Vous avez peut-être déjà vu ces images impressionnantes de pans entiers de montagnes qui s'effondrent. Ces effondrements sont liés à la dégradation du permafrost. Ils sont la conséquence du réchauffement climatique qui affecte en profondeur nos montagnes. Le permafrost, appelé pergélisol en français, est un terme géologique qui désigne un sol dont la température reste en dessous de zéro pendant plus de deux ans consécutifs. C'est au-dessus de la station de Tignes, à 3 400 mètres d'altitude que nous retrouvons des chercheurs en mission sur les pentes de la Grande Motte. On ne voit pas de glace sur les parois. Pourtant, le permafrost est présent à l'intérieur de la montagne. Sur ce versant, la roche est littéralement gelée en profondeur. 

- En surface, on a 1,3 degré. Et au fond, on est à -3,1. Donc là, on a un logger-enregistreur sur lequel on a branché 15 capteurs qui sont connectés dans ce câble et qui sont insérés à l'intérieur du forage qui fait 20 mètres de long, 20 mètres de profondeur. On a donc 15 profondeurs différentes, le plus profond étant 20 mètres, échelonnées jusqu'à la profondeur de surface. Et là, ce qu'on mesure, c'est l'évolution de la température. On voit l'évolution annuelle. Ces dernières années, l'évolution est très nette. Le permafrost est un état permanent de gel qui fonctionne comme un ciment. Lorsqu'il se réchauffe, les structures se fragilisent. 

- C'est important de mieux connaître le permafrost car c'est un état de gel souterrain qu'on ne voit pas. C'est important de mieux comprendre les effets du climat passé, actuel et futur sur nos environnements. Ce qui motive beaucoup les recherches actuellement, ce sont les risques de déstabilisation des versants rocheux, les écroulements et les avalanches rocheuses, notamment en montagne. Le permafrost fait partie de la cryosphère. Ce terme désigne les portions de la surface des mers et de la Terre où l'on trouve de l'eau à l'état solide. Ces sols gelés se trouvent près des cercles polaires et dans les hautes altitudes. Ils représentent 20% de la surface terrestre de la planète. En France, on le trouve principalement dans les Alpes à partir de 2 500 mètres, ce qui représente à peu près 5 % des Alpes françaises, soit 1 200 km². Pour étudier le permafrost, nos chercheurs ne se contentent pas de prélever des températures. Jessy Richard, chercheur en géophysique, combine et améliore les techniques qui permettent de voir ce qui se passe dans le sol. Par le biais de sondes et de courants électriques, il détermine les zones englacées à l'intérieur de la montagne. Ainsi, il diagnostique les différents désordres impossibles à deviner en surface mais qui peuvent avoir d'importantes conséquences. 

- Il y a deux méthodes qui ressortent le plus. La méthode de mesure directe de température, où on pose des capteurs en forage, ou les méthodes géophysiques en surface, notamment la géoélectrique qui est employée pour le suivi du pergélisol. 

- On envoie un courant électrique via des couples d'électrodes qui vont varier. On fait tous les couples d'électrodes, les deux à côté, puis les deux les plus éloignés... On mesure la différence de potentiel. Ça nous indique comment le courant circule en profondeur et on peut en déduire la distribution de l'état de gel et donc du permafrost, sachant que là où le courant a le plus de mal à circuler, c'est là où on a de la glace. Le résultat des analyses permettra de voir ce qu'il se passe à l'intérieur de la roche, comme on peut le voir ici, sur le site du Refuge des Cosmiques, un célèbre refuge de montagne situé en face de l'Aiguille du Midi. Pour cette mission, les chercheurs ont acheminé près d'une tonne de matériel pour installer un transect de 200 mètres de long. Plus les câbles sont longs, plus on envoie les signaux en profondeur. 

