Réf. Mair & al. 2011 - R PermaNET

Référence bibliographique complète

MAIR, V., ZISCHG, A., LA NG, K., TONIDANDEL, D., KRAINER, K., KELLERER-PIRKLBAUER, A., DELINE, P., SCHOENEICH, P., CREMONESE, E., POGLIOTTI, P., GRUBER, S., BÖCKLI, L. 2011. PermaNET – Permafrost Long-term Monitoring Network. Synthesis Report / PermaNET – Permafrost Long-term Monitoring Network. Rapport de synthèse. INTERPRAEVENT Journal series 1, Report 3, 28 pp. Klagenfurt, 2011 (version FR, 2012). [Report EN / Rapport en ligne FR]

 

Preface (Lead Partner): In discussions about the possible effects of climate change in the Alps, the thawing of permafrost is often mentioned as an adverse consequence, alongside the melting of glaciers and the increase of precipitation intensity. In comparison to the melting of the glaciers, the degradation of permafrost is not directly visible in the landscape. Therefore, the analysis of permafrost distribution and the assessment of the consequences of climate change to permafrost are subject to greater uncertainties. The gaps in knowledge about this topic often lead to speculation. The media, in particular, tends to either exaggerate or neglect the consequences of permafrost degradation and related natural hazards. The main aim of the PermaNET project was to compile data and facts about permafrost distribution and the thermal evolution of permafrost in a changing climate, creating one knowledge base and objectifying discussions in this field. This required bringing scientists together with stakeholders and decision-makers in territorial planning. The Geological Service of the Autonomous Province of Bolzano, Italy initiated the PermaNET project, established the interdisciplinary partnership of 13 partners and 23 observers throughout the Alps and managed the project. The results of this intensive cooperation are now evident and outlined in this report. For the first time, a harmonized and standardized dataset of permafrost distribution in the Alps could be elaborated. The evolution of permafrost can now be monitored by an Alpine-wide monitoring network established within the PermaNET project. Bringing together all data and experiences of permafrost investigations throughout the Alps has resulted in a huge step forward in permafrost research and in natural hazard management practice. The elaborated decision basis provides valuable information for authorities and companies working in high-mountain areas. This brochure aims at summarizing the most relevant findings and to introduce the maps, databases, handbooks and guidelines elaborated by the PermaNET team.

Preface (INTERPRAEVENT): Mountain permafrost is one of many aspects to be considered in natural hazards and risk management in the Alps. The assessment of natural hazards and the elaboration of hazard zone maps in permafrost affected areas is a rather complex task as the degradation of permafrost is influencing the triggering and the evolvement of natural hazards processes such as rockfalls, landslides and debris flows. This can have direct consequences for infrastructures in permafrost areas and indirect consequences for other natural hazards such as floods. As increasing air temperature has a direct impact on the thermal characteristics and the geotechnical behaviour of frozen rock and soil material climate change is another topic, which has to be taken into account.

All in all, mountain permafrost is another factor of the complex system of Alpine catchments. Hence, in high mountain areas the analysis of permafrost and related natural hazards represents one part of integrated watershed management and in some cases it plays an important role for the integrated risk management. INTERPRAEVENT supports the exchange of knowledge and experiences between science and practitioners in the field of natural hazards and risk management. Therefore this brochure is a valuable continuation of former brochures on the documentation of mountain disasters (DOMODIS – available in English, French and German) and the brochure on drift wood (available in German only).

The PermaNET team tried to synthesize the state of the art of permafrost detection, permafrost monitoring and the consideration of permafrost in natural hazards assessment from a practitioner‘s point of view. Thus, this brochure contributes to the main aims of INTERPRAEVENT such as providing decision bases for stakeholders in natural hazards and risk management, presenting scientific discoveries and conclusions to practitioners and creating decision-making aids for all questions of technical, planning, administrative and economic preparedness.

Préface (Chef de file): Dans les discussions sur les effets du changement climatique dans les Alpes, la fonte du permafrost est souvent mentionnée comme conséquence négative, tout comme la fonte des glaciers et l‘augmentation de l‘intensité des précipitations. Contrairement à la fonte des glaciers, la dégradation du permafrost n’est pas directement visible dans le paysage. L’analyse de la répartition du permafrost et l’évaluation des conséquences du changement climatique sur le permafrost sont marquées par de grandes incertitudes. Le manque de connaissances sur ce sujet a souvent conduit à des spéculations. Les médias, en particulier, ont tendance soit à exagérer soit à négliger les conséquences de la dégradation du permafrost et les risques naturels qui y sont liés. L’objectif principal du projet PermaNET était de compiler toutes les données et toutes les observations sur la répartition du permafrost et son évolution dans un climat changeant, de créer ainsi une base de connaissances commune permettant des discussions plus objectives dans ce domaine. Il fallait pour cela réunir les scientifiques et les acteurs et décideurs de l’aménagement du territoire. Le Service géologique de la province autonome de Bolzano en Italie a initié le projet PermaNET, mettant en place un partenariat interdisciplinaire de 13 partenaires et 23 observateurs dans toutes les Alpes et s’est chargé de la gestion du projet. Les résultats de cette coopération intensive sont désormais connus et présentés dans ce rapport. Pour la première fois, un ensemble harmonisé et standardisé de données sur la répartition du permafrost dans les Alpes a pu être élaboré. L’évolution du permafrost peut désormais être suivie par un réseau d’observation couvrant toutes les Alpes, établi au sein du projet PermaNET. Regrouper toutes les données et les expériences d’étude du permafrost dans l’ensemble des Alpes a permis de faire un grand pas en avant dans la recherche sur le permafrost et la gestion des risques naturels. La base de décisions élaborée fournit des informations précieuses aux autorités et aux entreprises qui travaillent en haute-montagne. Cette brochure a pour but de résumer les découvertes les plus importantes et de présenter les cartes, les bases de données, les manuels et les recommandations élaborés par l’équipe PermaNET.

Préface (Chef de file): Le permafrost de montagne est l’un des nombreux aspects à prendre en considération dans la gestion des aléas et des risques naturels dans les Alpes. L’évaluation des risques naturels et l’élaboration de cartes des zones de danger dans des régions où on trouve du permafrost est une tâche plutôt complexe car la dégradation du permafrost influence le déclenchement et l’évolution d’aléas naturels comme des éboulements, des glissements de terrain et des laves torrentielles. Ceci peut avoir des conséquences directes sur les infrastructures dans les zones affectées par le permafrost et des conséquences indirectes sur les autres risques naturels comme les inondations. L’augmentation de la température de l’air a un impact direct sur les propriétés thermiques et le comportement géomécanique des rochers et des sols gelés. Le changement climatique est donc un autre sujet qui doit être pris en compte.

Somme toute, le permafrost de montagne est un facteur supplémentaire du système complexe des bassins versants alpins. Ainsi, dans les zones de haute montagne, l’analyse du permafrost et des risques naturels qui y sont liés fait partie d’une approche intégrée des bassins versants et dans certains cas elle joue un rôle important dans la gestion intégrée du risque. INTERPRAEVENT soutient le partage des connaissances et des expériences entre les scientifiques et les acteurs dans le domaine de la gestion des aléas et des risques naturels. Cette brochure est donc la suite précieuse des précédentes brochures sur la documentation des risques en montagne (DOMODIS – disponible en anglais, français et allemand) et la brochure sur le bois flotté (disponible en allemand uniquement).

L’équipe PermaNET a tenté de synthétiser l’état actuel de la détection du permafrost, du suivi du permafrost et de la prise en considération du permafrost dans l’évaluation des risques naturels du point de vue des praticiens. Cette brochure est donc un outil qui sert les objectifs principaux d’INTERPRAEVENT : fournir des bases de décision pour les acteurs de la gestion des risques naturels et des aléas, présenter les découvertes scientifiques et les conclusions aux praticiens et créer des aides à la décision pour les aspects techniques, administratifs, économiques et d’aménagement liés à la prévention.

