraint les guides de haute montagne de Chamonix à cesser de conduire des clients sur cet itinéraire. Des études scientifiques ont montré que la température du sol dans la partie supérieure du couloir augmente de 2°C par décennie.

Source : La BBC.

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One can read on the BBC website a very interesting and well documented article about permafrost thawing and its consequences in the Alps.

Most commonly associated with the polar regions, permafrost trfers to soil and rocky material that stays frozen continuously for at least two years. Normally it lies beneath an active layer that melts and freezes depending on the season. Permafrost covers most of the soil in the Arctic. Less well known is that it can also be found on steep mountain walls. It is the frozen « glue » that helps hold the rock faces of the Alps together.

In the European Alps, more and more of it is thawing each year and it is threatening the very mountains it is found in. Permafrost in the Alps tends to be found above 2,500m where it runs deep into cracks in the solid rock, helping to glue them together. Without it, the mountainsides can become unstable.

The thawing of rock permafrost is happening on two different timescales. On the one hand, short-term thaws occur each summer, but heatwaves, which have been more frequent in this part of the French Alps since 2015, are taking their toll. With the warmer summers, the active layer, the one that is always thawing in the summer, is becoming deeper every year. This means that part of the layer now thaws for the first time ever, which can provoke destabilisation in the rock.

The other timescale can be seen through the long-term data collected from the sensor network embedded in the rockface. It shows that every 10 years the average temperature deep inside the rock has increased by 1°C, due to the gradual deepening of the summer thaw. This steady and slow warming can also provoke rockfalls.

Older climbers from Chamonix still remember an anecdote about two Germans who in 1997 were  climbing on the west face of Aiguille du Dru. At the end of the day, they settled to spend the night on the ledge in the upper part of the granite wall. Up to this point their ascent had gone according to plan. Then, for hours they listened to frightening sounds coming from the depths of the mountain. They got woried and called the mountain rescue service in the morning. Shortly after the helicopter lifted climbers from the wall, a massive rockfall of about 27,000 cubic metres in volume, swept down the Dru west face. Another massive rockfall in 2011 revealed that the probable culprit was the remains of ice that could be seen beneath the fracture. It only confirmed that the main cause of unusually large rockfalls was the degradation of ancient permafrost that fills the cracks deep inside the walls.

The European heat wave in 2003 triggered numerous rockfalls. Scientists then decided to set up a monitoring network in the Mont Blanc massif using human observers and cameras, which has enabled them to collect data from more than 1,500 larger rockfalls. In the last few years, the number of more significant events has been rapidly increasing in many parts of the Alps. There are fears that, in the coming decades, even larger rockfalls will drastically change the landscape of the mountains in the region.

As a consequence of the thawing rock permafrost and the ensuing rockfalls, the danger for hikers and mountaineers is growing too. I explained on this blog how, in 2017, large rockfalls from Pizo Cengalo, on the border of Italy and Switzerland, triggered an avalanche of rock and dirt that travelled down the valley, killing eight people. More events continue to cause damage to the mountain. The route that was most seriously affected was the easiest path to the top of Mont Blanc, with the famous, but extremely dangerous « death couloir ». This section of the so-called Goûter route up the mountain has been the scene of more than a hundred fatal incidents since the start of the 1990s. During the last few summers, flying rocks have been an almost constant occurrence. In July 2022, they forced mountain guides from Chamonix to stop taking clients on this route. Scientific research has shown that the ground temperature in the upper part of the couloir is increasing at a rate of 2°C per decade.

Source : The BBC

 

Aiguille du Midi. La roche restera-t-elle assez solide pour suporter les pylônes du formidable téléphérique qui permet d’accéder au sommet? (Photo: C. Grandpey)

Eruption de La Soufrière de Saint-Vincent: pas de danger immédiat // Eruption of St Vincent’s La Soufriere: no immediate danger

L’éruption de La Soufrière continue à Saint-Vincent-et-les Grenadines avec une activité fumerollienne, l’expansion du nouveau dôme et l’augmentation de l’activité sismique. L’île reste en alerte Orange.

Dans une interview, le responsable de l’équipe scientifique de l’UWI, le Dr Thomas Christopher, s’est montré plutôt rassurant sur l’évolution l’éruption en cours. Parlant des effondrements, il a expliqué que tant que le dôme grossira lentement, il n’y aura pas d’effondrement majeur car il y aura moins d’instabilité. Cependant, si la vitesse de croissance vient à augmenter, il y aura un risque plus important d’effondrement. La surveillance du nombre d’effondrements peut être un excellent moyen de savoir à quelle vitesse le dôme se développe. Le Dr Christopher a ajouté que l’apparition d’effondrements n’était absolument pas le signe d’une éruption explosive ; c’est juste une indication que le dôme est en train de croître.

Le Dr Christopher a expliqué que les informations recueillies sur la sismicité, le dégazage et le volume du dôme donnent à l’équipe scientifique des indications sur le comportement du volcan et comment peut évoluer la situation. Un problème est qu’il n’y a pas d’équipement de contrôle permanent du dégazage sur l’île.

Les dernières mesures montrent que le nouveau dôme a un volume d’un peu moins de 6 millions de mètres cubes, ce qui signifie qu’il a grossi d’un million de mètres cubes en 12 jours. En moyenne, il ajoute environ 1 million de mètres cubes tous les huit jours,. Cela montre qu’il y a un léger ralentissement de la croissance, mais ce n’est pas suffisant pour dire qu’il y a un changement dans le comportement du système volcanique. Le Dr Christopher souhaite qu’il y ait des mesures plus fréquentes pour voir comment l’éruption progresse.

