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Le dégel du permafrost cause des dégâts en Alaska // Permafrost thawing causes damage to Alaska

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, la hausse des températures et la fonte du permafrost qu’elle entraîne causent de graves dégâts  aux routes et aux infrastructures dans l’Arctique.

En Alaska, les ingénieurs des Ponts et Chaussées sont confrontés à une longue liste de projets de plus en plus urgents et de plus en plus coûteux tels que des pistes d’aéroports dégradées, des routes déformées et même une masse de matériaux de près de deux kilomètres de longueur qui glisse le long d’une pente et menace une route.
Une étude publiée par les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences en 2016 a estimé que les impacts climatiques sur les infrastructures publiques en Alaska s’élèveront à environ 5 milliards de dollars d’ici la fin du siècle.
Parmi les projets les plus urgents, il y a une piste d’aéroport en très mauvais état à Point Hope, dans le nord-ouest de l’Alaska. Au cours des cinq dernières années, l’Océan Arctique a rogné une quinzaine de mètres de la zone de sécurité – nécessaire en cas d’urgence – à l’extrémité de la piste. Les travaux de réparation devraient coûter 17 millions de dollars et se terminer d’ici 2020.
Un autre exemple d’érosion concerne la rivière Noatak qui menace la piste de la bourgade du même nom. L’érosion, due à la fonte du pergélisol, commence à ronger la route qui conduit à l’aéroport. Il est prévu de déplacer cet aéroport à environ 2,5 kilomètres d’ici 2020, pour un coût estimé à environ 25 millions de dollars.
Les températures plus chaudes ont accéléré le glissement d’une énorme masse de glace, d’eau, de rochers et d’arbres vers la Dalton Highway, une route de 666 kilomètres qui traverse le nord de l’Alaska. Elle a été construite pour servir de route d’approvisionnement pour l’oléoduc trans-Alaska en 1974 et est parallèle à ce dernier. La masse de matériaux de près de deux kilomètres de long glisse vers la route comme le ferait un glacier à raison d’environ 4,50 mètres par an. En 2017, cette masse se trouvait à moins de 30 mètres de la route. L’État a alors commencé à dévier une partie de la route et à la construire près de deux kilomètres de plus loin. Pendant la construction, les ouvriers ont installé une couche de matériau isolant, puis établi la route sur l’isolant afin de prévenir les impacts sur le permafrost et le garder à une température suffisamment basse pour qu’il ne fonde pas..
Source: Anchorage Daily News.

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As I put it many times before, the increase in temperatures and the ensuing melting of permafrost are causing heavy damage to roads and infrastructures in the Arctic, and more particularly in Alaska.

Alaska transportation engineers are facing a long list of increasingly urgent and costly public projects such as imperilled runways, warped roads and even a nearly two-kilometre-long mass of frozen debris sliding toward a highway.

A study published by the Proceedings of the National Academy of Sciences in 2016 estimated that climate impacts to public infrastructure in Alaska will total about $5 billion by century’s end.

Among the projects is an eroding runway in Point Hope in Northwest Alaska. The Arctic Ocean over the last five years has chewed off about 15 metres of safety area at one end, needed by planes for emergencies. The repair work is expected to cost $17 million and be done by 2020.

Another example of erosion is the Noatak River which is threatening the runway in Noatak. Erosion there, due to the thawing permafrost, is starting to eat away the road to the airport. The plan is to move that airport about 2.5 kilometres away, by 2020, at an estimated cost of about $25 million.

Warmer temperatures have accelerated the sliding of a giant mass of ice, water, rocks and trees toward the Dalton Highway. The nearly two-kilometre-long frozen debris lobe has been sliding toward the highway like a glacier at about 4.5 metres annually. In 2017, it was within 30 metres of the road. The State last year began moving a nearly 2-kilometre-long section of highway farther away from the debris lobe. During construction, workers put insulation down, then built the road on top of the insulation in order to prevent impacts to the permafrost, to help keep it colder.

Source: Anchorage Daily News.

Recherches sur l’impact du dégel du permafrost sur le réseau routier en Alaska (Photos: C. Grandpey)

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)

 

Islande: Fermeture de route autour du Myrdalsjökull // Iceland: Road closure around Myrdalsjökull

drapeau-francaisTrès étrange : Comme je l’ai écrit auparavant, la sismicité au niveau du Katla est en baisse depuis samedi. Malgré cela, la Protection Civile a décidé ce même jour de fermer la route qui conduit au glacier Sólheimajökull et cette route est restée fermée hier dimanche. Il était également interdit de s’aventurer sur le glacier. D’après la police du sud de l’Islande, la situation sera réexaminée ce lundi.

Il est demandé aux touristes de ne pas camper entre Skógar et Dyrhólavegur, ainsi qu’entre l’entrée est de Vík et la rivière Kúðafljó.

Source : Iceland Review.

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drapeau-anglaisVery strange indeed : As I put it before, seismicity on Katla volcano has been declining since Saturday. Despite the decrease, the department of Civil Protection closed the road to Sólheimajökull glacier on Saturday and the road was also closed yesterday Sunday. It is forbidden to walk onto the glacier. According to South Iceland police the situation will be assessed again on Monday.

People are also asked not to camp anywhere between Skógar and Dyrhólavegur and not from the east edge of the town of Vík to Kúðafljó river.

