Impacts du changement climatique sur les PH
ÉNOMÈNES NATURELS (ALÉAS)

3.2 ALÉAS TORRENTIELS (laves torrentielles, crues torrentielles, etc.)



Facteurs de contrôle
Intensité
Fréquence
Saisonnalité
Localisation
Recommandations




FACTEURS DE CONTRÔLE DES ALÉAS TORRENTIELS

Type de
connaissances
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Reconstitutions
Alpes françaises  :
Des éléments incontestables disponibles pour les Alpes françaises montrent que les coulées de débris sont déclenchées par des pluies torrentielles de forte intensité se produisant durant l'été et l'automne, tandis que la fonte des neiges ne provoque que rarement des coulées de débris.

 

Corominas & al 1994 - R: EPOCH
Grandes vallées alpines et leur piedmont :
Le régime des précipitations et l'intensité de la dégradation du couvert végétal, liées à l'action humaine, sont responsables d'une brutale crise de la torrentialité au cours du Petit Âge Glaciaire. Au coeur des Alpes, la crise torrentielle a débuté précocement dans les têtes de bassins, soit dès le milieu du XIVe siècle (Bravard, 1989). Cette constatation a permis de vieillir le début de la crise du Petit Âge Glaciaire par rapport à des critères tels que la progression des glaciers.
Pour les grandes vallées alpines et leur piedmont, les études de paléo-dynamique fluviale réalisées depuis une quinzaine d'années sur la base de carte anciennes et de textes ont été analysées.
Bravard 2000 - P
Torrent d'Illgraben :
Des changements majeurs sont apparus au site d'étude entre le milieu de la phase chaude, comprise entre 1200 et 1550 et correspondant à une exploitation nouvelle et intense du territoire, et le milieu du Petit Age Glaciaire. Les transitions entre les périodes ne correspondent pas à une augmentation des inondations sur le cône de déjections. Il est difficile de séparer l'effet du seul climat et l'impact de changements d'anthropiques.

La comparaison des événements bien documentés des dernières décennies (de 1932 à 2000) et des précipitations à Sierre (ville localisée à 4 km) ne montre aucune tendance dans la relation intensité des pluies - déclenchement d'événements. En outre, l'événement le plus important enregistré (1961) s'est produit lors de précipitations très faibles.

La prévision de la fréquence et de l'intensité des événements de transport solide dans de tels torrents est impossible si les facteurs géologiques et anthropiques ne sont pas pris en compte (chutes de rochers, formation de cônes de déjection, déboisement, barrages, etc.). Ceux-ci ne peuvent être directement reliés au changement climatique. Même s'il n'est pas totalement contrôlé par la fourniture sédimentaire, l'activité de ce torrent montre une faible corrélation avec les précipitations.
Quatre sources principales ont été utilisées pour couvrir la vaste période à étudier (le dernier millénaire) : la dendrochronologie, l'analyse stratigraphique, la datation au radiocarbone (C14) et les enregistrements historiques.
Bardou & al 2003 - P

Alpes françaises :
Le Petit âge glaciaire (1250-1850, période plus froide et plus humide que l'époque actuelle) semble avoir favorisé une érosion torrentielle intense et accru la production sédimentaire, notamment la fréquence des laves torrentielles. L'influence de cette péjoration climatique a pu s'exercer directement sur la dynamique des processus érosifs et indirectement par modification de la couverture végétale. Elle varierait selon l'altitude, seuls les bassins versants de haute altitude auraient été touchés. Si on admet son impact sur une recrudescence de l'érosion et des crues torrentielles au début du 19e siècle, on est conduit à s'interroger sur le rôle du surpâturage et du déboisement largement mis en avant par les forestiers et à n'en faire qu'un facteur aggravant.

Torrent du Manival (Isère) :
Sur le bassin du Manival, les évolutions de l'utilisation des terrains et de la couverture végétale ne sont pas significatives, dans l'état actuel des connaissances, du point de vue des crues ou de l'érosion torrentielle.

Entre l'époque des travaux de correction du RTM (1880-1920) et l'état actuel ou récent, les principaux types de zones d'apport de matériaux au Manival ont subsisté et l'extension de la couverture végétale n'a ainsi que peu entamé le potentiel de fourniture.

