Le domaine périglaciaire désigne les zones soumises à des conditions climatiques froides, non glaciaires, où l’action du gel et des alternances de gel et de dégel joue un rôle déterminant. On distingue :
- Le sol affecté par le gel intermittent (journalier et/ou saisonnier) : tranche supérieure du sol gelant pendant l’hiver, et dégelant lors du printemps et de l’été suivant. La profondeur varie selon l’intensité et la durée du gel, de quelques centimètres à 3 ou 4 mètres. Synonymes : gélisol.
- Le pergélisol (gel permanent) : horizon de subsurface d’épaisseur variable (de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres), gelé en permanence ou qui ne dégèle pas pendant au moins une année entière. Le sommet de la tranche gelée (appelé toit du pergélisol) est généralement surmonté d’un horizon affecté par un dégel estival limité – la couche active – de quelques centimètres à quelques mètres, épaisseur selon les années. Le flux géothermique (d’environ 1-3°C par 100 m) limite le gel à la base du pergélisol (fig. 1).
Le pergélisol, un phénomène thermique
Le pergélisol (ou permafrost en anglais) est un phénomène purement thermique, qui affecte tous les types de roches ou de sédiments. Le mot « glace » n’apparaît volontairement pas dans la définition : il n’y a en effet pas forcément de la glace dans le pergélisol! De plus, un pergélisol étant par définition essentiellement « caché » sous la surface du sol, il est très rare de pouvoir l’observer directement. Des formes du paysage comme les glaciers rocheux trahissent néanmoins sa présence (fiche pergélisol 4.1).
Où trouve-t-on du pergélisol ?
Le pergélisol se retrouve à haute latitude (pergélisol circum-polaire, fig. 2) et à haute altitude (pergélisol de montagne). Il recouvre environ 13 à 18 % de la surface terrestre émergée (essentiellement en Alaska, au Canada et en Sibérie). Le pergélisol circum-polaire occupe de vastes étendues dans la toundra (fig. 3) et dans les forêts boréales (taïga) (fig. 4).
Dans les Alpes suisses, le pergélisol se retrouve en moyenne au-dessus de 2’500 m d’altitude environ et concerne potentiellement 4 à 5% du territoire, une surface deux fois plus grande que celle couverte par les glaciers (fiche pergélisol 1.7). La couche active est de l’ordre de 2 à 5 mètres, mais peut varie annuellement selon la température de l’air, la durée de l’enneigement, l’épaisseur du manteau neigeux et la teneur de glace du sous-sol. L’épaisseur du pergélisol est en moyenne de 20 à 60 mètres. Cependant, dans le massif du Mont-Rose (VS), le sol peut être gelé jusqu’à 500 m de profondeur.
En raison de différences de fonctionnement thermique (liées à l’importance des facteurs de contrôle, (fiche pergélisol 1.3) et d’évolution, il convient de distinguer trois types de terrains pouvant contenir du pergélisol (fig. 5 & 6) :
- Zones rocheuses (parois rocheuses, parois glaciaires) (fiches pergélisol section 3).
- Zones de terrains meubles (glaciers rocheux, éboulis, moraines, marges proglaciaires) (fiches pergélisol section 4).
- Zones situées en dessous de la ceinture alpine du pergélisol discontinu (éboulis ventilés, glacières) (fiches pergélisol section 5).
Fig. 1 – Profil vertical d’un pergélisol. MAGST signifie Mean Annual Ground Surface Temperature (moyenne annuelle des températures de la surface du sol).
Fig. 1 – Profil vertical d’un pergélisol. MAGST signifie Mean Annual Ground Surface Temperature (moyenne annuelle des températures de la surface du sol).
Fig. 2 – Carte de distribution mondiale du pergélisol.
Fig. 2 – Carte de distribution mondiale du pergélisol.
Fig. 3 – Paysage de la toundra arctique au sud de Prudhoe Bay en Alaska (69° latitude Nord). La butte au centre de l’image est un pingo, une forme typique du pergélisol circumpolaire.
Fig. 3 – Paysage de la toundra arctique au sud de Prudhoe Bay en Alaska (69° latitude Nord). La butte au centre de l’image est un pingo, une forme typique du pergélisol circumpolaire.
Fig. 4 – Paysage de la taïga ou forêt boréale à la latitude du cercle polaire en Alaska (66°33’ latitude Nord). Dans ces environnements, il est fréquent que les arbres penchent formant des « drunken forests ».
Fig. 4 – Paysage de la taïga ou forêt boréale à la latitude du cercle polaire en Alaska (66°33’ latitude Nord). Dans ces environnements, il est fréquent que les arbres penchent formant des « drunken forests ».
Fig. 5 – Modèle simplifié d’un versant alpin indiquant la localisation des trois grands types de zones pouvant contenir du pergélisol.
Fig. 5 – Modèle simplifié d’un versant alpin indiquant la localisation des trois grands types de zones pouvant contenir du pergélisol.
Fig. 6 – Évolution de la température moyenne annuelle de la surface du sol (MAGST) pour les trois différentes zones pouvant contenir du pergélisol. La température du 1er janvier 2003 correspond à la moyenne des valeurs journalières entre le 1er janvier 2002 et le 1er janvier 2003. Ce graphique illustre bien la complexité de l’occurrence et de l’évolution du pergélisol alpin. Notez qu’en 2003, la température moyenne annuelle de la surface du sol fut presque aussi froide dans les épicéas nains de l’éboulis froid du Creux-du-Van à 1’200 m. d’altitude que dans la paroi rocheuse de la face nord de l’Eiger à 2860 m. !