 

Mots-clés

PermaNET project: http://www.permanet-alpinespace.eu

 

Organismes / Contact

• Autonomous Province of Bolzano (Italy)
Abenis Alpinexpert GmbH/srl, Bolzano (Italy)
• University of Innsbruck (Austria)
• University of Graz (Austria)
• National Center for Scientific Research EDYTEM, Grenoble (France)
• University Joseph Fourier, Grenoble (France)
• ARPA Valle d’Aosta, Aosta (Italy)
• University of Zurich, Zurich (Switzerland)

 

(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)

(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)

(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)

(3) - Sous-type(s) d'aléa

Temperature, Precipitation, Swow fall

Snow cover, Permafrost, Hydrology, Erosion

Debris flow, Rock fall, Landslide (local ground movements)

 

 

Pays / Zone

Massif / Secteur

Site(s) d'étude

Exposition

Altitude

Période(s) d'observation

Alpine Space / Espace alpin

 

List of the installed permafrost monitoring stations and guidelines for the installation of permafrost monitoring stations / Liste des stations de suivi du permafrost installées et directives pour l’installation des stations de suivi du permafrost :
www.permanet-alpinespace.eu/products/monitoringnetwork

Permafrost evidence inventory / inventaire des indicateurs de permafrost : www.permanet-alpinespace.eu/products/PED

Permafrost map / carte du permafrost :
www.permanet-alpinespace.eu/products/pfmap

 

 

 

 

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques

Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel

Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

La répartition du permafrost dans les Alpes

La carte du permafrost présente un indice qualitatif décrivant la probabilité d’existence du permafrost. Elle est cohérente pour l’ensemble des Alpes et destinée à un usage pratique par exemple par les autorités publiques ou pour la planification et la maintenance d’infrastructures. Des facteurs locaux importants comme le matériau du sous-sol ou les conditions d’enneigement ne sont pas ou qu’approximativement pris en considération dans cette carte. Ils peuvent néanmoins être à l’origine de différences importantes dans la température du sol alors même que les conditions topographiques sont identiques. La légende de la carte est donc accompagnée de la clé d’interprétation, présentée à droite, qui peut être utilisée pour affiner davantage localement les estimations présentées sur la carte. Par exemple, il ne faut pas s’attendre à trouver du  permafrost dans les matériaux fins (B) ou dans un rocher compact (H) quand la couleur jaune est affichée sur la carte. Dans certains cas, on peut trouver du permafrost hors de la zone colorée présentée. La carte présente une estimation des conditions; pour plus de certitude, des études locales (géophysiques ou forage) peuvent être réalisées sur place.

Cf. Clé d’interprétation (p. 15)

Permafrost distribution in the Alps

The permafrost map shows a qualitative index describing how likely permafrost exists. It is consistent for the entire Alps and intended for practical use by e.g., public authorities or during infrastructure planning and maintenance. Some important local factors such as sub-surface material or snow conditions are not or only approximatively accounted for in the map. However, they can cause strong differences in ground temperature in otherwise equal topographic situations. For this reason, the map legend is accompanied by the interpretation key, shown on the right, that can be used to locally further refine the estimate shown on the map. As an example, one would not expect permafrost in fine material (B) or in homogeneous rock (H) where a yellow signature is shown on the map. In special circumstances, permafrost can exist outside the area of the color signature shown. The map shows estimated conditions; more certainty can locally be achieved by e.g., geophysics or boreholes.

Cf. Interpretation Key (p. 15)

Hypothèses

 

 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

Le permafrost est défini comme un matériau de la lithosphère (sol ou rocher) qui reste à 0 °C ou moins pendant plus de deux ans. Le permafrost peut contenir de l’eau ou de la glace, mais ce n’est pas impératif. Par définition, les glaciers ne sont pas du permafrost. La couche superficielle qui recouvre le permafrost est appelée «couche active» car les températures peuvent dépasser à certaines saisons les 0 °C. Dans les Alpes, la couche active a une épaisseur d’environ 0,5 à 8 m. Contrairement au permafrost des zones de faible altitude, le permafrost de montagne est largement influencé par la topographie très contrastée. La répartition du permafrost de montagne est donc très hétérogène, elle varie en fonction de la topographie, de la géomorphologie et des conditions climatiques dans les Alpes.

Le permafrost de montagne est extrêmement sensible aux changements climatiques. (…)

Le permafrost et le changement climatique

Les régions de haute altitude et de haute latitude sont généralement considérées comme particulièrement sensibles aux effets du changement climatique. Une grande partie du permafrost dans les Alpes, par exemple, est proche du point de fusion. Elle est donc très sensible au réchauffement atmosphérique.

Réponse thermique du permafrost au changement climatique actuel et futur

Les effets thermiques et géomorphologiques possibles sont variés et les réponses thermiques du permafrost peuvent être les suivantes:

a) Augmentation de la température du sol et donc réchauffement du permafrost;

b) Fonte du permafrost avec trois effets : réduction de l’étendue des zones de permafrost, épaississement de la couche dégelée en saison chaude, et augmentation de la circulation et de la pression de l’eau dans le sol;

c) Modifications du nombre et des caractéristiques des cycles gel-dégel.

Permafrost is defined as lithosphere material (soil or rock) that remains at or below 0°C for more than two years. Permafrost can - but does not need to – contain water or ice. Glaciers are not permafrost. The superficial layer above permafrost is called the “active layer” because temperatures can rise seasonally above 0°C. In the Alps, the active layer has a thickness of around 0.5 to 8 m. In contrast to lowland permafrost, mountain permafrost is influenced highly by the mountain topography. Therefore, the distribution of mountain permafrost is spatially heterogeneous according to the strong variability of topography, geomorphology and climate conditions in the Alps.

Mountain permafrost is highly sensitive to climatic changes. (…)

Permafrost and climate change

High altitude and high-latitude regions are generally recognized as being particularly sensitive to the effects of climate change. A large proportion of permafrost in the European Alps, for instance, is at or close to melting point and is therefore very sensitive to atmospheric warming.

Thermal permafrost response to present and future climate change

Possible thermal and geomorphic effects are manifold and the possible thermal reactions of permafrost include:

(a) Increasing ground temperature and therefore permafrost warming;

(b) Thawing of permafrost with three effects: reduction in the spatial extent of permafrost areas, thickening of the seasonally unfrozen layer, and increasing ground-water circulation and pressure;

(c) Changes in the number and characteristics of freeze-thaw cycles.

Le réseau d’observation du permafrost: Au sein du projet PermaNET, un recensement détaillé des sites de suivi du permafrost a été effectué. Les données collectées ont été utilisées pour compiler une vue d’ensemble des activités de suivi existantes à l’échelle des Alpes entières, mettre en lumière les zones sans activités de suivi et formuler des directives pour l’installation d’autres stations de suivi. De nouvelles stations de suivi ont été installées et équipées sur certains sites sélectionnés. Le réseau d’observation alpin a été complété par plus de 40 sites de suivi qui mesurent divers paramètres et caractéristiques du permafrost dans les rochers et les formations superficielles. L’installation de nouvelles stations de suivi a été financée en partie par le projet PermaNET tandis que la maintenance à long terme est garantie par l’institut ou l’organisme qui a installé les instruments. Suivant l’exemple du réseau de suivi du permafrost suisse PERMOS, des réseaux nationaux d’observation du permafrost ont été créés. En France, le réseau PermaFRANCE a été mis en place. En Italie et en Autriche, des réseaux de suivi nationaux sont en préparation. Les réseaux d’observation nationaux coordonnent les activités de suivi au niveau national. Tous les sites qui composent le réseau d’observation du permafrost sont inclus dans l’inventaire des indicateurs de permafrost (voir chapitre suivant) qui met périodiquement à jour les données des paramètres collectés. Les activités de suivi seront financées à long terme par les autorités environnementales régionales, nationales ou internationales. Un ensemble de recommandations pour l’installation et la maintenance des stations de suivi a été développé afin de garantir la compatibilité des données mesurées en cas d’extension future du réseau d’observation.

