Cette illustration de l'article montre l'emplacement des capteurs de température sur le site de recherche de Dalton Highway. Crédit :photo drone par Soraya Kaiser; illustration distribuée sous Creative Commons 4.0 International
Routes, des ponts, les pipelines et autres types d'infrastructures en Alaska et ailleurs dans l'Arctique se détérioreront plus rapidement que prévu en raison de l'incapacité des planificateurs à tenir compte de l'impact des structures sur le pergélisol adjacent, selon les recherches d'un expert en pergélisol du Fairbanks Geophysical Institute de l'Université d'Alaska et d'autres.
Les chercheurs disent que les planificateurs doivent tenir compte des répercussions latérales de leurs projets en plus de la projection habituelle des effets directs descendants.
La conclusion a été présentée dans un article du 31 mai à La cryosphère , une publication de l'Union européenne des géosciences.
Vladimir Romanovsky, professeur de géophysique à l'UAF Geophysical Institute, fait partie des 13 auteurs de l'article. Le chercheur principal du projet est Thomas Schneider von Deimling de l'Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research à Potsdam, Allemagne.
La recherche s'est concentrée sur une partie de la route Dalton sur le versant nord de l'Alaska, à environ 10 milles au sud des champs pétrolifères de Prudhoe Bay. Des capteurs surveillaient la température à sept endroits, trois à l'ouest de l'autoroute et quatre à l'est.
Les chercheurs ont découvert que le dégel descendant ne se limite pas à la zone sous la surface de la route. Ils ont plutôt constaté que le dégel se propage vers l'extérieur, entraînant une déstabilisation du remblai et du sol de fondation et qu'elle est causée par la formation de taliks - des zones de sol qui ont dégelé et qui restent non gelées toute l'année - sous le pied d'une chaussée, la zone préparée à la base du remblai et attenante au terrain naturel.
Le résultat, les auteurs écrivent, est un taux de dégel qui s'accélère et des défaillances routières plus précoces que prévu - et un avertissement que d'autres types d'infrastructures arctiques telles que les pipelines, les réservoirs de stockage de carburant et les aéroports tomberont en panne plus tôt que prévu.
Ce diagramme modélise une demi-route en coupe transversale du centre de la route à la toundra adjacente. Le graphique illustre la subdivision en quatre unités structurelles (centre routier, épaule, orteil et toundra). La zone grisâtre avec des points noirs représente le remblai de la route. L'ombrage bleu clair indique la hauteur de neige maximale potentielle. La zone bleu foncé illustre une mare à côté de la route. Crédit :Image distribuée sous Creative Commons 4.0 International
Le sol de pergélisol coule lorsqu'il dégèle, car une grande partie de sa masse provient de la glace mélangée au sol ou gelée dans des dépôts purs. Le travail sur le terrain et la modélisation informatique subséquente d'une route de gravier construite sur du pergélisol continu ont révélé qu'un dégel lent et graduel conduirait à une « dégradation accélérée et probablement irréversible du pergélisol » et que « la défaillance de la route est inévitable une fois qu'un niveau critique de réchauffement du sol a été atteint. , " en l'absence de mesures extensives de refroidissement du sol, écrivent les auteurs.
Les auteurs écrivent également que leurs résultats montrent une lacune dans d'autres méthodes d'évaluation des risques d'infrastructure, qui ne parviennent pas à capturer adéquatement les changements du pergélisol et n'analysent pas l'interaction entre l'infrastructure et le sol adjacent.
Ces lacunes rendent inexactes les estimations actuelles des dates de défaillance des infrastructures.
« Vous ne pouvez pas prendre de décisions vides lorsque vous avez affaire au pergélisol, " dit Romanovski, chercheur de longue date sur le pergélisol. « Il faut toujours être plus précis sur la région, sur la quantité de glace dans le pergélisol et sur l'infrastructure elle-même. Et lorsque vous tenez compte de tout cela – et du changement climatique – vous pouvez prendre une décision beaucoup plus éclairée. »
La recherche s'avérera plus bénéfique dans la planification de nouvelles routes que dans l'entretien des routes existantes, pour lesquels peu peut être fait pour changer leur construction initiale. La recherche sera, cependant, donner aux gestionnaires de transport une meilleure idée du moment où les routes existantes sont susceptibles de tomber en panne, dit Romanovsky.
« Le ministère des Transports peut, en utilisant ces résultats, comprendre combien ils doivent prévoir de dépenser pour maintenir les routes en bon état, " dit-il. " Ils ont une bonne idée à court terme, mais ils ne savent pas à quoi s'attendre, dire, Dans 10 ans, quand le pergélisol sera encore plus vulnérable qu'il ne l'est actuellement et comment ce processus de dégel se poursuivra."
Les auteurs concluent en disant qu'il est « essentiel de prendre en compte les effets du changement climatique lors de la planification et de la construction d'infrastructures sur le pergélisol, car une transition d'un état stable à un état très instable peut bien se produire pendant la durée de vie de l'infrastructure (environ 30 ans). »
Ils ajoutent que leur concentration sur l'autoroute Dalton illustre qu'"une telle transition peut même se produire au cours de la prochaine décennie pour des infrastructures construites sur un pergélisol continu qui affiche des conditions froides et relativement stables aujourd'hui".
