Déstabilisation des glaciers rocheux dans les Alpes Françaises : une évaluation à l'échelle régionale et locale

Rock glacier destabilization in the French Alps : insights from regional and local scale assessments

• Auteur / Autrice : Marco Marcer
• Direction : Philippe Schoeneich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Geographie
• Date : Soutenance le 19/12/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pacte, laboratoire de sciences sociales (Grenoble, Isère, France)
• Jury : Président / Présidente : Étienne Cossart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Vincent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Ingemen-Nielsen, Reynald Delaloye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pergélisols

Risques naturels

Glaciers rocheux

Mots clés libres

Glacier rocheux

Risques naturels

Déstabilisation

Rock glacier

Natural hazards

Destabilization

Résumé

Le permafrost de montagne est menacé par le réchauffement atmosphérique, une évolution qui s’accompagne de l’augmentation des phénomènes tels que les chutes de pierres, la formation de thermokarsts et l’accélération des glaciers rocheux. La déstabilisation des glaciers rocheux, qui compromet l’intégrité structurelle de ces formes, semble liée au réchauffement atmosphérique, et a suscité un intérêt grandissant au cours des dernières années. Ce phénomène, qui peut être provoqué par le réchauffement du pergélisol ou des contraintes mécaniques externes, est caractérisé par une accélération anormale des glaciers rocheux affectés, et par l’apparition des signes géomorphologiques telles que des fissures et des crevasses à sa surface. Bien que ce processus peut être transitoire, il peut déterminer une phase de crise amenant le glacier rocheux à un effondrement.Cet étude se préfixe de fournir une première évaluation des phénomènes de déstabilisation de glacier rocheux à l’échelle des Alpes françaises. Dans un premier temps, l’empreinte spatiale du pergélisol a été évaluée afin de produire une carte de répartition du pergélisol régionale, un outil nécessaire pour estimer l’état du permafrost dans les glaciers rocheux. La deuxième étape a consisté à identifier les formes déstabilisées grâce à une observation ponctuelle des images aériennes afin d’identifier les caractéristiques typiquement observables sur les glaciers rocheux déstabilisés. Il est alors possible de comprendre les conditions topoclimatiques typiques dans lesquelles se produit ce phénomène et de repérer les formes susceptibles de subir ce processus. Enfin, les efforts ont été concentrés sur le glacier rocheux du Lou, déstabilisé, qui, du fait d’un détachement de couche active, a conduit à une lave torrentielle en Août 2015. L’analyse a visé à mieux définir les circonstances de cet événement, en mettant l’accent sur les facteurs de préconditionnement, de préparation et de déclenchement et sur leur interaction avec le processus de déstabilisation.Les résultats ont fourni des informations riches sur la zone périglaciaire de la région. La modélisation de la répartition du pergélisol a mis en évidence les étendues de la zone périglaciaire dans la région qu’on peut trouver sur les pentes de débris au-dessus de 2300 - 2500 m.a.s.l. en fonction de l’exposition solaire et des caractéristiques régionales des précipitations. L’observation des photographies aériennes a permis d’observer 46 formes en cours de déstabilisation, soit 12% des glaciers rocheux actifs des Alpes françaises. Il apparaît que la déstabilisation est plus susceptible de se produire dans certaines conditions topoclimatiques locales spécifiques, en particulier dans des pentes exposées au nord, raides et convexes situées aux marges inférieures de la zone de pergélisol. Un grand nombre de glaciers rocheux ne présentant actuellement aucune déstabilisation sont donc susceptibles d’être affectés par une déstabilisation future. L’analyse du glacier rocheux du Lou a révélé que la déstabilisation est liée à une avancée rapide du front vers un ravin torrentiel. Ce processus semble avoir accru la prédisposition des matériaux détritiques du front à être mobilisés par du ruissellement, des précipitations relativement modérées ayant suffi à déclencher l’événement.Malgré les incertitudes liées aux méthodes impliquées, les résultats suggèrent que les conditions favorables à la déstabilisation sont fréquentes, et que cette dernière peut augmenter le niveau de risque si le site est connecté à des infrastructures humaines. Des efforts supplémentaires doivent donc être entrepris, afin d’améliorer la compréhension de ces processus, notamment par la surveillance des sites ainsi que par une évaluation locale complète des cascades de processus liés à ce phénomène.

As occurring to several geosystems on our planet, mountain permafrost is threatened by climate change as prolonged warming may compromise the geotechnical properties of the frozen ground. As result, increasing occurrence of rockfall activity, thermokarst formation and rock glacier acceleration was observed in the past decades. Rock glacier destabilization, a process that compromises the structural integrity of these landforms, seems to be linked to atmospheric warming, gaining interest in the past years. The destabilization, which may be triggered by warming permafrost or mechanical stress, is characterized by an anomalous acceleration of the landform and the occurrence of specific features such as cracks and crevasses on its surface. Although the occurrence of these processes is mostly transitory, determining a textit{crisis} phase of the landform, in exceptional cases it may lead the rock glacier to structural collapse.This PhD thesis provided an assessment on the occurrence and related processes of rock glacier destabilization in the French Alps. At first, the spatial occurrence of debris permafrost was assessed in order to provide the permafrost distribution map of the French Alps, a tool that was necessary to evaluate permafrost conditions at rock glaciers sites. The second step consisted in an identification of destabilized rock glaciers in the region, which was done by multiple orthoimages interpretation aimed to identify features typically observable on destabilized rock glacier. Once identified the destabilized rock glaciers it was possible to analyse the typical topographical settings in which destabilization occurs and to to spot those landforms that are susceptible to experience this phenomenon. After these efforts at the regional scale, the focus was shifted towards local scale investigations at the Lou rock glacier, a partially destabilized landform that, due to frontal failure, in August 2015 triggered a debris flow that caused significant damages to buildings. The analysis aimed to better define the circumstances of this event, focusing on preconditioning, preparatory and triggering factors and their interaction with the destabilization process.The results provided interesting insights on the issue of destabilizing rock glaciers in the region. Permafrost distribution modeling demonstrated the large extents of the periglacial zone in the region as it can be found in debris slopes above 2300 - 2900 m.a.s.l. depending upon solar exposure and regional precipitation characteristics. Rock glacier destabilization was observed on 46 landforms, i.e. the 12% of the active rock glaciers. Destabilization was found to be more likely to occur in specific local topo-climatic conditions, consisting of north facing, steep and convex slopes at the lower margins of the permafrost zone. A large number of rock glaciers currently not showing destabilization was found to be located in these conditions and suggested to be susceptible to future destabilization. As demonstrated by the Lou rock glacier analysis, destabilization was found to be a relevant phenomena in the context of permafrost hazards. At this site, rock glacier destabilization was linked to a rapid frontal advance towards a torrential gully. This process seemed to have increased the site predisposition to frontal failure as a mild rainstorm was sufficient to trigger the event.Despite methodological uncertainties, results indicated that destabilization occurrence is widespread and it may rise the hazard level of a site connected to human infrastructures. Therefore, it is suggested that, where it has been modelled and where stakes may be at risk downslope, rock glacier destabilization deserves to be more carefully investigated. In this sense further efforts should focus towards a better understanding of the destabilization process by site monitoring as well as towards a comprehensive hazard assessment linked to this phenomenon.