Ondes sismiques traversant le sol près de Longyearbyen dans la vallée de l'Adventdalen, Svalbard, La Norvège a connu un ralentissement constant au cours des trois dernières années, probablement en raison du réchauffement du pergélisol dans la vallée arctique. La tendance, rapporté dans une nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche sismologique , montre comment la surveillance sismique peut être utilisée pour suivre la stabilité du pergélisol dans le cadre du changement climatique mondial. L'étude fait partie d'une section thématique dans un prochain numéro de la revue sur la sismologie arctique et antarctique.

Julie Albaric de l'Université de Bourgogne Franche-Comté, alors qu'il était employé chez NORSAR (Norvège), et ses collègues ont utilisé des données collectées à partir d'une variété de réseaux sismiques et d'expériences sismiques actives pour en savoir plus sur l'environnement sismique de la vallée Adventdalen de Svalbard, et mieux comprendre la dynamique du pergélisol dans la région.

Les chercheurs ont pu détecter les variations saisonnières de la vitesse des ondes sismiques, qu'ils attribuent aux changements dans la teneur en glace du pergélisol 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 lent à travers un matériau plus liquide ou plus mou.

Le pergélisol peu profond est sensible aux changements de température saisonniers, ce qui expliquerait les variations saisonnières de la vitesse sismique découvertes par Albaric, Daniela Kühn de NORSAR et leurs collègues. Mais les chercheurs ont également trouvé une tendance à la baisse linéaire de la vitesse entre 2009 et 2011 après avoir analysé les données collectées par un réseau sismique permanent dans la région, indiquant une couche de pergélisol de plus en plus fondue.

"À notre connaissance, c'est la première étude montrant cette tendance de vitesse à long terme, " a déclaré Albaric. " Notre étude démontre qu'il vaut la peine de maintenir des observatoires permanents, ces collectes de données à long terme sont précieuses, et que des options d'utilisation des données peuvent apparaître qui n'étaient pas au centre de l'installation d'origine."

Les chercheurs cherchent des moyens de surveiller le pergélisol car sa stabilité peut avoir un impact significatif sur le climat mondial, avec une fonte généralisée pouvant conduire à une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.

La surveillance sismique peut être un outil puissant pour détecter les changements du pergélisol, d'autant plus que les données sont enregistrées en continu contrairement à certaines autres méthodes géophysiques, dit Albaric. "En outre, les méthodes sismiques sont très sensibles et selon la géométrie du réseau, ils nous permettent de cibler différentes profondeurs et de couvrir de grandes surfaces, nous permettant d'étendre les observations très localisées fournies par les mesures de température des forages."

Le bruit ambiant de l'activité sismique sur le Svalbard est constitué d'ondes corporelles (qui se déplacent à l'intérieur de la Terre), ainsi que des ondes de surface intermittentes qui se produisent lorsque la température moyenne dépasse le point de congélation. Ces ondes de surface ont une origine cryogénique, suggère l'équipe de recherche.

L'environnement arctique difficile rend le déploiement difficile, maintenir et récupérer les données des réseaux, Kühn a noté. "En été, par exemple, la vallée se remplit d'un large, rivière tressée qui limite l'installation de sismomètres permanents. En hiver, températures froides, la neige et la glace sont dures pour l'équipement et raccourcissent le temps pendant lequel l'électricité peut être fournie par des panneaux solaires."

« Les conditions météorologiques rendent évidemment le travail sur le terrain difficile, " ajouta Albaric, "notamment lors de l'installation des postes et de l'utilisation d'un clavier sans gants à des températures inférieures à -30°C."