Au vu de la situation actuelle, le danger n’a pas augmenté pour la population à proximité immédiate dans la mesure où le dôme reste confiné à l’intérieur du cratère. L’éruption ne menace pas la vie des personnes qui vivent sur les basses pentes du volcan. Le seul danger serait pour ceux qui décident de monter au sommet et de descendre dans le cratère. Le Dr Christopher ajoute que les personnes sur les flancs du volcan ne sont pas plus en danger qu’elles ne l’étaient au début de l’éruption.

Source: News 784.

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The eruption of La Soufriere volcano on St Vincent and the Grenadines continues with fumarolic activity, expansion of the new dome, and increased seismic activity. The country remains on Orange Alert.

In an interview, UWI lead scientist Dr Thomas Christopher was rather reassuring about the current eruption. Speakibg about rockfalls, he said that if the dome grows slowly, there will not be constant rockfalls since there will be less instability. However, if the growth rate were to pick up naturally, there would be more rockfalls. Monitoring the rate of rockfall can be an excellent way to tell how fast the dome is growing. Dr Christopher added that the occurrence of rockfalls does not indicate an explosive eruption of any kind; it merely tells us the dome is growing.

Dr Christopher explained that the information collected from the earthquakes, degassing, and dome volume gives the scientific team a clear idea of what the volcano is doing and what may occur. One problem is that there is no permanent degassing equipment on the island.

The latest survey shows that the new dome is just under 6million cubic metres, which means it added one million cubic metres in 12 days. On average it was adding about 1 million cubic metres every eight days, so there is a slight slowing of the rate, however that is not significant to say there is a change in the behaviour of the system. Dr Christopher wishes there would be more frequent measurements to see how the eruption is progressing

Based on the volcano’s configuration and how the eruption is progressing, the danger has not increased to the population in the immediate vicinity since the dome is contained. The eruption is not threatening the lives of the people who are living on the lower flanks of the volcano right now. The only danger would be to those who decide to go up at the summit, and down into the crater. Dr Christopher says the people on the volcano’s flanks are in no more danger than they were at the start of the eruption.

 Source: News 784.

Source : UWI

Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion)

drapeau francaisVoici une synthèse du bilan d’activité dressé par l’Observatoire du Piton de la Fournaise le 25 avril 2015 :

Les séismes volcano-tectoniques superficiels (entre 600 et 1500 m au-dessus du niveau de la mer à l’aplomb du sommet – magnitude inférieure à 0.83) se répartissent sur deux périodes :  .

(1) du 16 au 24 février 2015, l’activité demeure relativement soutenue.
(2) du 25 février au 23 avril, l’activité est très calme avec 6 séismes en 41 jours.

S’agissant des séismes volcano-tectoniques profonds (entre 1 et 7 km sous le niveau de la mer à l’aplomb du sommet – magnitude inférieure à 1.4), 353  événements ont été détectés à ce jour, entre le 16 et le 24 avril. (Les séismes « profonds » précédents étaient localisés sous le flanc est).

L’essaim de séismes profonds enregistré actuellement est comparable aux événements de janvier 2004 ou juin 2009. A noter que dans le premier cas (tout comme en 2007) les séismes profonds apparaissent suite à une éruption latérale. En juin 2009 cette activité survient 6 mois après une éruption et 5 mois avant la suivante.

Un nombre important d’éboulements sommitaux de petit volume (32/jour en moyenne) est détecté au sein du cratère Dolomieu. Cette activité est en augmentation par rapport aux mois précédents.
Depuis la fin de l’éruption de février l’inflation du cône terminal a repris depuis la base du cône sommital jusqu’au sommet (entre 2000 m et le sommet). Cette évolution serait en liaison avec une source d’inflation située aux alentours de 1500 m sous le cratère Dolomieu.

S’agissant des gaz, le flux de SO2 se situe au-dessous ou proche du seuil de détection.
Tendance à l’augmentation du H2S et du CO2

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drapeau anglaisHere is a summary of the activity report released by the Observatory on April 25th, 2015:

Shallow volcano-tectonic earthquakes (between 600 and 1500 metres above sea level neneath the summit – magnitude less than 0.83) occurred over two distinct periods.
(1) from 16 to 24 February 2015, activity remained relatively elevated.
(2) from 25 February to 23 April, activity was very quiet with 6 earthquakes in 41 days.
As far as deep volcano-tectonic earthquakes (between 1 and 7 km under the sea level at the base of the summit – magnitude less than 1.4) are concerned, 353 events were detected to date, between 16 and 24 April . (The previous “deep”earthquakes were located under the eastern flank).
The swarm of deep earthquakes currently registered is comparable to the events of January 2004 or June 2009. Note that in the first case (as in 2007) the deep earthquakes occurred following a lateral eruption. In June 2009 this activity occurred six months after an eruption and 5 months before the next.

A significant number of small volume summit rockfalls (32 / day on average) was detected in the Dolomieu crater. This activity has increased compared to previous months.

Since the end of the February eruption, inflation of the cone has resumed from the base of the summit cone to the summit (between 2,000 m and the top). This might be in conjunction with a source of inflation located around 1500 m below the Dolomieu crater.

As for gases, the SO2 flux is below or near the detection limit.
H2S and CO2 tend to increase.