La répartition du permafrost dans les Alpes: L’un des principaux objectifs de PermaNET était de fournir une carte cohérente de la répartition du permafrost dans les Alpes. Un inventaire a été développé et compilé qui présente les sites où l’on a pu attester la présence ou l’absence de permafrost. Il a servi de base pour développer le modèle statistique pour l’élaboration de la carte de répartition du permafrost.

Inventaire des indicateurs de présence/absence de permafrost : Pour servir de base au modèle de permafrost couvrant l’ensemble des Alpes, les indicateurs de la présence ou de l’absence de permafrost venant de plusieurs pays et institutions ont été standardisés et inventoriés. Cet inventaire ne possède que quelques variables pour permettre aux chercheurs de saisir facilement leurs données dans la base de données. Il contient des observations basées sur la température en forage, la température à la surface du sol, les cicatrices d’éboulements, les fosses ou chantiers de construction, les mouvements de surface, la prospection géophysique et les glaciers rocheux. L’inventaire des glaciers rocheux est géré séparément des informations de type ponctuel : les inventaires des différents glaciers rocheux sont fournis sous forme d’une collection de polygones qui sont fusionnés en un seul inventaire des glaciers rocheux. (…)

Modélisation de la répartition du permafrost: Le modèle statistique de répartition du permafrost qui a été développé possède deux sous-modèles, un pour les zones de formations superficielles et un pour les versants rocheux abrupts. Ils sont calibrés à l’aide des inventaires de glaciers rocheux et des mesures de température du rocher provenant de l’inventaire des indicateurs. Les variables explicatives sont la température de l’air moyenne annuelle, le rayonnement solaire potentiel et les précipitations annuelles moyennes. Celles-ci peuvent être calculées pour l’ensemble des Alpes et sont utilisées pour estimer la probabilité que des glaciers rocheux soient intacts ou que la température superficielle des rochers soit inférieure à 0 °C. Ce modèle quantitatif a cependant besoin d’être complété par des informations supplémentaires car on aimerait aussi connaître les propriétés des zones qui ne sont pas des glaciers rocheux ou des versants rocheux abrupts. On introduit pour cela des valeurs de décalage déduites des recherches publiées et qui décrivent dans quelle mesure certains types de terrain peuvent être plus chauds ou plus froids que ce que le modèle prévoit. Comme la définition de ces décalages est dans une certaine mesure subjective, le résultat du modèle n’est plus considéré comme étant une probabilité mais comme un indice de permafrost.

Carte du permafrost : La carte finale du permafrost montre l’indice de permafrost selon une échelle de couleur, superposé à une carte de base servant de référence. Les glaciers, qui par définition ne sont pas du permafrost, sont distingués. La légende de la carte est toujours accompagnée d’une clé d’interprétation qui permet d’affiner les estimations avec les informations locales sur les caractéristiques du sol. La carte a été élaborée par l’Université de Zurich, observateur de PermaNET, en collaboration avec l’équipe PermaNET et elle est disponible gratuitement comme couche SIG ou en ligne pour les applications comme Google Earth avec une résolution spatiale d’environ 30 m.

Permafrost monitoring network: Within the PermaNET project a detailed census of existing permafrost monitoring sites was conducted. The collected data was used to compile an Alpine-wide overview of the existing monitoring activities, highlight areas without monitoring activities, and formulate guidelines for the installation of further monitoring stations. On selected locations, new monitoring stations have been installed and instrumented. The Alpine-wide monitoring network now was extended by more than 40 monitoring sites that measure various parameters and characteristics of permafrost in rock and debris-covered soils. The installation of new monitoring stations was financed in part by the PermaNET project, whereas the long-term maintenance is guaranteed by the institute or authority that installed the instruments. Following the example of the Swiss permafrost monitoring network PERMOS, national permafrost monitoring networks have been founded. In France, the PermaFRANCE network was established. In Italy and Austria, national monitoring networks are in preparation. The national monitoring networks are coordinating the monitoring activities on a national scale. All the monitoring sites that make up the permafrost monitoring network are included in the inventory of permafrost evidence (see following section) which periodically updates the numerical summaries of the collected parameters. The monitoring activities will be financed in the long-term by regional, national or international environmental authorities. A set of guidelines for the installation and maintenance of the monitoring stations has been developed so that the monitoring network can be extended and guarantee the compatibility of the measured data.

Permafrost distribution in the Alps: One of the main objectives of PermaNET was to provide a consistent map of permafrost distribution in the Alps. An inventory was developed and compiled that shows the locations where the existence or absence of permafrost was determined. This was the basis for developing the statistical model for the elaboration of the permafrost distribution map.

Inventory of permafrost evidence: As a basis for the permafrost model covering the entire Alps, evidence of the presence or absence of permafrost from many countries and institutions has been standardized and inventoried. This inventory only has a few variables to allow researchers to easily insert their data into the database. It contains evidence based on borehole temperature, ground surface temperature, rock-fall scars, trenches or construction sites, surface movement, geophysical prospecting and rock glaciers. The rock glacier inventory is managed separately from the point types of evidence: individual rock glacier inventories are supplied as a collection of polygons that are merged into one rock glacier inventory. (…)

Permafrost distribution model: The statistical permafrost distribution model that has beendeveloped has two sub-models, one for debris areas and one for steep bedrock slopes. They are calibrated using the rock glaciers and rock temperature measurements from the evidence inventory. The explanatory variables are mean annual air temperature, potential solar radiation and mean annual precipitation. These can be calculated for the entire Alps and are used to derive estimates of the probability of rock glaciers being intact or of rock face temperature being below 0°C. This quantitative model however needs to be augmented with additional information because one would also like to know the properties of areas that are not rock glaciers or steep bedrock slopes. This is done by introducing offset terms that are derived from published research and that describe how much warmer or colder certain types of terrain are than what would be expected in the model. Because the definition of these offsets has a degree of subjective choice, the model result is no longer considered to be a probability but referred to as a permafrost index.

Permafrost map: The final permafrost map shows the colour-coded permafrost-index that is usually overlaid on a base map for reference.

Glaciers, that by definition are not permafrost, are shown with an own signature. The map legend is always accompanied by an interpretation key that allows refining the estimate with local information about ground conditions. The map has been elaborated by the PermaNET observer University of Zurich in collaboration with the PermaNET team and is freely available as a GIS layer or online for globes such as Google Earth with a spatial resolution of approximately 30 m.

 

(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa

Reconstitutions

 

Observations

Le permafrost de montagne est extrêmement sensible aux changements climatiques. Ces derniers étés, on a pu observer une augmentation de l’intensité et de la fréquence des éboulements et des charriages de débris dans l’ensemble des Alpes. Citons par exemple l’effondrement d’une moraine à Mulinet, des écroulements au Cervin et au Thurwieser, des laves torrentielles à Guttannen et de nombreux petits phénomènes.

Le permafrost et les risques naturels associés

Que peut-il se passer si les changements climatiques modifient les régimes de permafrost?

Les glaciers rocheux sont des accumulations fluantes de débris, se déplaçant généralement à une vitesse de quelques cm ou dm par an. Sur les glaciers rocheux observés, on remarque des variations de vitesse dues au climat. Dans la plupart des cas, les modifications de vitesse sont modérées, en lien avec les variations de la température moyenne annuelle de surface du sol : une augmentation de la température du sol entraîne une accélération des mouvements, et inversement. Dans certains cas, une accélération très forte et irréversible, allant jusqu’à plusieurs dizaines de mètres par an, a été observée. Ceci peut provoquer des éboulements sur le front du glacier rocheux, et la progression voire même la rupture et l’effondrement de sa partie aval.