Source : Iceland Review.

myrdals-blog

Vue du Sólheimajökull (Photo: C. Grandpey)

Cerro Machín (Colombie): Une histoire de volcan et de tunnels…

drapeau francaisEn lisant la presse colombienne, on apprend qu’un nouveau système de tunnels au col Alto de La Línea, dans la Cordillère Centrale, va ouvrir une voie de logistique essentielle pour ce pays et le Venezuela voisin. Le problème est que cette infrastructure sera proche du Machín, un volcan potentiellement actif.
Le gigantesque projet comprend deux grands tunnels de 8,8 et 8,6 km de long, 21 tunnels plus courts et 29 viaducs dont la longueur totale sera de 6,8 km. Le premier des principaux tunnels, qui sera le plus long tunnel routier d’Amérique latine, devrait être achevé au milieu de l’année 2014.
En regardant une carte, on s’aperçoit que dans la province de Tolima la route passe à six kilomètres du volcan Machin, l’un des volcans les plus dangereux de Colombie, qui est entré en éruption six ou sept fois au cours des 10 000 dernières années. L’éruption la plus récente a eu lieu il y a environ 800 ans.
La carte à risques élaborée par l’INGEOMINAS en 1998 a été revue et étendue en 1999, 2000 et 2003. Elle recommande de prendre en compte les dangers posés par le volcan dans les décisions concernant «les projets stratégiques à moyen et long terme, en particulier pour les routes. » Le tunnel de La Línea et le volcan Machín sont distants à vol d’oiseau de 15 km seulement. Si le volcan entre en éruption, le tunnel se retrouvera très probablement sans route de part et d’autre !
Selon les volcanologues colombiens, même la plus petite éruption du Machín serait plus destructrice que l’éruption du volcan Nevado del Ruiz, à 45 km au nord-est, qui en Novembre 1985, a détruit la ville d’Armero, tuant 22 000 de ses 28 000 habitants et faisant plus de 5 000 blessés. Un scientifique a déclaré : « Les éruptions normales du Machín peuvent produire plusieurs kilomètres cubes de matériaux et les plus grandes ont atteint environ 20 km3.  » Si une éruption majeure se produit, un million de personnes sont susceptibles d’être directement affectées, avec un relogement permanent de la population loin de la zone à risques. Les régions de l’ouest et du centre du pays seraient complètement isolées. Trois zones agricoles importantes seraient détruites : Cajamarca, une partie de la province de Quindio, et la vallée d’irrigation de Tolima. Les villes à proximité pourraient être recouvertes d’une couche de cendre d’au moins cinquante centimètres d’épaisseur.
Les autorités espèrent apparemment que le volcan va rester calme pendant de nombreuses années. C’est un peu comme jouer à la roulette russe, avec une épée de Damoclès au- dessus de leurs têtes !

Si je me réfère à mon blog, je remarque que l’on a enregistré une hausse de la sismicité sur le Machin le 17 septembre 2010 avec 140 événements volcano-tectoniques (d’une magnitude pouvant atteindre M 1,8) détectés au sud et au sud-ouest du dôme principal, à des profondeurs allant de 2 à 4 km. D’autre part, le 10 février 2013, l’INGEOMINAS a diffusé un bulletin spécial précisant qu’un accroissement de la sismicité était observé sur le Cerro Machín, avec un essaim de plus de 210 événements. Parmi eux, les sismos ont enregistré une secousse de M 2,9 à une profondeur de 4,7 km qui a été ressentie par la population… No comment!

 

drapeau anglaisWhen reading the Colombian press, we learn that a new system of tunnels at the Alto de La Línea mountain pass in Colombia’s central Cordillera mountain range will open up a key logistics route for this country and neighbouring Venezuela. The problem is that this infrastructure will be close to the Machín, a potentially active volcano.

The gigantic project includes two main tunnels, 8.8 and 8.6 km long, as well as 21 short tunnels and 29 viaducts that will total 6.8 km in length. The first of the main tunnels, which will be the longest road tunnel in Latin America, is to be completed by mid-2014.

Looking at a map, one realises that in the province of Tolima, the road passes six kilometres from the Machín volcano, one of Colombia’s most dangerous volcanoes, which has erupted six or seven times in the past 10,000 years. The most recent eruption occurred around 800 years ago.

The hazards map drawn by INGEOMINAS in 1998 was amplified in1999, 2000 and 2003.

It recommends that the hazards posed by the volcano be taken into account in decision-making on “strategic medium and long-term plans, especially roads.” The La Línea tunnel and the Machín volcano are 15 km apart as the crow flies. If the volcano erupts, there is little doubt the tunnel will be left without a road.

According to Colombian volcanologists, even the smallest eruption by Machín would be larger than the eruption of the Nevado del Ruiz volcano, 45 km to the northeast, which in November 1985 destroyed the town of Armero, killing 22,000 of its 28,000 inhabitants and leaving over 5,000 injured. Said one scientist: “Machín’s normal eruptions can cover several cubic kilometres. And the big ones have been approximately 20 km3.” Should a major eruption occur, one million people might be directly affected with the permanent relocation of the population from the area at risk. The western and central parts of the country would be completely cut off. Three important farming areas would be destroyed: Cajamarca; part of the province of Quindío; and the Tolima valley irrigation district. Nearby towns would be covered with a layer of ash at least half a metre thick

The authorities are apparently hoping the volcano will be calm for many more years. It’s a bit like playing Russian roulette, with a Sword of Damocles above their heads.

Referring to my weblog, I notice that increased seismicity was recorded on Machin volcano on September 17th 2010. About 140 volcano-tectonic earthquakes (up to M 1.8) were located S and SW of the main lava dome at depths of 2-4 km. Besides, on February 10th 2013, INGEOMINAS released a special bulletin indicating that seismicity of Cerro Machín had increased with a seismic swarm of more than 210 events. Among them, seismographs detected an M 2.9 event at a depth of 4.7 km that was felt by the population… No comment!

Machin-blog

Le Cerro Machín, un volcan potentiellement actif.  (Crédit photo: Smithsonian Institution)