Les recherches suggèrent que les Alpes européennes s'érodent moins rapidement qu'il y a plus de 10 000 ans.

20 janvier 2024 fonctionnalité

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par Hannah Bird , Phys.org

La déglaciation au cours de l'Holocène (derniers ~17 000 ans) a eu des impacts significatifs sur les environnements montagneux environnants, les glaciers se retirant et laissant des formes de relief distinctes dans leur sillage, telles que des crêtes de débris (moraines) déposées à l'avant lors du retrait.

A cela s'ajoute le taux d'érosion des pentes montagneuses "nouvellement" exposées, qui provoquent des éboulements rocheux, et qui est l'objet de nouvelles recherches publiées dans Earth and Planetary Science Letters qui suggèrent que les taux d'érosion pourraient diminuer au cours des décennies/siècles récents par rapport au début de l'Holocène.

Le Dr Daniel Draebing, de l'Université d'Utrecht aux Pays-Bas, et ses collègues ont étudié les versants des roches mères de montagne (appelées falaises) des Alpes européennes afin de tester le rôle du réchauffement climatique dans ce changement des taux d'érosion. La théorie concerne la réduction de la charge glaciaire depuis la dernière période glaciaire maximale de l'Younger Dryas (~12 900-11 700 ans), entraînant une réduction du déchaussement glaciaire et donc une diminution de l'exposition des versants de vallée raides à l'érosion.

En combinant des données de terrain du monde réel avec une modélisation, l'équipe de recherche a calculé des taux d'érosion de 1,2 à 1,4 mm/an pour une vallée alpine péri-glaciaire dans le sud de la Suisse il y a environ 9 000 à 10 000 ans, basés sur des débris à la base de la falaise (pentes de talus), et les a comparés à des mesures modernes de taux d'érosion de 0,02 à 0,08 mm/an entre 2016 et 2019.

Plus précisément, les scientifiques ont reconstruit l'historique du recul des glaciers de la vallée de Hungerli, en se concentrant sur la température des falaises et sur la façon dont cela aurait pu influencer l'apparition du permafrost (matériel rocheux/du sol qui reste en dessous de 0°C tout au long de l'année) et la fissuration due au gel (fissures de la roche causées par l'eau gelée).

La dernière se forme en raison d'un processus connu sous le nom de ségrégation de la glace, explique le Dr Draebing, ajoutant que « l'eau gèle en glace et la glace attire de l'eau supplémentaire vers le corps de glace, ce qui le fait augmenter de taille et produit un stress qui décompose la roche ».

La modélisation de la fissuration due au gel au fil du temps est basée sur le pourcentage de variation de la porosité du paragneiss métamorphosé et de l'ardoise schisteuse rocheuse par des fractures, alimentée par des données de laboratoire testant la résistance d'échantillons prélevés sur le site d'étude.

Le permafrost et la fissuration due au gel affaiblissent les falaises, entraînant des éboulements rocheux, qui peuvent être encore exacerbés par l'activité sismique résultant des changements de contraintes du sol avec le "poids" d'un glacier (chargement glaciaire) qui est éliminé lors de la fonte.

Des relevés par scan laser ont permis à l'équipe de recherche d'enregistrer les changements d'activité des éboulements rocheux dans la vallée de Hungerli sur la période d'étude moderne, en identifiant 263 événements, avec un volume maximal de 159,4 m3 pour un seul événement. Ces événements étaient un danger pour les scientifiques lors de leurs recherches sur le terrain, le Dr Draebing déclarant : "Travailler dans des environnements de haute montagne est très exigeant pour une équipe sur le plan physique et psychologique, et un éboulement actif est dangereux, ces risques devaient donc être évalués chaque jour ».

Le Dr Draebing et ses collègues ont constaté que des taux d'érosion plus élevés se sont produits tout au long de l'Holocène moyen et tardif sur des pentes qui étaient exemptes de glace glaciaire depuis environ 10 000 ans, par rapport à l'époque moderne, et attribuent cela à une intensité élevée de permafrost et de fissuration due au gel.

Cet effet a été intensifié davantage avec l'altitude, car les falaises de montagne au-dessus de 2700 m ont connu une érosion plus importante que les emplacements d'altitude inférieure pendant l'Younger Dryas, avec un pic de fissuration due au gel dans les modèles. Cependant, on a constaté que ce schéma se brisait avec le temps, avec une baisse rapide du taux d'érosion. Par exemple, au cours des cinq dernières décennies, le taux d'érosion le plus élevé enregistré sur le site de 50,7 mm/an était deux ordres de grandeur plus élevé qu'au début de l'Holocène, mais est passé à seulement 0,58 mm/an en 2019.

Une augmentation initiale élevée mais une décroissance rapide du taux d'érosion est postulée comme étant causée par une combinaison de fissuration due au gel accrue, de dégel du permafrost et d'adaptation du paysage à la décharge de la glace glaciaire.

Le Dr Draebing suggère qu'il n'est pas possible de discerner lequel de ces trois facteurs est le plus dominant dans l'érosion. "Tous ces processus sont affectés par la basse température et les précipitations (en particulier les glaciers), il n'est donc pas surprenant qu'ils se produisent dans la même plage d'altitude car la température de la montagne est une fonction de l'altitude".

'We moved down in elevation and did a comparable study on rockwall areas that are permafrost-free and not affected by recent glaciation to identify the role of frost cracking in erosion and to work on a system where we can exclude permafrost and glacier retreat, both of which made analysis more challenging.'

Seasonal snow cover also plays a part, with thicker snow layers insulating the rockwall and delaying freeze-thaw processes. Overall, the research team concludes that frequent small-scale rockfalls occur in preference to larger-scale single devastating events as a result of glacial retreat.

Concerning whether erosion rates will continue declining until a future glaciation, Dr. Draebing says, 'Erosion depends upon topographic stresses (such as slope steepness) and climate-induced stresses (like frost cracking, permafrost thaw and glacier retreat). Climate-induced stresses will decrease due to climate warming, however, topographic stresses will persist. Erosion rate will reach an equilibrium probably similar to current erosion rates of 0.02 and 0.08 mm/year.'

This research is important in understanding the role deglaciation in a warmer world impacts processes affecting rock erosion, and therefore rockfall events, as climate change continues. In addition to permafrost and frost cracking, extreme weather events may also enhance erosion, as well as large-magnitude earthquakes.

The impact such situations may have on the local landscape and its inhabitants is vital to support the infrastructure mountain-dwelling communities and alpine tourism resorts rely upon, as well as wildlife struggling to adapt to the changing environment.

Dr. Draebing concludes, 'Due to climate change, glaciers and permafrost will disappear and frost cracking will decrease, which in the long term will result in decreasing erosion rates. However, in the short term, glacier retreat and permafrost thaw will increase erosion rates and rockfall hazard, something mountain communities will need to adapt themselves to in the near future.'

Journal information: Earth and Planetary Science Letters

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