1.4 Décalages thermiques

La répartition spatiale du pergélisol en région de montagne peut être perçue comme l’addition de la température moyenne annuelle de l’air (MAAT), en grande partie fonction de l’altitude, et par trois principaux filtres (caractéristiques de la surface du terrain, du manteau neigeux et de la couche active).
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La neige, la surface du sol et la couche active sont trois niveaux de filtres qui peuvent induire des décalages thermiques (thermal offsets) pouvant atteindre plusieurs degrés entre la température moyenne annuelle de l’air et celle du toit du pergélisol (fig. 1).

Caractéristiques de la surface du terrain

Les paramètres topographiques (orientation, inclinaison, présence de reliefs plus élevés) et ceux dépendants de la nature du sol (albédo, émissivité, rugosité) conditionnent la façon dont s’opèrent les échanges radiatifs entre l’atmosphère et la surface du sol (bilan radiatif global comprenant le rayonnement solaire (courte longueur d’onde) et infrarouge (longue longueur d’onde), ainsi que les flux de chaleur sensible et latente). Ces paramètres induisent pour des conditions climatiques identiques et à altitude égale, des différences spatiales de la température du sol pouvant atteindre plusieurs degrés.

Couverture neigeuse

En raison de sa très faible conductivité thermique, la neige agit comme une couche isolante dont l’efficacité augmente en fonction de son épaisseur et diminue lorsque sa densité augmente.

La date d’arrivée, l’épaisseur et la date de disparition de la neige, ainsi que sa redistribution par le vent et les avalanches, jouent un rôle capital sur les températures de la surface du sol et du pergélisol (fig. 2 et 3) :

  • Un enneigement tardif permet au sol de se refroidir fortement au début de l’hiver, alors que des chutes de neige précoces en automne vont limiter le refroidissement du terrain.
  • Au printemps et en été, les zones restant enneigées jusque tard dans la saison sont protégées du rayonnement solaire.

Composition et caractéristiques de la couche active

La couche active correspond à la tranche supérieure du sol affectée par le dégel saisonnier. Le transfert de chaleur s’opère de façon différente si le terrain est peu perméable ou plutôt perméable à l’air et à l’eau (fig. 4). Deux cas de figure peuvent être distingués :

  • Dans la roche compacte et les terrains à granulométrie fine (sables, graviers), le transfert de chaleur s’effectue essentiellement par conduction.
  • Lorsque la couche active est composée essentiellement de matériaux grossiers et poreux – situation fréquente dans les terrains sédimentaires de région de montagne (éboulis, glaciers rocheux) –, le transfert de chaleur est plus complexe. L’air pouvant circuler dans un milieu très poreux, d’importants transferts de chaleur non-conductifs sont réalisés dans le plan vertical (convection) et dans le plan horizontal (advection).

En conclusion, la répartition spatiale du pergélisol en région de montagne peut être perçue comme l’addition de la température moyenne annuelle de l’air (MAAT), en grande partie fonction de l’altitude, et des trois facteurs de contrôle que sont les caractéristiques de la surface du terrain, les caractéristiques de la couche active et les caractéristiques du manteau neigeux.