Mesurer le pergélisol par la résistance électrique, une innovation fribourgeoise

La méthode classique consiste à percer des trous pouvant atteindre une centaine de mètres de profondeur et d’y mesurer la température du sol. C’est toutefois compliqué et coûteux, a indiqué mardi le Fonds national suisse (FNS) dans un communiqué.

"De plus, on ne saisit ainsi que des températures ponctuelles et on ne peut rien déduire sur le volume de glace", ajoute Christian Hauck, de l’Université de Fribourg. Avec son équipe, il a contribué ces dernières années à développer une méthode non-invasive pour mesurer le permafrost sur des surfaces conséquentes et évaluer la quantité de glace, ce qui permet de faire des prévisions sur les évolutions à venir.

Les scientifiques font passer dans le sol un courant continu entre deux électrodes et mesurent la résistivité électrique entre de nombreuses autres électrodes également disposées dans le sous-sol. La glace conduit moins bien l’électricité que l’eau liquide et exerce donc une plus grande résistivité. Et celle-ci est encore plus élevée lorsqu’il n’y a pas du tout d’eau dans le sol.

Image tridimensionnelle

Les mesures indiquent donc s’il y a de l’eau, en quelle quantité et sous quelle forme, liquide ou gelée. "Nous réalisons jusqu’à plus de mille mesures individuelles afin d’obtenir une image tridimensionnelle", explique Christian Hauck, cité dans le communiqué.

Pour cela, les scientifiques disposent à chaque fois près d’une cinquantaine d’électrodes sur une zone d’un demi-hectare environ. Plus les électrodes sont éloignées les unes des autres, plus le courant pénètre dans des couches profondes.

Le modèle de calcul ne cesse d’être affiné, également en comparant avec des données obtenues par d’autres méthodes. Ainsi, depuis deux décennies, le réseau suisse d’observation du permafrost Permos mesure les températures de surface et dans des trous de forage en de nombreux endroits des Alpes.

Perte de 15%

Dans une étude publiée récemment, la doctorante Sarah Morard a examiné toutes les données disponibles sur le pergélisol sur le versant du Stockhorn situé au-dessus de Zermatt (VS). Dans les forages, les températures ont augmenté d’environ un degré au cours des vingt dernières années et le point de congélation se situe maintenant plusieurs mètres plus bas dans le sous-sol.

Les mesures de résistivité ont permis pour la première fois de quantifier les pertes de permafrost: entre 2015 et 2022, environ 15% de la glace a disparu.

Dans une autre étude, Christian Hauck et sa collègue Christin Hilbich ont analysé des données provenant de mesures de résistivité dans l’ensemble de l’Europe, démontrant ainsi qu’un seul été caniculaire - comme en 2003, 2015 et 2022 - peut conduire à une perte irrémédiable de pergélisol en montagne. Même s’il est suivi par un hiver froid, cela ne suffit pas à compenser la perte.

ats/miro