Tous les mouvements de surface peuvent provoquer des dommages sur les infrastructures construites sur ce terrain instable. De petits mouvements peuvent être compensés en adaptant la conception, mais les accélérations potentielles dues au réchauffement climatique pourraient les mettre en péril. Dans tous les cas, construire sur du permafrost implique des frais de construction et de maintenance supplémentaires et réduit la durée de vie des infrastructures.

Les écroulements rocheux sont dangereux pour les activités montagnardes dans les Alpes et les infrastructures comme les téléphériques, les chemins de fer et les routes de montagne, ou les stations de ski. Les grands écroulements peuvent menacer les habitants de la vallée, même éloignés de la zone où ils se déclenchent. La dégradation du permafrost des parois rocheuses due au climat est probablement une des principales causes de déclenchement des écroulements actuels et futurs comme le suggère la glace massive qui a été observée dans plusieurs zones de départ, et l’augmentation > 1°C de la température moyenne annuelle de l’air dans les Alpes au cours du XXe siècle, qui s’est accélérée depuis les années 80.

Lorsque les fronts des glaciers rocheux surplombent des versants abrupts, des processus secondaires peuvent mobiliser les débris libérés. Ce phénomène et l’activité d’éboulement dans les zones de permafrost peut augmenter, par exemple, l’alimentation en débris et donc le volume des charriages de débris. Le permafrost peut influencer l’activité des laves torrentielles de différentes manières, principalement en augmentant l’alimentation en débris vers le système torrentiel mais aussi en influençant les modalités d’écoulement de l’eau. Mais l’influence du permafrost sur le charriage des débris dépend principalement des caractéristiques spécifiques du bassin versant torrentiel. La fonte de la glace dans les sols gelés ou les versants d’éboulis suite à l’épaississement de la couche active peut entraîner la perte de la glace interstitielle qui stabilisait le matériau. Ceci peut augmenter la quantité de matériaux mobilisables, provoquer l’affaissement du sol dans les zones plates et des mouvements de terrains sur les versants en pente. Dans les versants abrupts, le permafrost influence la conductivité hydraulique et la stabilité générale du versant. En été, la couche active est souvent saturée car la couche de permafrost est un aquiclude. La capacité d’infiltration est de ce fait faible et le ruissellement superficiel élevé. Le toit du permafrost peut agir comme une surface de rupture favorisant les glissements de terrain dans la couche active. Conséquences possibles : glissement de la couverture de débris, subsidence dans les matériaux de surface et mouvements de terrain consécutifs. La fonte de la glace du sol contribue à la formation de phénomènes thermokarstiques et de lacs thermokarstiques suivie d’inondations dues à la vidange de ces lacs.

Le permafrost et le changement climatique

Etudes de cas dans les Alpes européennes

PermaNET a essayé de comprendre la réaction thermique et géomorphologique du permafrost aux changements climatiques actuels et futurs. Pour y parvenir, des études ont été menées dans plus de 10 sites différents répartis dans l’ensemble des Alpes en Autriche, en Suisse, en France et en Italie. Dans une première étape, les changements climatiques actuels et futurs ont été analysés et modélisés en se concentrant sur les jours de gel, les jours sans dégel et les jours avec gel-dégel entre deux périodes 1961–1990 et 2021–2050 dans l’espace alpin. Ensuite, les résultats de l’analyse des changements climatiques ont été combinés aux données provenant des sites d’études en analysant l’évolution thermique et/ou géomorphologique des formes concernées et leur réaction future possible à un changement climatique prévisible. L’étude a montré le grand nombre de possibilités de réaction du permafrost avec le réchauffement du climat. Deux exemples sont brièvement présentés ici:

Exemple 1: Ecroulements dans le massif du Mont Blanc

Au total, 139 écroulements ont été constatés entre 2007 et 2009 dans la zone centrale du massif du Mont Blanc, dont 53 ont été datés avec précision. Parmi eux, 51 éboulements ont eu lieu pendant les mois les plus chauds de l’année et 38 se sont produits après une période de hausse des températures moyennes diurnes de l’air pendant au moins deux jours. Il est important de noter que plus l’été est chaud, plus les zones de détachement des écroulements sont en altitude. Ceci indique pour l’avenir que les écroulements se produiront à des altitudes plus élevées, auparavant non concernées par ce phénomène. Ils toucheront des gens et des infrastructures dans des zones de départ, de transport et de dépôt nouvelles.

Exemple 2: Vitesse des glaciers rocheux en Autriche centrale

Les glaciers rocheux actifs sont des phénomènes de fluage du permafrost. Leur mouvement est fortement lié aux conditions climatiques et donc aux températures du sol. Comme le montrent différentes études, les mouvements des glaciers rocheux suivis dans les Alpes européennes relevés pendant les dernières années et décennies présentent des variations semblables. Par exemple, sur le glacier rocheux Dösen en Autriche centrale, deux pics de vitesse élevée ont été détectés en 2003-2004 et 2008-2010. Les mesures de vitesse montrent que ce glacier rocheux réagit plus rapidement à une période froide en décélérant. Au contraire, le glacier rocheux a besoin de plus de temps pour réagir aux périodes plus chaudes en accélérant le mouvement. Ceci est lié à l’inertie du système du glacier rocheux face au réchauffement du sol et aux changements de vitesse. Cela signifie que pour l’avenir, le réchauffement climatique prévisible aura d’abord pour conséquence une augmentation des vitesses de déplacement des glaciers rocheux. Cependant, à plus longue échéance, cela entraînera une inactivation de nombreux glaciers rocheux actuellement actifs. Certains glaciers rocheux dégradés peuvent même complètement s’effondrer et sont donc des sources de risques naturels.

Rapport sur la réponse thermique et géomorphologique du permafrost aux changements climatiques actuels et futurs dans les Alpes européennes:
www.permanet-alpinespace.eu/products/permafrostresponse

Mountain permafrost is highly sensitive to climatic changes. During recent summers, an increased intensity and frequency of rockfalls and numerous debris flow events have been observed throughout the Alps. Examples of such events are the collapse of a moraine at Mulinet, rockfalls on the Matterhorn and Thurwieser, the debris flow event at Guttannen and numerous smaller events.

Permafrost and related natural hazards

What can occur if climate changes modify permafrost regimes?

Rock glaciers are creeping accumulations of debris, usually moving at a rate of cm or dm per year. Observed rock glacier dynamics show climatically-induced variations in velocity. In most cases only moderate velocity changes occur, related to annual changes of the mean annual ground surface temperature: an increase in ground temperature induces an acceleration of movements, and inversely. In some cases, a very strong and non-reversible acceleration, up to decameters per year, was observed. This can generate rockfall activity at the rock glacier front, and progression or even rupture and collapse of its front.

All surface movements can cause damage to infrastructures built on the moving terrain. Small movements can be accommodated by adapted design, but the potential accelerations induced by climate warming could challenge even these. In any case, building on permafrost induces additional construction and maintenance costs, and reduces the lifetime of infrastructures.

Rockfalls generate risks for mountaineering activities in the Alps and infrastructure like cable cars, mountain railways and roads, or ski resorts. Rock avalanches can threaten valley inhabitants at long distance from the source area. Climatically-driven degradation of rockwall permafrost is probably one of the main triggers of recent, present and future rockfalls, as suggested by the massive ice that was observed in several starting zones, and the increase > 1°C of the mean annual air temperature in the Alps during the 20th Century, accelerated since the 1980s.

