La surveillance sismique témoigne du réchauffement du permafrost en Arctique - COMUE Université Bourgogne Franche-Comté

La surveillance sismique témoigne du réchauffement du permafrost en Arctique

Les ondes sismiques qui traversent le sol près de Longyearbyen, dans la vallée de l’Adventdalen, au Svalbard (Norvège), connaissent un ralentissement constant depuis les ces dernières années. Un ralentissement très probablement lié au réchauffement du permafrost de la vallée arctique.

Cette tendance fait l’objet d’une nouvelle publication parue dans revue Seismological Research Letters. Elle démontre comment la surveillance sismique peut être utilisée pour suivre la stabilité du permafrost dans le contexte du changement climatique mondial.

Installation du réseau sismologique temporaire à Svalbard, Mai 2014 - Crédits J. Albaric

Alors qu’elle était employée par NORSAR (Norvège), Julie Albaric, du laboratoire Chrono-Environnement (UMR 6249 CNRS – UFC, UBFC) et ses collègues ont analysé des données collectées par divers réseaux sismiques et ont réalisé des expériences de sismique active. Pourquoi ? En apprendre plus sur l’environnement sismique de la vallée de l’Adventdalen au Svalbard, et mieux comprendre la dynamique du permafrost dans la région.

Les chercheurs ont pu détecter des variations saisonnières dans la vitesse des ondes sismiques. Ils les attribuent à des changements dans la teneur en glace du permafrost peu profond (2 à 4 mètres de profondeur). Les ondes sismiques se déplacent plus rapidement à travers des matériaux solides comme la roche et la glace, et plus lentement à travers des matériaux plus liquides ou plus mous.

Le permafrost peu profond est sensible aux changements de température saisonniers. Cette caractéristique expliquerait les variations saisonnières de la vitesse sismique mises en évidence par Julie Albaric, Daniela Kühn (NORSAR) et leurs collègues. Par l’analyse des données recueillies par un réseau sismique permanent de la région, les chercheurs ont également découvert, entre 2009 et 2011, une tendance linéaire à la baisse de la vitesse.

Ces résultats indiquent que les couches supérieures du permafrost subissent un réchauffement

Installation du réseau sismologique temporaire à Svalbard, Mai 2014 - Crédits B. Vial

« À notre connaissance, c’est la première étude montrant cette tendance décroissante à long terme de la vitesse « , ont déclaré Julie Albaric et ses collègues. « Notre étude démontre qu’il est nécessaire de maintenir des observatoires permanents. Les données collectées sur le long terme sont précieuses. Elles peuvent faire l’objet de diverses analyses, qui vont au-delà de l’utilisation première prévue.« 

Les chercheurs tentent de trouver des moyens de surveiller le permafrost car sa stabilité peut avoir un impact important sur le climat mondial : une fonte généralisée peut entraîner une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.

La surveillance sismique peut être un outil puissant pour détecter les changements dans le permafrost, notamment parce que les données sont enregistrées en continu, contrairement à certaines autres méthodes géophysiques, a déclaré Julie Albaric. « Les méthodes sismiques sont également très sensibles. En fonction de la géométrie du réseau, elles nous permettent de cibler différentes profondeurs et de couvrir de vastes zones. Cela nous permet entre autres de coupler les observations très localisées fournies par les mesures de température en forage.« 

Le bruit sismique ambiant au Svalbard se compose d’ondes de volume (qui se déplacent à l’intérieur de la Terre) et d’ondes de surface intermittentes. Ces dernières se produisent lorsque la température moyenne dépasse le point de congélation. L’équipe de recherche suppose que les ondes de surface ont une origine cryogénique.

L’environnement difficile de l’Arctique complique le déploiement, la maintenance et l’extraction des données des réseaux, a noté Daniela Kühn. « En été, par exemple, la vallée se remplit d’une large rivière ce qui limite les endroits où des sismomètres peuvent être installés. En hiver, les températures froides, la neige et la glace ne sont pas favorables aux équipements. Par ailleurs, la fenêtre temporelle pendant laquelle l’énergie peut être fournie par les panneaux solaires est réduite.« 

Site du réseau permanent SPITS, Svalbard - Crédits : NORSAR

« Les conditions météorologiques rendent évidemment le travail sur le terrain difficile« , ajoute Julie Albaric, «  notamment lors de l’installation des stations, lorsque qu’il fait -30°C , et qu’on doit utiliser un clavier sans gants ... »

Malgré des conditions d’étude très rudes, la communauté des chercheurs UBFC s’investit pour l’avenir de notre Planète.

Traduction de l’article de Becky Ham, Seismological Society of America : https://www.seismosoc.org/news/seismic-monitoring-of-permafrost-uncovers-trend-likely-related-to-warming/