Lorsque l’eau pénètre dans les crevasses rocheuses du pergélisol, elle transporte la chaleur en profondeur, où elle provoque le dégel de la roche gelée. Des chercheurs de l'Institut de recherche sur la neige et les avalanches (SLF) du WSL ont étudié à l'aide d'un exemple très médiatisé quels processus déstabilisent les roches jusqu'à leur effondrement.
Le 13 juin 2023, un pilier rocheux indépendant s'est effondré sur le Hörnligrat, la voie d'accès la plus importante au Cervin. Environ 20 mètres cubes de roches sont tombés ; heureusement, personne n'a été blessé. Depuis des années, l'eau s'infiltrait dans la roche sous le pilier lors de la fonte des neiges, dégelant temporairement puis fragilisant la roche, la déstabilisant ainsi progressivement.
«Le changement climatique accélère ces processus, qui sont désormais à l'origine de la fréquence croissante des chutes de pierres dans le pergélisol des hautes Alpes», explique Samuel Weber, chercheur au SLF.
Les chercheurs ont observé et mesuré le pilier rocheux pendant neuf ans. Leur équipement le plus important dans ce travail était un récepteur GNSS.
Grâce à son aide, les chercheurs ont pu enregistrer chaque mouvement du pilier au millimètre près. Ils ont comparé cette série de mesures avec des signaux sismiques, des images accélérées et des enregistrements laser, entre autres. À partir d'échantillons de roche prélevés dans le Hörnligrat, ils ont étudié le pilier rocheux en laboratoire dans le cadre d'un projet international.
« Le dégel du pergélisol réduit considérablement l'angle de friction critique auquel une masse rocheuse commence à se déplacer », explique Weber. Il a transféré ses découvertes sur un modèle informatique. Ce fut un succès, car la simulation reproduisait les mouvements mesurés sur le Cervin un à un.
La recherche est publiée dans la revue Dynamique de la surface terrestre.
Réaction en chaîne dans la roche
Trois effets exacerbent l’instabilité. En raison du changement climatique, la glace du permafrost qui scellait auparavant la roche fond. Cela permet à l’eau de pénétrer plus profondément, exerçant une pression sur la roche.
Dans le même temps, l’eau provoque des températures plus chaudes sous terre. Il s’agit d’une réaction en chaîne, car elle provoque un dégel encore plus rapide du pergélisol et de la glace, ce qui permet à l’eau et donc à la chaleur de pénétrer encore plus profondément.
« Cela réduit également la friction au point de fracture jusqu'à 50 %, ce qui affaiblit encore davantage la roche », explique Weber.
Dix jours avant l'effondrement
L'interaction de ces effets s'est révélée de manière spectaculaire sur le Hörnligrat. Le pilier rocheux s’incline lentement depuis des années, et ce processus s’accélère à partir de 2022.
« Des photographies en accéléré documentent une accélération visible au cours des dix jours précédant l'effondrement de juin 2023 », explique Weber. Dans le même temps, trois sismomètres situés à proximité ont fourni des preuves de la dynamique de l'effondrement imminent.
« Les données météorologiques et les températures dans le permafrost indiquent que l'infiltration d'eau a provoqué un dégel rapide et à court terme du sous-sol et a joué un rôle majeur dans l'événement », précise Weber.
Afin de mieux évaluer le risque de glissements de terrain dans le pergélisol, Weber souhaite en savoir plus sur l'interaction entre la température, l'eau et la glace dans la roche gelée et sur ses effets mécaniques. Pour ce faire, il a besoin de plus de données. « Nous nous concentrons désormais sur le rôle de l'eau et combinons pour cela différentes méthodes de mesure. »