Where rock glacier fronts overhang steep slopes, secondary processes can mobilize the released debris downslope. This and rockfall activity in permafrost areas can increase, for instance, the debris supply and thus the volume of debris flows. Permafrost can influence debris flow activity in different ways, mainly by increasing the debris supply to the torrential system, but also by influencing the water runoff characteristics. But, the influence of permafrost on debris flow activity depends mostly on the specific characteristics of the torrent catchment. The melting of ice in permafrost soils or scree slopes in the course of active layer thickening can lead to the loss of internal ice as stabilising binding material. This can lead to the increased availability of erodible material, to the subsidence of soils in flat areas and to slope movements in inclined slopes. In steep slopes, permafrost influences hydraulic conductivity and overall slope stability. In summertime, the active layer is often saturated because of the characteristics of the permafrost table as acquiclude. Thus, infiltration capacity is low and superficial runoff is high. The permafrost table can act as a slide horizon for landslides in the active layer. Consequences of this can be the sliding of debris cover, the settling of debris and related slope movements or landslides. The melting of ground ice contributes to the formation of thermokarst phenomena and thermokarst lakes with subsequent lake outburst floods.

Permafrost and climate change

Case studies in the European Alps

PermaNET was concerned with the understanding of thermal and geomorphic permafrost response to present and future climate change. To achieve this aim, research was carried out in more than 10 different study sites distribut ed over the entire European Alps in Austria, Switzerland, France and Italy. In a first step, present and future climate change was analysed and modelled focusing on frost-, ice-, and freeze-thaw days between the two climate periods 1961–90 and 2021–2050 in the Greater Alpine Region/GAR. Second, the results of the climate change analysis were combined with the data from the study sites by analysing the recent thermal and/or geomorphic evolution of a relevant landform and its possible future response to predicted climate change. The study reveals the range of possibilities how permafrost is reacting in a warming climate, two examples are briefly presented here.

Example 1: Rockfalls in the Mont Blanc Massif

A total of 139 rockfalls have been documented between 2007 and 2009 in the central area of the Mont Blanc massif, 53 of them were precisely dated. Among them, 51 rockfalls occurred during the hottest months of the year and 38 occurred after a period of increasing mean daily air temperatures of at least two days. Important is the observation that the hotter the summer, the higher the elevation of the rockfall scar. This indicates for the future that rockfalls will occur at higher elevations not affected earlier with implication to people and infrastructure at the new areas of rockfall release, transport and deposition.

Example 2: Rock glacier velocities in Central Austria Active rock glaciers are creeping phenomena of permafrost.

Their movement is strongly related to climatic conditions and consequently to ground temperatures. As shown by different studies, the movement pattern of the monitored rock glaciers in the European Alps correlated with each other during the last years to decades. At the Dösen Rock glacier in Central Austria for instance, two peaks of high surface creep were detected in 2003-2004 and 2008-2010. The velocity pattern indicates that this rock glacier reacts more quickly after a cool period with deceleration. In contrast, the rock glacier needs more time to react to warmer periods with acceleration of the movement related to the inertia of the rock glacier system towards ground warming and velocity changes. This indicates for the future that predicted climate warming will first cause an increase of the creep velocities of rock glaciers. However, in a later stage this will lead to inactivation of many presently active rock glaciers. Some degrading rock glaciers may even entirely collapse and are consequently sources for natural hazards.

Report about the thermal and geomorphic permafrost response of permafrost to present and future climate change in the European Alps:
www.permanet-alpinespace.eu/products/permafrostresponse

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Paramètre de l'aléa

Sensibilité des paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

Le permafrost et le changement climatique

Réponse géomorphologique du permafrost au changement climatique actuel et futur

Les réactions géomorphologiques du permafrost peuvent être:

a) Modifications de la vitesse de déplacement des glaciers rocheux (verticalement et horizontalement);

b) Modifications du mode de déplacement des glaciers rocheux (passant du fluage à un glissement basal, voire un effondrement);

c) Modifications dans les processus d’altération cryogénique;

d) Modifications du volume et de l’étendue des versants instables;

e) Modifications de la fréquence et de la magnitude des mouvements de masse comme les écroulements, les glissements rocheux ou les laves torrentielles.

Permafrost and climate change

Geomorphic permafrost response to present and future climate change

Possible geomorphic permafrost reactions include:

(a) Changes in the rate of rock glacier displacement (vertically and horizontally);

(b) Changes in displacement mode of rock glaciers (from creep to initiation of basal sliding or even collapse);

(c) Changes in cryogenic weathering;

(d) Changes in the volume and extent of unstable slopes;

(e) Changes in frequency and magnitude of mass movement events such as rockfalls, rock slides or debris flows.

Le permafrost et les risques naturels associés

Le WP6 a étudié le lien entre le permafrost et les risques naturels dans des conditions de changement climatique. Le groupe de travail a évalué plusieurs méthodes de détection et de suivi des mouvements de terrain liés au permafrost et fait des recommandations pour la gestion des risques dans les zones affectées par la dégradation du permafrost.

Quels risques sont liés au permafrost?

Un état des connaissances sur les risques liés au permafrost et à la dégradation du permafrost a été élaboré. Ses quatre chapitres traitent des glaciers rocheux, des laves torrentielles, des écroulements rocheux et des mouvements locaux du sol et de leurs effets sur les infrastructures. Chaque chapitre résume les connaissances actuelles sur ces processus et leur lien avec le changement climatique et est illustré par plusieurs études de cas récentes réalisées dans les Alpes. Ces études de cas montrent la grande variété des effets sur les infrastructures dans les zones de haute montagne. (…)

Quelles sont les actions nécessaires pour faire face aux risques sur les sites concernés ?

Les processus décrits liés au permafrost et à la dégradation du permafrost ne génèrent pas des situations de risque sur de larges zones. Cependant, dans certains cas, ils peuvent nettement augmenter les aléas et les risques. La première étape dans tout projet de planification est de se reporter à la carte de répartition du permafrost. Si la carte montre la présence possible de permafrost sur le site étudié, il est recommandé d’utiliser des méthodes de détection du permafrost comme celles décrites dans le manuel PermaNET.

Si le permafrost doit être pris en considération, des méthodes de suivi adaptées permettent l’analyse des processus. Afin d’évaluer les approches opérationnelles pour la détection et le suivi des mouvements de pente et la présence de glace dans le sol dans les zones de permafrost, six fiches méthodiques ont été mises au point sur dGPS, GPR, DInSAR, ERT, TLS et la photogrammétrie terrestre. Les principes de base de chaque méthode sont résumés. Chaque fiche présente les applications possibles et les principaux résultats, les potentialités et les limites et est complétée par des références et illustrée par quelques chiffres. Certaines de ces méthodes ont été comparées, et une analyse avantages et désavantages a été menée en complément.

Rapport sur les risques naturels dans les zones de permafrost et le manuel pour la détection et la cartographie du permafrost de montagne :
www.permanet-alpinespace.eu/products/permafrosthazards

Permafrost and related natural hazards

The WP6 dealt with the relationship between permafrost and natural hazards under changing climatic conditions. The working group evaluated several methods for detection and monitoring of permafrost-related slope movements and made recommendations for risk management in areas affected by permafrost degradation.

Which hazards are related to permafrost?

A state of the art report about permafrost-related hazards and permafrost degradation was elaborated. Its four chapters deal with rock glaciers, debris flows, rockfalls, and local ground movements and their effects on infrastructure. Each chapter summarizes present knowledge about these processes and their relationship to the climate change, and is illustrated by several recent case studies in the Alps. These case studies show the variety of effects on infrastructures in high mountain areas. (…)

Which actions are needed to face increasing risks in affected locations?

The described processes related to permafrost and permafrost degradation do not influence hazard situations over wide areas. However, in single cases they could have a remarkable influence on hazard and risk situations. The first step in each planning activity is to refer to the permafrost distribution map. If the map shows a possible presence of permafrost at the study site, the use of permafrost detection methods as described in the PermaNET handbook is recommended.

If permafrost is to be considered, special monitoring methods support the analysis of the processes. In order to evaluate operational approaches for detection and monitoring of slope movements and ground temperature in permafrost areas, six method sheets were established about dGPS, GPR, DInSAR, ERT, TLS, and terrestrial photogrammetry. Basic principles of each method are summarized, before listing their possible applications, and the main results, opportunities and limitations; each sheet is completed with references and illustrated with some figures. Comparisons between some pairs of these methods were realized, and a SWOT analysis completed this assessment.