- Dans le cadre de mes travaux, je me concentre sur une méthode sismique active, notamment de réfraction, où l'idée est de générer une source à la surface du sol et de voir la propagation d'ondes dans le sol. Ces variations de vitesse dans le sol permettront de mieux caractériser les différentes couches rencontrées, notamment le pergélisol. Les effets du réchauffement climatique ont plusieurs implications pour le permafrost. Si on parle de l'Arctique, un des gros enjeux, ce sont les gaz à effet de serre qui sont stockés dans la masse de matières organiques qui composent ces terrains. Ce sont principalement des terrains végétalisés. Sous l'effet du réchauffement, ces gaz à effet de serre sont libérés et accentuent le réchauffement climatique. On parle de boucles de rétroaction. En montagne, on se rend compte que les versants sont de plus en plus instables. Ce sont les alpinistes qui le réalisent. Dans d'autres massifs alpins de la planète, comme dans les Andes ou en Himalaya, il y a de grosses catastrophes liées aux avalanches rocheuses. Cette augmentation apparente des déstabilisations, écroulements et avalanches rocheuses, est en partie provoquée par la dégradation du permafrost. Scientifiquement, on ne peut pas dire que le permafrost fond parce que c'est un état thermique, c'est une température. On dit qu'il se dégrade parce que sa température augmente et qu'une partie des terrains qui étaient à température négative en permanence commencent à connaître des températures positives une partie de l'année. C'est l'approfondissement de la couche active, soit la couche à proximité de la surface qui fait dans les terrains rocheux quelques mètres, et qui est de plus en plus profonde d'une année sur l'autre. Mais la couche active est la partie la plus dynamique parce qu'elle gèle et dégèle chaque année. Parfois, elle atteint des profondeurs plus importantes et grignote le toit du permafrost. Le versant n'a pas besoin de dégeler complètement pour se déstabiliser. Le changement de température peut déstabiliser le versant. Ces données nous servent à modéliser. Le permafrost est un phénomène invisible. On veut rendre visible ce qu'on a sous nos pieds et qu'on ne voit pas. On mesure principalement des températures. Ça permet de contraindre des modèles thermiques pour modéliser soit à l'échelle d'une région, pour toutes les Alpes, on peut faire une carte. Ou aussi à l'échelle d'un site où on retrace l'évolution passée, voire l'évolution future du permafrost en utilisant les modèles climatiques des climatologues. Le laboratoire a installé de nombreux capteurs partout dans les Alpes françaises. Grâce à ce maillage, une nouvelle carte du permafrost a vu le jour. Les relevés sur le site de l'Aiguille du Midi ont permis aux chercheurs d'identifier les versants rocheux qui sont gelés en permanence. C'est ce qui apparaît en bleu. Les parois en jaune et marron sont celles qui subissent les températures positives, là où le permafrost se dégrade le plus rapidement. 

- Le permafrost évolue depuis qu'on l'étudie, qu'on le suit et qu'on le monitore. Dans les Alpes françaises, on a plusieurs forages équipés de sondes thermiques, qui font entre 10 et 20 mètres de profondeur. On a un forage qui fait 100 mètres de profondeur et qui révèle du permafrost à 100 mètres de profondeur. On observe un réchauffement marqué. Pour donner des chiffres, à 10 mètres de profondeur sur le site de l'Aiguille du Midi au Mont Blanc, on a pris plus de 1 degré en 10 ans, à 10 mètres. Sur le site sur lequel on est aujourd'hui, à 20 mètres de profondeur, en un an, on a pris 0,2 degré. Sur une échelle décennale, ça veut dire 2 degrés en 10 ans à 20 mètres de profondeur. Ça, on le voit. Et les couches actives, dans les versants rocheux où il n'y a pas de protection liée à la neige - la neige modifie le bilan d'énergie les échanges de chaleur entre l'atmosphère et le terrain - donc, dans les versants rocheux directement exposés à l'atmosphère, rayonnement solaire, température de l'air, les couches actives ont augmenté de 2 mètres en 10 ans par endroit. Par exemple, sur ce diagramme, on constate l'augmentation des températures de la couche active entre 2009 et 2022. Les températures positives descendent de plus en plus en profondeur. L'étude du permafrost révèle un indicateur sensible du réchauffement climatique en montagne. Ainsi, le permafrost alpin constitue à la fois un témoin et un amplificateur du changement climatique en cours. 

- Les études montrent qu'on va pas maîtriser la montagne. Elle va subir des changements. L'économie basée sur le plus d'infrastructures, sur des environnements qui vont évoluer, n'est sûrement pas pérenne. On peut se rapprocher des sciences sociales pour réfléchir les questions d'aménagement pour aller vers plus de durabilité et pour moins envahir la montagne qui va subir des évolutions dans tous les cas. On doit surtout prendre conscience que l'étude du permafrost ne permettra pas de prédire la prochaine catastrophe. Ça permet de comprendre son évolution, le rôle des déstabilisations ainsi que le lien entre certains événements et les déstabilisations. Mais ça ne permet pas de décider si une installation est possible et d'évaluer les risques. Ça permet de prendre du recul sur les projets de développement des territoires pour les prochaines décennies. Les chercheurs ne prédiront pas avec certitude les futurs effondrements. Mais leurs travaux permettent d'en apprendre davantage sur l'évolution de la couche active du permafrost.