B.1-C.1 - Risques générés par l'évolution des milieux de haute montagne

Partenariat

Regione autonoma Valle d'Aosta (Centro Funzionale, FondMS e ARPA), Regione Piemonte, Canton du Valais (Crealp), Conseil Général de Haute-Savoie. sicura (Regione autonoma Valle d'Aosta).

Coordinateur :

Iris Hélène VOYAT - Fondation Montagne sûre (Région autonome Vallée d'Aoste)

email: ivoyat@fondms.org

Les actions envisagées visent à définir les instruments et procédures utiles à connaître le danger lié à l'évolution du pergélisol dans les zones de haute montagne, et à gérer les risques qui s'y rattachent ainsi que les interactions avec les structures localisées dans des zones sujettes à ce phénomène.

B.1.1 Critères pour la localisation spatiale des zones sujettes au pergélisol

La première phase du projet concerne la définition spatiale des zones de localisation du
pergélisol. Comme le pergélisol représente un état physique et non une propriété des
matériaux, sur des zones étendues il doit nécessairement être localisé de manière indirecte.
L'objectif de cette phase du projet est la définition de critères ou l'élaboration de modèles
communs pour la mise au point et la réalisation de cartes thématiques relatives à la
localisation probable du pergélisol.

Les modèles ou critères à adopter devront tenir compte au moins des facteurs suivants :

• Données climatiques et météorologiques extérieures, nécessaires pour définir l'état
  thermique extérieur, actuel et passé, qui va influencer les matériaux; les données doivent concerner principalement les températures mais si possible aussi des facteurs tels que le rayonnement solaire et l'albédo. Les données météorologiques actuellement disponibles ont en général une faible définition spatiale du fait du nombre limité de stations disponibles, et concernent en général des altitudes inférieures à celles intéressées par le phénomène pergélisol. Il est donc souhaitable d'installer des stations de mesure, ne serait-ce que de simples thermistors, de mettre en réseau des données au niveau interrégional et transnational afin de pouvoir disposer d'une maille aussi dense que possible, et d'établir des règles à suivre pour les stations, les instruments de mesure et le format des données.
• Données topographiques, qui influencent l'état thermique des matériaux en termes
  d'altitude et d'exposition au rayonnement solaire. Ces données peuvent être facilement
  prises en considération en introduisant dans les modèles de modèles numériques du
  terrain, déjà disponibles actuellement en général avec une définition spatiale plus grande que celle des autres facteurs.
• Données géologiques: le pergélisol représente simplement un état thermique qui peut
  intéresser des matériaux divers (amas rocheux plus ou moins fracturés, détritus, terre,...) ; les caractéristiques de ces matériaux sont très différentes; quelques-unes de celles-ci (par exemple la conductibilité thermique, la porosité, la perméabilité et la présence d'eau ou de glace) déterminent la réponse de l'état thermique intérieur à l'état thermique extérieur et à ses variations. En conséquence, un modèle de distribution spatiale du pergélisol doit tenir compte du type de matériau présent. De plus, le comportement mécanique des matériaux et leur réponse à la variation du paramètre température changent de manière sensible selon le type de matériau.
• Étalonnage des modèles: il est prévu que les sites de surveillance instrumentale soient
  équipés pour la vérification et le réglage de la localisation potentielle du pergélisol obtenue avec l'application de modèles. Le choix et l'instrumentation de sites adaptés et la mise en commun des résultats feront l'objet d'une activité spécifique de coopération
  transfrontalière.

B.1.2 Scénarios évolutifs du pergélisol en relation à des scénarios de changement climatique

L'évolution climatique, et en particulier la remontée de l'altitude moyenne de l'isotherme zéro
degré, la diminution des précipitations neigeuses et de la permanence des neiges au sol même en altitude, représentent un paramètre très influent pour la présence du pergélisol et son évolution. L'intérêt croissant sur le thème du pergélisol est dû au fait que cette évolution
détermine des modifications des dynamiques géomorphologiques, surtout des zones de haute
montagne, avec des répercussions sur la stabilité des versants et sur les interactions avec les
activités anthropiques dans ces zones. Il y a actuellement des scénarios disponibles sur l'évolution climatique des prochaines décennies, comme celui réalisé par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). Le présent projet les prendra comme base de départ et développera des scénarios conséquents sur l'évolution du pergélisol et les effets sur les dynamiques géomorphologiques de haute altitude.