Recommendations were made to reduce hazards in a permafrost environment. For example: (i) infrastructures on an active rock glacier and its front zone should be avoided; (ii) a security zone should be observed below an overhanging rock glacier; (iii) trails crossing rock glaciers or passing down below its front should be regularly checked.

State of the art report of natural hazards in permafrost areas and the handbook for mountain permafrost detection and mapping:
www.permanet-alpinespace.eu/products/permafrosthazards

 

(4) - Remarques générales

En développant une stratégie commune pour gérer le permafrost et les risques qui y sont liés dans un contexte de changement climatique et en créant un réseau de suivi couvrant les Alpes entières, le projet a pour but de prévenir les risques naturels, de contribuer au développement durable des territoires et d’implémenter des pratiques de bonne gouvernance.

Le projet

L‘objectif global de ce projet était de contribuer de manière significative à réduire les risques naturels liés au permafrost et à gérer leurs conséquences, en étudiant spécifiquement les impacts dus au changement climatique. Pour y parvenir, une stratégie commune de gestion du permafrost et des risques qui y sont liés dans un contexte de changement climatique a donc été développée et un réseau de suivi couvrant toutes les Alpes a été établi. Le projet PermaNET avait également pour objectif de favoriser un développement durable des territoires et d’implémenter des pratiques de bonne gouvernance en soutenant le développement de stratégies d’adaptation locales et régionales et en fournissant aux décideurs et aux autorités locales des aides à la décision et des stratégies pour intégrer ces éléments dans leur travail. Il fallait combler les lacunes apparues à certains endroits dans les données sur le permafrost et élaborer une carte et une base de données cohérentes du permafrost pour l’ensemble des Alpes. En testant de nouvelles technologies prometteuses et en trouvant des solutions conjointes pour adapter les pratiques de gestion des risques, le projet avait pour ambition de pousser l’Espace alpin à devenir l’une des régions modèles en matière de recherche sur le permafrost de montagne et de suivi du permafrost.

Le projet a été divisé en deux blocs de travail administratifs (WP), un bloc de travail Relations publiques et quatre blocs de travail scientifiques et techniques. Les blocs de travail techniques ont été soutenus par le WP1 «Préparation du projet », le WP2 «Gestion du projet» et par le WP3 «Information & relations publiques». Ce dernier bloc se chargeait également de la diffusion des produits et des recommandations.

Le WP4 «Réseau de suivi du permafrost» avait pour but de collecter les métadonnées sur toutes les activités de suivi du permafrost existantes dans les Alpes, d’étendre les réseaux de suivi existants et de définir des directives pour les installations futures. Un ensemble de métadonnées des activités de suivi du permafrost dans les Alpes a été créé. Il comble les lacunes dans l’information et soutient l’établissement d’un réseau de suivi du permafrost dans les Alpes.

Le WP4 a également permis d’établir et d’installer des stations supplémentaires de suivi du permafrost qui complètent les opérations d’observation existantes. Les nouvelles stations de suivi fournissent des données supplémentaires sur l’état thermique actuel du permafrost et son évolution dans le temps dans des sites sélectionnés.

Le WP5 «Le permafrost et le changement climatique» avait pour but de fournir des données sur la répartition du permafrost dans les Alpes. Un inventaire des indicateurs de permafrost et une carte de la répartition du permafrost dans l’ensemble des Alpes ont été compilés dans le WP5. Les cartes de répartition du permafrost servent de base pour évaluer les effets des changements climatiques sur le permafrost et les processus liés et pour élaborer des mesures d’adaptation pour les différentes activités économiques dans les zones de haute montagne. Un livre sur la réponse thermique et géomorphologique du permafrost aux changements climatiques actuels et futurs dans les Alpes européennes a été compilé. Il met en évidence les changements récents et les conséquences futures possibles du changement climatique sur le permafrost à travers des études de cas dans l’Espace alpin. De plus, un manuel de méthodologies et de techniques pour la cartographie et la détection du permafrost a été élaboré pour faciliter l’implémentation pratique des techniques.

Le WP6 «Risques naturels liés» sert de base pour l’élaboration d’une stratégie commune de gestion du permafrost et des risques qui y sont liés dans un contexte de changement climatique. Des recommandations pour les décideurs ont été développées, sur la base d’études de cas de risques liés au permafrost dans l’ensemble des Alpes.

Le WP7 «Ressources en eau» a fourni des informations sur l’importance de la glace de permafrost pour la gestion des ressources en eau. De plus, des recommandations ont été émises à l’intention des agences environnementales régionales concernant la meilleure manière d’analyser la qualité de l’eau de source en insistant particulièrement sur la pollution par les métaux lourds et les particules.

Le partenariat

De nombreuses autorités responsables des activités de gestion des risques sont confrontées à des problèmes de risques naturels liés au permafrost. Cependant, les connaissances et les données disponibles sur les problèmes liés au permafrost et leur prise en compte dans la gestion des aléas et des risques naturels diffèrent considérablement dans les Alpes selon les régions et les secteurs. Le permafrost est également un sujet d’actualité dans les activités de recherche. C’est pour cette raison que le Service géologique de la province autonome de Bolzano en Italie a initié le projetPermaNET et a mis en place un partenariat interdisciplinaire. Tous les états partenaires du programme Espace alpin concernés par des enjeux liés au permafrost ont été impliqués dans le projet. Les partenaires du projet étaient des organismes nationaux ou régionaux actifs dans la gestion des risques naturels, la protection de l’environnement, la gestion de la forêt, l’aménagement des cours d’eau, la météorologie, la protection civile et la gestion des ressources en eau. L’engagement des organismes scientifiques a permis de transférer les connaissances des chercheurs vers les décideurs. Pour des questions spécifiques, des observateurs, des acteurs importants venant d’ONG, de l’industrie du tourisme et des compagnies de production d’électricité ou des experts externes ont été invités à participer. Des acteurs nationaux et transnationaux ont été consultés pour l’élaboration de stratégies communes. Les observateurs les plus importants du projet ont activement suivi les activités du projet et y ont considérablement contribué.

Comme la plupart des régions alpines seront concernées par le changement climatique et ses conséquences sur les zones de permafrost, la coopération entre les décideurs et les scientifiques dans l’ensemble des Alpes était essentielle pour l’implémentation de ce projet. L’implication des responsables, des autorités compétentes pour la gestion des risques et des instituts scientifiques a permis de trouver des solutions intégrées. Différents acteurs et secteurs ont collaboré, et des liens étroits ont été créés avec d’autres institutions clés (par exemple l’industrie du tourisme, l’alimentation en eau potable, les stations de ski, des experts externes) ce qui a fourni un vaste champ d’expériences et permis une approche interdisciplinaire et holistique. Cette coopération transnationale, par l‘échange de connaissances, de données et de pratiques a réduit les coûts pour trouver des solutions pour adapter les pratiques de gouvernance aux effets spécifiques des changements climatiques.

With the joint development of a common strategy for dealing with permafrost and related hazards under changing climatic conditions and the creation of an Alpine-wide monitoring network, the project aims at preventing natural hazards, at contributing to sustainable territorial development and at the implementation of good governance practices.

The project

The overall objective of this project was to make a significantcontribution towards the mitigation of natural hazards related to permafrost and manage their consequences, with specific regard to climate change impacts. To this end a common strategy for dealing with permafrost and related hazards under changing climatic conditions was developed collaboratively and an Alpine-wide monitoring network established. The PermaNET project further aimed to contribute to sustainable territorial development and the implementation of good governance practices by supporting the development of regional and local adaptation strategies by providing decision-makers and local authorities with a decision-base and strategies for dealing with these factors in their work. The spatially distributed gaps of permafrost data were to be closed and a consistent permafrost map and database for the entire Alps elaborated. Testing new and promising technologies and finding joint solutions for the adaptation of risk management practices, the project aimed to push the Alpine Space to be one of the leading model regions in the field of mountain permafrost research and permafrost monitoring.

