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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)

Séismes lents en Nouvelle Zélande // Slow-motion earthquakes in New Zealand

J’ai appris à me méfier de Wikipedia qui diffuse parfois des informations inexactes, mais la définition d’un séisme lent qui est proposée me semble intéressante. Selon l’encyclopédie collective, « un séisme lent (SSE, pour slow slip event) est un déplacement discontinu semblable à celui d’un séisme classique, mais qui libère l’énergie élastique en plusieurs heures ou plusieurs jours au lieu de quelques minutes pour un séisme ordinaire. Les séismes lents ont d’abord été détectés par la mesure des déplacements et déformations. »

On peut lire aussi : « Les séismes lents correspondent à des phases transitoires de glissement lent et asismique le long des failles de subduction, à des profondeurs généralement plus importantes que les grands séismes. Les séismes lents peuvent atteindre une magnitude supérieure à M 7 et se déclenchent assez régulièrement. Grâce au déploiement de réseaux denses d’observation par GPS, des séismes lents ont pu être observés le long de nombreuses zones de subduction, notamment en Nouvelle-Zélande, au Japon, aux Cascades, au Mexique et en Équateur. »

En lisant la presse néo-zélandaise, on apprend que les stations GNSS de GeoNet le long de la côte sud de la région de Hawkes Bay et au nord de Gisborne se sont déplacées vers l’est de 1 à 2 cm depuis le début de 2023. Cela montre qu’un séisme lent est en cours au niveau de la zone de subduction de Hikurangi au large de la côte est de l’île du Nord. La quantité de mouvement de glissement lent au cours des 30 derniers jours a libéré une énergie équivalente à un tremblement de terre de M 7,0. Les scientifiques estiment que le déplacement sur la zone de subduction pendant l’événement a atteint 7 ou 8 cm au cours des deux dernières semaines.
Un autre épisode de séisme lent au large de Hawkes Bay a déjà été observé en 2022. En plus de l’événement de séisme lent, deux petits essaims sismiques ont été enregistrés dans la région, avec des magnitudes allant de M 1,0 à M 3,5. Ils sont probablement liés au séisme lent et sont vraisemblablement causés par des variations de contraintes dans la croûte terrestre.
Un autre séisme lent sous la région de Manawatu a commencé au début de 2022. Il n’a surpris personne car ces événements se produisent environ tous les cinq ans.
Les scientifiques de GeoNet ont récemment déployé de vastes réseaux temporaires de capteurs pour détecter ces séismes lents et toute activité sismique associée. Un géophysicien de GNS Science explique que les séismes lents sont un excellent rappel que la Nouvelle-Zélande se trouve à la frontière de plaques tectoniques très actives.
Source : New Zealand Herald, GeoNet.

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I have always been wary of Wikipedia, which sometimes disseminates inaccurate information, but the definition of a slow-motion earthquake, or slow slip event (SSE), that is suggested seems interesting to me. According to the collective encyclopedia, « a slow slip event is a discontinuous movement similar to that of a conventional earthquake, but which releases the elastic energy in several hours or several days instead of a few minutes for an ordinary earthquake. Slow earthquakes were first detected by measuring displacements and deformations. »
We can also read: « Slow earthquakes correspond to transient phases of slow and aseismic sliding along subduction faults, at depths generally greater than large earthquakes. Slow earthquakes can reach a magnitude greater than M 7.0 and occur quite regularly. Thanks to the deployment of dense GPS observation networks, slow earthquakes have been observed along many subduction zones, including New Zealand, Japan, the Cascades, Mexico and Ecuador. »

Reading the New Zealand newspapers, we learn that GeoNet’s GNSS stations along the southern coast of the Hawkes Bay area and north of Gisborne have shifted eastward by 1 – 2 cm since the start of 2023, This indicates that a slow-motion earthquake is underway on the Hikurangi subduction plate boundary offshore the North Island’s east coast. The amount of slow slip movement during the last 30 days has released energy equivalent to an M 7.0 earthquake. Scientists estimate that the amount of movement on the subduction zone during the current event now amounts to 7 or 8 cm over the last couple of weeks.

