Article de recherche / Research Article

Comprendre le rôle du permafrost dans la déstabilisation des versants rocheux de haute montagne. Bilan et perspectives de près de deux décennies d’étude dans les Alpes françaises

Understanding the role of permafrost in destabilizing high mountain rock slopes. Review and outlook after nearly two decades of research in the French Alps

¹ EDYTEM, Université Savoie Mont-Blanc CNRS, Le Bourget-du-Lac, France
² C-CIA, Institut des sciences de l’environnement, Université de Genève, Genève, Suisse
³ Department of Natural Sciences, Open University of Israel, Ra’anana, Israel

^* Auteur de correspondance : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Résumé

Depuis plus de deux décennies, les géomorphologues ont mis en évidence le rôle de la dégradation du permafrost dans les déstabilisations rocheuses en haute montagne (écroulements, avalanches rocheuses notamment). Si les études en laboratoire démontrent que le dégel et le réchauffement de la roche et des joints de glace conduisent à leur fragilisation, plusieurs mécanismes peuvent être impliqués, et il reste donc difficile d’expliquer les évènements gravitaires observés. Nous résumons ici les développements en modélisation thermique appliquée aux terrains à permafrost de haute montagne aux cours des deux dernières décennies. Nous mettons en évidence leur contribution pour comprendre le rôle du permafrost dans la déstabilisation des versants rocheux. Si la combinaison de mesures de température in situ, de modèles de bilan d’énergie et hydrologiques et de simulations de transferts thermiques permet de caractériser le régime thermique des versants rocheux alpins, il s’agit désormais de coupler les transferts de chaleur et d’eau dans des géométries de fractures réalistes pour mettre au point des modèles thermo-hydro-cryo-mécaniques qui tiennent compte de la variabilité du bilan d’énergie à la surface de ces versants.

Abstract

Since more than two decades, the role of permafrost degradation in alpine rock slope failures have been evidenced by geomorphologists. Laboratory experiments have demonstrated that the thawing and warming of rock and ice-joints lead to their weakening, but several mechanisms can be involved, and it is thus still challenging to explain observed failure events. Here we sum up the methodological developments in thermal modeling applied to high mountain permafrost over the last two decades. We show how these methods improved our understanding of the role of permafrost in observed rock slope failures. The combination of in situ temperature measurements, energy and hydrological balance models, and heat transfer simulations allow a better characterisation of the alpine ground thermal regime. However, it is now necessary to couple heat and water transfer in realistic fracture geometries to set up thermo-hydro-cryo-mechanical models that account for the complex energy balance at the rock slope surface.