The project activities were divided into two administrative work packages (WP), one PR work package and four scientific-technical work packages. The activities of the technical work packages were supported by WP1 “Project preparation”, WP2 “Project management” and by WP3 „Information & publicity“. The latter also supported the distribution of the products and recommendations.

WP4 “Permafrost monitoring network” aimed to collect metadata about existing permafrost monitoring activities in the Alps, extending the existing monitoring networks and defining guidelines for further installations. A metadata set of permafrost monitoring activities in the Alps was created. It closes information gaps and supports the establishment of a permafrost monitoring network in the Alps. In WP4 additional permafrost monitoring stations that expand ongoing monitoring activities were established and installed. The new monitoring stations provide additional data about the actual thermal state of permafrost and its temporal evolution at selected locations.

WP5 “Permafrost and climate change” aimed to provide data about the permafrost distribution in the Alps. In WP5, an Alpine-wide inventory of permafrost evidence and an Alpine-wide map of permafrost distribution were compiled. Permafrost distribution maps provide the basis for assessing the effects of climate changes to permafrost and related processes and the basis for the elaboration of adaptation measures for different economical activities in high mountain areas. A book about the thermal and geomorphic permafrost response topresent and future climate change in the European Alps was compiled to highlight recent permafrost changes and possible future impacts of climate change to permafrost environments through case study sites in the Alpine Space. Furthermore, a handbook of methodologies and techniques for permafrost mapping and detection was elaborated to support the implementation of the techniques in practice.

WP6 “Related natural hazards” provides the basis for the elaboration of the common strategy for dealing with permafrost and related hazards under changing climatic conditions. Recommendations for decision-makers have been developed, based on case studies of permafrost related hazards throughout the Alps.

WP7 “Water resources” provided information about the relevance of permafrost ice for water resources management. Furthermore, they developed recommendations for regional environmental institutions of how best to analyse the quality of the spring water with particular focus on heavy metal pollution and particles.

The partnership

Most authorities responsible for risk management activities are facing issues of permafrost and related natural hazards. However, knowledge and data regarding permafrost related problems and their consideration in natural hazards and risk management differ regionally and sectorally throughout the Alps. Permafrost is also a topical subject in research activities. Because of this, the Geological Service of the Autonomous Province of Bolzano, Italy initiated the PermaNET project and established an interdisciplinary project partnership. All partner states of the Alpine Space programme dealing with permafrost issues were involved in the project. Project partners were either national or regional authorities in the fields of natural hazards management, environmental protection agencies, forest management, hydraulic engineering, meteorology, civil protection, and water resources management. The involvement of scientific institutions supported the transfer of knowledge from researchers to decision-makers. For specific issues, observers, relevant stakeholders from NGO‘s, tourism industry and electric power production companies or external experts were invited to participate. National and transnational stakeholders were consulted for the elaboration of common strategies. The most relevant project observers actively followed the project activities and contributed considerably.

Since most regions of the Alps will be affected by climatic change and its consequences in permafrost areas, the cooperation between relevant decision-makers and scientists throughout the whole Alps was essential for the implementation of this project. The involvement of policy-makers, the responsible authorities for risk management and scientific institutes made it possible to find integrated solutions. Collaboration between different stakeholders and sectors coupled with close ties to other key institutions (e.g. tourism industry, drinking water supply, ski resorts, external experts) provided a wide field of experiences and allowed for an interdisciplinary and holistic approach. The transnational cooperation, through the exchange of knowledge, data and practices reduced costs in finding solutions for the adaptation of governance practices to specific effects of climate changes.

 

(5) - Syntèses et préconisations

Les risques liés au permafrost touchent les routes, les zones touristiques, les infrastructures et les habitations. Le principal défi est de savoir comment les autorités compétentes doivent considérer ces effets du changement climatique dans la prévention des risques et le développement régional. Dans certains endroits, le sujet doit être intégré aux pratiques de gestion des risques. Autre aspect de l’importance des zones de permafrost : la glace du permafrost contribue au régime hydrologique des bassins versants alpins [cf. ‘Le permafrost et la gestion des ressources en eau’, p. 20].

Recommandations pour les décideurs

L’approche interdisciplinaire et intégrée pour compiler les connaissances existantes sur le permafrost dans les Alpes européennes a permis de créer de nombreux produits de grande valeur qui peuvent être utilisés dans la gestion pratique des risques naturels et dans l’aménagement des territoires.

Les principaux produits du projet PermaNET sont les suivants:

- le réseau d’observation du permafrost dans l’Espace alpin et les manuels associés,

- l’inventaire des indicateurs de permafrost,

- la carte de la répartition du permafrost dans les Alpes,

- des directives pour la prise en compte du permafrost dans la gestion des risques.

Le réseau d’observation du permafrost étend les bases de connaissances de l’état thermique du permafrost dans les Alpes et permet de suivre la réponse thermique future du permafrost aux changements climatiques. D’une part, ce réseau de suivi sur le long terme permet d’enregistrer les signes existants du réchauffement global et d’autre part, il fournit des données fondamentales pour évaluer les conséquences des changements climatiques sur le permafrost et  es risques naturels qui y sont liés.

Les données élaborées sur la répartition du permafrost fournissent une base de décision pour interpréter les changements observés dans le paysage. Pour le secteur de l’aménagement, l’inventaire et la carte du permafrost fournissent une base de décision dans le choix de méthodes adéquates pour des études de terrain détaillées.

Si la carte indique la présence possible de permafrost à un endroit spécifique où des problèmes d’instabilité du sol existent ou bien où des infrastructures sont prévues, les manuels élaborés pour la détection et le suivi du permafrost pourraient servir de base pour décider quelles techniques utiliser.

Avec ces produits, PermaNET a contribué à optimiser les bases de décision dans l’aménagement du territoire, la gestion des risques naturels et la gestion des ressources en eau. Pour résumer les principaux résultats de PermaNET, les recommandations suivantes peuvent être formulées :

1. Les connaissances sur le permafrost et les effets du changement climatique sur le phénomène du permafrost et les risques liés sont fragmentées et ne sont pas au même stade de développement partout dans les Alpes. Le regroupement de toutes les expériences et mesures en une seule base de connaissances fournit une base de décision très complète et a permis d’élaborer une carte cohérente de la répartition du permafrost dans les Alpes. Il est impératif de poursuivre la collaboration interdisciplinaire et transnationale pour continuer à compléter cette base de connaissances.

2. Le phénomène du permafrost et la dégradation du permafrost varient considérablement selon les endroits des Alpes. Les rapports de PermaNET sur l’état actuel présentent les différents aspects du sujet. Le phénomène du permafrost et les dangers naturels qui y sont liés (y compris les effets du changement climatique) doivent être pris en compte dans la gestion des aléas et des risques naturels d’une manière coordonnée dans tout l’espace alpin. Les risques naturels liés au permafrost et à la dégradation du permafrost sont limités localement à des cas spécifiques et ne doivent être ni surestimés ni négligés. Le phénomène doit être étudié en détails sur le site avant de tirer toute conclusion ou de prendre toute décision dans la gestion des risques. Certaines conclusions s’appliquent à de nombreux sites: (i) éviter de construire des infrastructures sur un glacier rocheux actif et devant son front; (ii) respecter une zone de sécurité en dessous d‘un glacier rocheux; (iii) contrôler régulièrement les sentiers et pistes traversant un glacier rocheux ou passant devant son front.

3. Pour tous les travaux d’aménagement en haute montagne, il est important de savoir s’il est possible que du permafrost existe, et si c’est le cas quels sont les effets potentiels sur l’activité prévue. Il est utile d’être davantage conscient de l’existence du permafrost de montagne et de ses effets négatifs possibles sur les activités économiques afin d’améliorer l’efficacité et la durabilité des investissements. Tous les acteurs sont invités à utiliser la carte du permafrost élaborée et à ajouter leurs propres observations à l’inventaire des indicateurs de permafrost. Grâce à cette aide, les bases de données pourront être complétées et les connaissances sur la répartition du permafrost pourront être améliorées.