Les légères irrégularités dans le rythme des crues torrentielles seraient conformes à ce qu'on peut attendre du côté aléatoire du fonctionnement des torrents, incluant des abats d'eau ou des mouvements de masse chroniques et modérés, et il n'est donc pas possible de les attribuer à des modifications des facteurs climatiques, anthropiques (aménagement RTM) ou cataclysmiques (apports massifs de matériaux par mouvement de masse). En d'autres termes, ni la fin du Petit âge glaciaire, ni la correction active et les changements dans l'utilisation du sol, ni les mouvements de masse intervenus n'auraient modifié les crues torrentielles significatives du Manival depuis 1800.

• Enquête historique approfondie [dans le cadre du programme "Historisque"] se fondant sur l'inventaire des sources de documents relatifs à ce cours d'eau.
• Mise en œuvre d'un test de stationnarité sur le processus d'occurrence, qui consiste à reporter sur un graphique le rang de chaque événement (par ordre chronologique de la lave) en fonction du temps. La comparaison de cette courbe expérimentale avec l'intervalle de tolérance à 90% permet de disposer d'un critère statistique pour l'acceptation de l'hypothèse de stationnarité du processus des crues.

 

Lang & al 2003 - E
Alpes suisses - Torrent du Ritigraben  :
Les données reconstituées pour le Ritigraben montrent que des phases d'activité accentuée et des périodes de retour plus courtes qu'aujourd'hui ont existé par le passé, à savoir après 1827 et jusqu'à la fin du 19 e siècle. Après 1835 (et jusqu'au milieu des années 1890), des cumuls de précipitations considérables ont été observés pour les Alpes suisses en été et en automne.

Les fluctuations à long terme des cumuls de précipitations de la fin de l’été et de l’automne, mises en évidence par Pfister (1999), influencent à la fois la fréquence des crues en Suisse et dans le Tessin mais aussi l’activité des laves torrentielles du torrent du Ritigraben. Même si la corrélation entre le réchauffement global et une modification de la taille et du nombre de laves torrentielles a été posée de manière hypothétique, comme dans Haeberli et Beniston (1998), aucune confirmation de ce genre n’a pu être apporté dans la zone d’étude.
La fréquence des coulées de débris passées a été obtenue par dendro-géomorphologie.

Les événements reconstitués ont ensuite été comparés aux données d'archives sur les inondations des rivières voisines.
Stoffel & al. 2005a - A
Lac des Braies (Dolomites, Italie) :
Une comparaison avec les principales anomalies climatiques des 2300 dernières années a été réalisée : l'optimum climatique romain (350 av. J-C 400 ap. J-C), la période de « migration des peuples » (450-750 ap. J-C), l'optimum médiéval (950-1250 ap. J-C) et le Petit Age Glaciaire (1450-1750 ap. J-C). Les laves torrentielles ne semblent être favorisées par aucune tendance climatique. Durant l'optimum climatique romain, de même qu'au cours du Petit Age Glaciaire, la fréquence des laves torrentielles est irrégulière. Le nombre de laves torrentielles / 100 ans est soumis à d'importantes variations pour les deux périodes. En revanche, la fréquence des laves torrentielles durant la période froide de « migration des peuples » et la période chaude médiévale est plus régulière et le nombre d'événements / 100 ans ne varie pas tellement.

Une comparaison de la chronologie des laves torrentielles avec les données climatiques d'une station météorologique voisine pour les 80 dernières années donne une autre perspective. La plupart des années ayant connu des laves torrentielles sont plus froides et humides que les années sans lave torrentielle (Irmler, 2003). Cette observation a également été faite par Veit (2002) et Zimmermann et al. (1997).
La nouvelle approche présentée dans cet article est basée sur l'observation qu'après une lave torrentielle des matériaux fins sont lessivés dans le lac et y forment des couches caractéristiques qui se distinguent des sédiments stratifiés annuellement de manière normale. En analysant ces couches grâce à des forages, il est possible de reconstituer une chronologie détaillée des laves torrentielles.
Irmler & al. 2006 - A
Torrent du Ritigraben (Valais) :
La reconstitution dendrochronologique de 123 coulées de débris remontant à 1570 montre que relativement peu de coulées de débris sont survenues au cours de la période 1570-1860. Cela s'explique par des étés plus frais avec des chutes de neige plus fréquentes dans la zone de départ des coulées de débris.

D'après les observations d'inondations dans les rivières adjacentes, il apparaît également qu'entre les années 1860 et 1980, les coulées de débris au site d'étude auraient été déclenchées le plus souvent par des orages estivaux localisés. Depuis 1987, les événements de fin d'été et d
'automne sont traités par des systèmes météorologiques synoptiques situés au sud des Alpes. Le glissement d'activité des coulées de débris de juin-juillet à août-septembre peut être expliqué avant tout par la tendance négative observée pour les précipitations intenses d'été et la tendance légèrement positive trouvée pour les précipitations intenses d'automne au cours du 20 e siècle dans la région d'étude [Schmidli et Frei, 2005].
La fréquence des coulées de débris passées a été obtenue par dendro-géomorphologie.