• Modélisation de l'évolution de l'état thermique. Il est nécessaire tout d'abord de
  comprendre les modalités et les temps avec lesquels une évolution de l'état thermique
  extérieur (l'air) entraîne des changements dans l'état thermique interne des matériaux. Les modalités seront évidemment très différentes selon le type de matériau (amas rocheux plus ou moins fracturés, détritus, terre meuble) et d'autres facteurs comme par exemple la présence d'eau, etc. Cette phase va donc prévoir le développement et/ou la création de modèles tant théoriques que physiques se référant à divers types de matériaux, grâce également à l'acquisition expérimentale de paramètres (par exemple la conductibilité thermique, etc.). Il sera également important de localiser dans l'espace des zones potentiellement intéressées (par exemple les cotes altimétriques et les expositions qui pourront être intéressées par des phénomènes de dégradation du pergélisol en réponse à une augmentation déterminée de température ou de la remontée de l'isotherme zéro degré), ainsi qu'une évaluation des temps de réponse des matériaux.
• Contrôle de l'évolution et étalonnage des modèles avec une surveillance
  instrumentale dans des sites sélectionnés représentatifs des divers matériaux
  (amas rocheux, détritus). Une fois développée des modèles sur le comportement
  thermique des matériaux, des sites de surveillance instrumentale pour le contrôle de
  l'évolution devront être installés. Ces sites pourront coïncider, totalement ou en partie, avec ceux visés au point 1.d précédent et feront l'objet d'activités de coopération
  transfrontalière. Ils devront prévoir plusieurs catégories de matériaux et diverses conditions topographiques et climatiques, et être dotés d'instruments de surveillance de référence tant à l'intérieur des matériaux qu'à l'extérieur (stations météorologiques).
• Étude du comportement mécanique des matériaux en relation aux variations de
  température. Les activités mentionnées aux points précédents visent à comprendre
  quelles peuvent être les variations de l'état physique des matériaux en conséquence des changements climatiques. Ensuite il est nécessaire de comprendre comment peut se modifier le comportement géotechnique et mécanique des divers matériaux en réponse aux variations de l'état physique. On constate à ce niveau-là une grande pénurie d'informations (surtout pour ce qui est des matériaux rocheux et des détritus), liée entre autres aux difficultés d'échantillonnage et d'exécution d'épreuves en température. Cette phase pourra prévoir aussi bien des épreuves expérimentales que des analyses à rebours sur des cas connus et documentés, en utilisant également des technologies de télédétection (photogrammétrie, balayage laser).

B.1.3 Définition de scénarios de dangerosité.

La troisième phase de projet aura pour objectif de fournir des instruments de base pour
améliorer la gestion du territoire, et plus particulièrement la définition de scénarios d'aléas
résultant des phénomènes d'évolution du pergélisol. Ces instruments dérivent de l'analyse
spatiale (extension et localisation des zones potentiellement intéressées) intégrée avec la
compréhension des phénomènes physiques (variation du comportement mécanique avec la
variation de l'état thermique) illustrés aux points précédents. La définition de ces instruments
(par ex. les cartes d'aléas, les modèles d'évolution du pergélisol) fera l'objet d'une collaboration
transfrontalière.
La dégradation du pergélisol peut avoir des effets sur divers risques naturels et activités
humaines.

• effets sur les éboulements. Des méthodologies adaptées pour évaluer et cartographier
  les zones (cernées surtout sur la base de l'altimétrie et de l'exposition) sujettes à une
  augmentation du danger d'éboulements dans la roche seront définis, en conséquence d'un scénario déterminé de hausse de température,
• effets sur les coulées détritiques. Il sera défini les instruments adaptés pour évaluer
  l'augmentation potentielle d'alimentation ou de disponibilité détritique à l'intérieur de
  bassins de montagne, ce qui est fondamental dans l'analyse des phénomènes de transport de masse (coulée de débris, coulées détritiques etc.).

C.1 Interactions avec des infrastructures.
En ce qui concerne les structures anthropiques présentes ou prévues dans des zones de haute altitude sujettes au pergélisol, le projet vise à définir:

• la distribution spatiale des zones ou des cotes altimétriques potentiellement intéressées par les phénomènes ;
• les critères à utiliser dans la conception de nouvelles constructions ;
• les critères d'intervention à adopter dans le cas de constructions existantes qui ont
  commencé à se dégrader.

C.2 Sites pilotes

Dans le but de mieux comprendre l'interaction entre la dégradation du permafrost et les
différents risques naturels, des cas d'étude seront choisis, intéressés par des phénomènes
connus dont l'évolution sera analysée en relation aux conditions du permafrost. Des tels sites
seront choisis en fonction de leur intérêt du point de vue anthropique, de leur représentativité
pour différents mécanismes et en relation aux demandes et aux exigences déterminées dans les autres axes du projet stratégique, de façon à avoir un nombre réduit de sites qui soient
intéressants pour différents risques naturels et différentes problématiques.

Vu la complexité du projet, afin d'assurer un bon suivi de l'avancement de toutes les activités, les rapports d'avancement de toutes les activités du projet, explicités des fiches descriptives et des produits, sont publiés dans la section Activité A.1 - Coordination et pilotage du projet stratégique, au fond de la page.