Quand la glace tremble : les cryoséismes, un risque croissant dans le Nord | Polarjournal
Les cryoséismes, ou tremblements de glace, se produisent lorsqu’un sol gorgé d’eau gèle rapidement. Schéma : AccuWeather

Les tremblements de glace pourraient devenir de plus en plus fréquents dans le Nord. Avec des conséquences potentiellement importantes sur les bâtiments et les infrastructures.

Un énorme bruit sourd qui se fait entendre en plein hiver et durant la nuit ? C’est peut-être un cryoséisme. Également connu sous le nom de tremblement de glace, le phénomène a déjà été observé dans les pays du Nord mais aussi à des latitudes plus méridionales, comme pour les villes nord-américaines de Chicago en 2019 et d’Ottawa en 2022.

Une étude publiée dans EGUsphere, et actuellement en cours de discussion, estime que ce risque naturel pourrait devenir problématique dans le Nord en raison de son impact sur les bâtiments et les infrastructures. Les auteurs, chercheurs à l’Université d’Oulu en Finlande et du Geological Survey of Finland (GTK), ont donc décidé de créer un système capable de prédire les tremblements de glace sur la base d’une analyse du sol et de données satellitaires.

Les conditions préalables à un cryoséisme incluent une température de l’air qui descend à -20°C à raison d’un degré par heure et d’une couche de sol gelé de 5 centimètres ou plus. En outre, le sol doit être libre de neige, ce qui rend les zones déneigées, comme les routes, particulièrement vulnérables. Lors d’un tremblement de glace, les mouvements du sol peuvent être comparables à ceux d’un tremblement de terre ou aux vibrations produites par un train de marchandises. Vidéo : Environment and Climate Change Canada / YouTube

Lorsqu’une série de cryoséismes a touché la ville d’Oulu en Finlande en 2016, détruisant des routes, ce fut le point de départ de la recherche menée par des chercheurs de l’Université de la ville. « […] Les tremblements de terre affectent les régions du nord du monde, mais ils ont été peu étudiés à l’aide d’instruments sismiques », remarque Kari Moisio, chercheur principal de l’Université d’Oulu et l’un des co-auteurs de l’étude, dans un communiqué de presse publiée par l’université le 11 décembre dernier.

Les phénomènes météorologiques intenses de ces dernières années liés au changement climatique pourraient rendre les tremblements de glace, jusqu’ici plutôt rares, de plus en plus fréquents. 

Pour tenter d’en savoir plus sur ces séismes, les chercheurs ont installé deux réseaux de stations sismiques dans le nord de la Finlande durant l’hiver 2022-2023. Situés à Oulu, ville située à environ 200 km en-dessous du cercle polaire, et à Sodankylä, située à une centaine de kilomètre au-delà du cercle polaire, ces réseaux ont enregistré des signaux sismiques, des données sur la température du sol, ainsi que les observations rapportées par les résidents locaux sur les bruits inhabituels qu’ils entendaient.

L’étude de l’Université d’Oulu est la première sur les événements sismiques survenant dans les marais et les zones humides. Ici, la tourbière de Joutsenenpesäaapa dans la région de Sodankylä. Image : Simo Räsänen, via Wikimedia Commons

L’équipe de recherche a constaté que les zones humides étaient particulièrement concernées par ce type de séisme que l’on pensait jusqu’ici plutôt réservés à certains types d’infrastructures. « On pensait auparavant que les routes étaient les principales zones d’où provenaient les tremblements de gel. Notre nouvelle étude n’avait pas prévu l’importance des zones humides et des canaux de drainage. », explique Elena Kozlovskaya, professeure de géophysique appliquée à l’école minière de l’Université d’Oulu. « Nous avons constaté qu’au cours de l’hiver 2022-2023, les principales sources de tremblements de glace à Oulu étaient en fait les marécages, les zones humides et les zones avec des nappes phréatiques élevées ou d’autres endroits où l’eau s’accumule. »

Quand des cryoséismes se produisent, les ondes sismiques de surface produisent de fortes accélérations du sol sur des distances pouvant atteindre des centaines de mètres, comme le précise le communiqué. Les cryoséismes provoquent alors des fractures qui peuvent se propager le long des canaux de drainage, près des routes ou dans les zones humides. Des endroits qui sont souvent proches des lieux d’habitation. D’où l’importance de pouvoir identifier les zones présentant un risque de cryoséismes afin de protéger les infrastructures et les bâtiments. 

À termes, les chercheurs souhaitent ainsi créer un système qui pourra prédire ces tremblements de glace en se basant sur l’analyse du sol et des données satellitaires.

Lien vers l’étude : Afonin, N., Kozlovskaya, E., Moisio, K., Kokko, E.-R., and Okkonen, J.: Frost quakes in wetlands in northern Finland during extreme winter weather conditions and related hazard to urban infrastructure, EGUsphere, 2023 [preprint], doi.org/10.5194/egusphere-2023-1853. 

Mirjana Binggeli, PolarJournal

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