Another large slow slip event offshore Hawkes Bay had already been observed in 2022. In addition to the slow slip event, two small seismic swarms have been recorded in the region, with magnitudes ranging from M 1.0 to M 3.5. These earthquakes are likely related to the slow slip event,and are probbly caused by changes in stress in the Earth’s crust.

Another slow-motion earthquake beneath the Manawatu region started up at the beginning of 2022. It was expectedas these events occur approximately every five years.

GeoNet scientists have recently deployed large, temporary networks of sensors to detect these slow slip events, and any related seismic activity. A GNS Science geophysicist explaines that slow-slip events are a great reminder that New Zealand is located on a very active tectonic plate boundary.

Source : New Zealand Herald, GeoNet.

 

Schéma montrant le mouvement sur la zone de subduction Hikurangi (code couleur en centimètres) au cours des séismes lents depuis la mi-décembre 2022. Les flèches blanches montrent le déplacement horizontal des stations GNSS au cours de la même période. (Source : GeoNet)

Un système automatique d’alerte éruptive sur l’Etna (Sicile) // An automatic eruptive alert system on Mt Etna (Sicily)

Selon la presse sicilienne, un système automatique destiné à alerter la population en cas d’éruption a été testé avec succès sur l’Etna  pendant 8 ans, de 2008 à 2016. Il a pu détecter 57 des 59 épisodes éruptifs une heure à l’avance. Basé sur un réseau de capteurs acoustiques, le système a été mis au point par un groupe de scientifiques de l’Université de Florence. Les résultats des tests ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research.
Les scientifiques ont placé des capteurs sonores à environ 6 kilomètres du plus haut volcan actif d’Europe. Ces capteurs sont capables d’envoyer des signaux d’avertissement par le biais de messages et de courriers électroniques. À l’aide de ce système, le gouvernement italien a pu mettre au point en 2015 un plan d’alerte prêt à être déclenché une heure avant une éventuelle éruption.

Les chercheurs expliquent que les volcans génèrent des ondes sonores de basse fréquence qui ne peuvent pas être entendues par l’oreille humaine avant une éruption. Ces infrasons peuvent parcourir des milliers de kilomètres à l’intérieur du volcan et sont plus étroitement liés à une éruption que les ondes sismiques.
L’un des scientifiques a fait remarquer que la plupart des 1 500 volcans actifs dans le monde ne sont pas surveillés en temps réel. L’étude des ondes sismiques liées aux mouvements du magma est souvent insuffisante ; elle devrait être accompagnée d’une alerte automatique capable d’accélérer les procédures et réduire les risques. Après les premiers tests positifs sur l’Etna, les capteurs seront également testés sur d’autres volcans. L’objectif est de créer un réseau mondial de surveillance.

Source : Presse sicilienne.

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According to the Sicilian press, an automatic system intended to alert the population in the event of an eruption has been successfully tested for 8 years on Mount Etna, from 2008 to 2016. It was able to detect 57 of the 59 eruptive episodes one hour in advance. Based on a network of acoustic sensors, the system was developed by a group of scientists from the University of Florence. The test results were published in the Journal of Geophysical Research.
Scientists set up sound sensors about 6 kilometres from the highest active volcano in Europe. These sensors are capable of sending warning signals through messages and emails. Using this system, the Italian government could develop in 2015 an alert plan ready to be triggered one hour before an eruption.
The researchers explain that volcanoes generate low frequency sound waves that can not be heard by the human ear before an eruption. These infrasounds can travel thousands of kilometres inside the volcano and are more closely related to an eruption than the seismic waves.
One of the scientists pointed out that most of the 1,500 active volcanoes in the world are not monitored in real time. The study of seismic waves related to the movements of magma is often insufficient; it should be accompanied by an automatic alert capable of speeding up procedures and reducing risks. After the first positive tests on Mt Etna, the sensors will also be tested on other volcanoes. The goal is to create a global surveillance network.
Source: Sicilian newspapers.

