1.3 Conditions d’existence du pergélisol

L’existence d’un pergélisol dans le sous-sol dépend de nombreux paramètres. L’enneigement, le rayonnement solaire, la température de l’air en été et la nature du terrain sont les paramètres les plus importants.
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Le principal facteur de contrôle d’un pergélisol est la température moyenne annuelle de la surface du sol (MAGST) qui dépend de plusieurs paramètres agissant à des échelles spatiales différentes (régionale > locale > objet) (fig. 1 & 2). Le bilan d’énergie d’une portion de la lithosphère est ainsi dicté par deux groupes de facteurs.

Facteurs topo-climatiques

Les facteurs topo-climatiques interviennent aux échelles régionale et locale.

  • Moyenne annuelle de la température de l’air (MAAT). Cette composante est avant tout climatique et est fonction de la latitude et de l’altitude.
  • Rayonnement solaire intercepté à la surface. Il est essentiellement dépendant de la topographie : orientation, pente, présence de reliefs plus élevés (effet d’ombre) (fig. 3 & 4). Les conditions météorologiques (nébulosité, humidité de l’air, quantité d’aérosols,…) vont aussi affecter la quantité d’énergie solaire directe et diffuse atteignant la surface du sol.

Ces deux facteurs, facilement mesurables, ont servi de base aux premiers modèles de distribution du pergélisol (ex : PermaKart ; PermaMap) (fiche pergélisol 1.7).

Facteurs de surface et décalages thermiques

Les facteurs de surface et de décalages thermiques interviennent à l’échelle de l’objet.

L’échange thermique entre l’atmosphère et le toit du pergélisol est contrôlé par les caractéristiques de la surface du terrain, de la couche active et du manteau neigeux (mise en place, épaisseur, durée) (fiche pergélisol 1.4).

La température moyenne annuelle du sol (MAGST) étant notamment fonction de la température moyenne annuelle de l’air (MAAT), un pergélisol est potentiellement présent là où les températures moyennes de l’air sont inférieures à 0°C, une situation qui existe dans les Alpes suisses au-dessus de 2500 mètres d’altitude environ. Toutefois, en raison de facteurs agissant à l’échelle de l’objet (décalages thermiques), une température moyenne annuelle de l’air de 0°C est souvent insuffisante pour provoquer l’apparition d’un pergélisol généralisé ou continu. Ainsi en montagne, on considère que :

MAGST = MAAT  +/- 3.5 °C

Il existe cependant de nombreuses exceptions, notamment dans des accumulations sédimentaires poreuses affectées par des systèmes de ventilation (fiches pergélisol 1.5). Une anomalie thermique négative du sol de 5°C est ainsi présente dans les éboulis du Creux-du-Van (Jura neuchâtelois, 1200 m)… et dans d’innombrables autres sites ventilés de basse et moyenne altitude!

Parmi toutes les composantes du bilan d’énergie, ce sont le rayonnement solaire direct des mois d’été lorsque la neige est absente (juillet-octobre) et les températures de l’air en été, ainsi que la couverture neigeuse (date de mise en place, durée et épaisseur) qui jouent le rôle le plus important dans le contrôle du régime thermique du pergélisol.