4. Dans le cas de déformations de versants dans des zones de permafrost, des techniques de surveillance des versants sont primordiales pour évaluer les risques et les prévenir. Il faut en encourager l’usage. Il faut prendre suffisamment de temps pour analyser le problème en détail. Le suivi des mouvements de pente dans les zones de permafrost exige des méthodes adaptées et doit répondre à des besoins spécifiques. Tous les acteurs sont invités à utiliser le manuel élaboré pour la détection et le suivi du permafrost. Il donne des conseils pour choisir la technique de suivi appropriée.

5. Afin de partager les expériences, d’élargir la base de données et de favoriser l’harmonisation, il est nécessaire de maintenir le réseau transnational de chercheurs et de praticiens impliqués dans le suivi du permafrost. Nous recommandons aux autorités environnementales nationales de soutenir le développement de ce réseau de personnes et d’institutions et de financer la maintenance des stations de suivi. Les effets du changement climatique sur le permafrost ne peuvent être quantifiés que par un suivi sur le long terme de l’évolution du permafrost sur une large zone.

Perspectives

Le projet PermaNET a posé les bases pour l’établissement d’un réseau transnational de suivi du permafrost dans les Alpes. Désormais, c’est aux acteurs et aux décideurs de construire sur ces bases et de garantir la continuité du suivi du permafrost. Les partenaires du projet PermaNET et les institutions partenaires continueront à entretenir et à améliorer le réseau de suivi. L’étape suivante consiste à définir un moyen de coordonner le réseau transnational d’observation du permafrost, de compiler et d’analyser les données de suivi du permafrost dans un rapport périodique sur l’état thermique du permafrost dans les Alpes européennes.

Permafrost-related hazards affect traffic routes, tourism areas, infrastructures and settlements. The main challenge is how the respective authorities must consider these factors of climate change in risk prevention and regional development. In some locations, the topic has to be implemented into risk management practices. A further aspect of the importance of permafrost areas is the contribution of permafrost ice to the hydrologic regime of alpine watersheds [cf. ‘Permafrost and water resources management’, p. 20].

Recommendations for decision-makers

The interdisciplinary and integrated approach of compiling the existing knowledge about permafrost in the European Alps resulted in many valuable products that can be used in natural hazard management practice and in territorial planning.

The main outputs of the PermaNET project were

- the Alpine Space permafrost monitoring network and related handbooks,

- the inventory of permafrost evidence,

- the map of permafrost distribution in the Alps,

- guidelines for the consideration of permafrost in risk management.

The permafrost monitoring network extends the knowledge databases of the thermal state of permafrost in the Alps and allows the monitoring of the future thermal response of permafrost to climate change. On one hand, this long-term monitoring network allows the ongoing signal of global warming to be recorded and on the other hand it provides fundamental data for assessing the consequences of climate changes to permafrost and related natural hazards.

The elaborated permafrost distribution datasets provide a decision base for interpreting observed changes in the landscape. For the planning sector, the permafrost inventory and the map provide a decision base for choosing adequate methods for detailed field investigations.

If the map indicates the possible presence of permafrost at a specific location where problems with ground movements exist or where infrastructure is planned, the elaborated handbooks for permafrost detection and monitoring could provide the basis for deciding what techniques should be used.

With these products, PermaNET contributed to optimizing the decision bases in territorial planning, natural hazard management and water resources management.

Summarizing the main findings of PermaNET, the following recommendations could be formulated:

1. The knowledge about permafrost and the effects of climate change on permafrost phenomena and related hazards is fragmented and on different levels of development within the Alps. The assemblage of all experience and measurements into one knowledge base provides a sophisticated decision base and led to the development of a consistent map of permafrost distribution in the Alps. To further extend the knowledge base it is essential to continue the interdisciplinary and transnational collaboration.

2. Permafrost phenomena and permafrost degradation show a high spatial variability of occurrence through the Alps. The state of the art reports of PermaNET provide a collection of different aspects of the topic. Permafrost phenomena and related natural hazards (including the effects of climate change) should be considered in natural hazard and risk management in a common way throughout the Alps. Natural hazards related to permafrost and permafrost degradation are locally restricted to specific cases and should neither be overestimated nor neglected. The phenomenon has to be studied on the site and in detail before making conclusions or decisions in risk management. Some conclusions are valid for many locations: (i) infrastructure upon an active rock glacier and its front zone should be avoided; (ii) a security zone should be observed below a rock glacier; (iii) trails crossing rock glaciers or passing down below its front should be regularly checked.

3. For all planning tasks in the high mountain environment it is important to know if permafrost occurrence is possible, and if so, what the possible effects on the planned activity are. A raised awareness of the existence of mountain permafrost and its possible adverse effects on economic activities is helpful for improving the efficiency and sustainability of investments. All stakeholders are invited to make use of the elaborated permafrost map, and to add their own observations to the permafrost evidence inventory. With this support, the databases will be extended and the knowledge of permafrost distribution will grow.

4. In case of slope deformations in permafrost areas, slope monitoring techniques are crucial tools for risk assessment and risk prevention. Their use must be encouraged. Adequate time is required for analysing the problem in detail. Monitoring of slope movements in permafrost areas require specific methods and must meet specific needs. All stakeholders are invited to make use of the elaborated handbook for permafrost detection and permafrost monitoring. It provides hints for choosing the appropriate monitoring technique.

5. In order to exchange experiences, to expand the data series and to foster harmonization, it is necessary to continue the transnational permafrost monitoring network of researchers and practitioners. National environmental authorities are recommended to support the further development of this network of persons and institutions and to financially support the maintenance of the monitoring stations. The effects of climate change to permafrost can only be quantified through long-term monitoring of the evolution of permafrost over a wide area.

Outlook

The PermaNET project provided the bases for the establishment of a transnational permafrost monitoring network in the Alps. Now, it is up to the stakeholders together with the decision makers to build on these bases and to guarantee the continuity of permafrost monitoring. The PermaNET project partners and partner institutions will continue to maintain and improve the monitoring network. The next step is to define a way to coordinate the transnational permafrost monitoring network, to compile and analyse permafrost monitoring data to a periodic report of the thermal state of permafrost in the European Alps.

Références (Permafrost map / carte du permafrost) :

This map has been compiled at the University of Zurich, Switzerland within the framework of the Project PermaNET / Cette carte a été élaborée par l’Université de Zurich, Suisse, dans le cadre du projet PermaNET.

Boeckli, L., Brenning, A., Gruber, S. & Noetzli J. 2011: A statistical permafrost distribution model for the European Alps, The Cryosphere Discussions, 5, 1419-1459, www.the-cryosphere-discuss.net/5/1419

Paul, F., Frey, H. and Le Bris, R. (subm.): A new glacier inventory for the European Alps from Landsat TM scenes of 2003: Challenges and results. Annals of Glaciology, 52(59).

Further information / Informations supplémentaires

The website of the PermaNET project provides detailed reports of the topics described in this brochure. Furthermore, the detailed reports, handbooks and guidelines available at the website provide bibliographies for further information. The PermaNET website offers of web services for viewing and analysing the compiled permafrost evidence inventory and the permafrost distribution map. For further information please have a look to: / Le site Internet du projet PermaNET présente les rapports détaillés sur les sujets décrits dans cette brochure. Les rapports détaillés, les manuels et les directives disponibles sur le site Internet fournissent en outre des bibliographies pour plus d’informations. Le site Internet PermaNET offre des services web pour visualiser et analyser l’inventaire compilé des indicateurs de permafrost et la carte de répartition du permafrost. Pour plus d’informations, allez voir:

www.permanet-alpinespace.eu