Photo: C. Grandpey

Yellowstone : Le Steamboat Geyser déconcerte les scientifiques // Steamboat Geyser puzzles the scientists

Le Steamboat Geyser dans le Parc National de Yellowstone inquiète les scientifiques qui se posent beaucoup de questions après sa huitième éruption depuis le mois de mars. Elle s’est produite à 9h04 le 4 juin 2018 et a propulsé de l’eau bouillante à plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Le geyser a ensuite laissé échapper de volumineux panaches de vapeur.
Le Steamboat Geyser se manifeste très rarement, contrairement au Vieux Fidèle qui est très régulier. Sa dernière grosse éruption remonte à 2014. Les scientifiques ne savent pas pourquoi le geyser connaît subitement ce regain d’activité. Il se peut qu’un petit séisme ait ouvert un nouveau passage à la vapeur suchauffée qui fait jaillir l’eau à la surface. Il se peut aussi que la source magmatique ait subi une modification à la verticale du Steamboat. Les scientifiques prévoient de le surveiller plus activement et de mieux l’étudier pour comprendre ce qui a provoqué le changement soudain de son comportement. Ainsi, les géologues de l’Université de l’Utah ont mis en place une série de capteurs sismiques autour du geyser pour enregistrer les vibrations pendant les éruptions. Ils espèrent obtenir un modèle du réseau d’alimentation du geyser en mesurant les ondes sonores qui le traversent.
Les éruptions d’un geyser sont en surface les expressions de la libération de la pression dans le sous-sol. Au fur et à mesure que l’eau s’écoule dans le sol, elle se rapproche de la roche chauffée par le magma et se transforme en vapeur. Ce processus crée de l’eau surchauffée et sous pression qui se trouve piégée sous la surface de la Terre. Finalement, cette eau bouillante et cette vapeur rassemblent assez de pression pour surmonter la pression de l’eau qui les surmonte. Elles sont brusquement expulsées et donnent naissance à une éruption spectaculaire.
Les autorités du Parc conseillent aux personnes qui ont l’intention de se rendre à Yellowstone de prévoir la visite du Steamboat Geyser vers le 11 ou 12 juin, soit sept à huit jours après la dernière éruption.

Source: Yellowstone Volcano Observatory, Yellowstone National Park.

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The Steamboat Geyser in Yellowstone National Park is puzzling scientists after it erupted for the eighth time since March. The most recent eruption occurred at 9:04 a.m. on June 4th, 2018 and spewed boiling water several tens of metres into the air, followed by hours of steam plumes coming out of the geyser basin.

Steamboat Geyser, unlike the regular Old Faithful Geyser, erupts very infrequently. The last time it came to life was in 2014. Scientists are unsure why all of a sudden the geyser is experiencing a string of eruptions. Perhaps a small earthquake caused a more open flow path from the heated steam and water to the surface. Perhaps there is an increased magma source under Steamboat. Experts are unsure of the reason and plan to actively monitor and study the geyser to better understand what prompted the sudden change in its behaviour. Geologists with the University of Utah set up an array of seismic sensors across the geyser to capture the rumbling during eruptions. Their hope is to reconstruct the plumbing of the geyser by measuring the sound waves as they travel through the geyser up to the sensors.

Geyser eruptions are surface expressions of pressure release from the subsurface. As water trickles down into the soil and rocks in the ground, it continues to travel closer to heated rock and magma and becomes heated and turned to vapour. This process creates superheated and pressurized water to be trapped far below Earth’s surface. Eventually, there is enough boiling water and steam to overcome the overburden pressure of rock and water above. When this happens, the contained boiling water and steam is suddenly released in a dramatic eruption.

The park authorities say that if you plan to visit Yellowstone National Park, it is advisable to plan a visit to Steamboat around June 11th or 12th, seven to eight days after the latest eruption.

Source: Yellowstone Volcano Observatory, Yellowstone National Park.

Photo: C. Grandpey