Les événements reconstitués ont ensuite été comparés aux données d'archives sur les inondations des rivières voisines.
Stoffel & Beniston 2006 - A
Torrent du Ritigraben (Valais) :
D'après les reconstitutions géomorphologiques et les analyses de saisonnalité à partir d'enregistrements météorologiques, il semble que les chutes de neige et les sols gelés empêchent la mobilisation des débris dans la zone de départ (> 2,600 m d'altitude) durant les précipitations survenant entre octobre et mai.

D'après les éléments présentés dans cette étude, il est possible de définir les facteurs climatologiques et météorologiques déterminant l'activité des coulées de débris dans la zone d'étude. Des étés frais avec des chutes de neige fréquentes aux plus hautes altitudes ont régulièrement empêché la production de coulées de débris entre les années 1570 et 1860. La tendance au réchauffement en combinaison avec des cumuls de précipitations plus importants en été et en automne entre 1864 et 1895 ont constitué, au contraire, des conditions météorologiques favorables au déclenchement de coulées de débris dans la zone de départ. L'augmentation de l'activité des coulées de débris s'est poursuivie au cours du 20 e siècle et les reconstitutions montrent une concentration d'événements pendant la période 1916-1935, lorsque des conditions chaudes et humides ont prévalu en été dans les Alpes suisses.

 

Stoffel 2007 - A
Valle del Gallo (Lombardie, Alpes italiennes) :
Les années ayant connu les principales laves torrentielles, les précipitations quotidiennes les plus intenses sont comprises entre 21.3 et 73.2 mm, avec une valeur moyenne de 37.8 mm. Toutefois, les années avec des précipitations quotidiennes maximales particulièrement abondantes (jusqu'à plus de 70 mm) ne correspondent pas toujours à des années à laves torrentielles. A l'inverse, quelques années avec des précipitations maximales de seulement 20 mm environ correspondent à des années à laves torrentielles. Les précipitations quotidiennes maximales moyennes sont de 46 mm les années à événements. Cette valeur a un temps de retour de 2.2 ans, ce qui est légèrement supérieur à l'intervalle moyen entre deux laves torrentielles (1.6 ans). Il peut être assumé que les laves torrentielles sont déclenchées par des averses de 20-30 mm, probablement concentrées sur une courte période (quelques heures).
Les analyses dendro-géomorphologiques ont été menées sur 12 cônes de déjections et 2 chenaux situés sur des pentes. Les anomalies de croissance des arbres (cicatrices d'abrasion, bois de compression et brusques changements de croissance) ont été utilisées comme méthodes de datation des laves torrentielles. 239 événements ont été datés entre 1875 et 2003 à partir de 757 arbres (Pinus montana Mill.). Les résultats de datation des laves torrentielles ont été corrélés aux données de précipitation enregistrées à la station météorologique de Cancano (1948 m d'altitude, à quelques km des zones de départ des laves torrentielles).
Pelfini & Santilli 2008 - A
Observations
Valais suisse :
En ne considérant que les données de Grächen (la station climatologique la plus proche de la zone d'étude), on remarque que la meilleure corrélation entre le déclenchement de laves torrentielles et les précipitations correspond au seuil de 4 écart-types (SD) en prenant en compte une période de trois jours. Ile est à noter que seulement 1% des cas a excédé ce seuil. (D'autres relations ont été trouvées pour différents seuils et périodes mais les paramètres précédents sont les plus significatifs).

La comparaison entre les dates auxquelles les précipitations ont excédé 4 SD sur 3 jours consécutifs et les dates de déclenchement de laves torrentielles importantes montre une corrélation relativement bonne. Une seule lave torrentielle n'était pas liée à des précipitations exceptionnelles. Dans ce cas, la fonte de grandes quantités de neige a joué un rôle important, alors que les précipitations n'avaient qu'un rôle secondaire. En revanche, des précipitations très intenses n'entraînant pas le déclenchement de laves torrentielles ont été observées. Le facteur déterminant dans ce cas particulier semble être l'insuffisance des sédiments pour déclencher une lave torrentielle (la coulée précédente ayant eu lieu 2 ans auparavant). Cet événement souligne l'importance de la disponibilité en sédiments, facteur essentiel dans le déclenchement de laves torrentielles.

Les principaux mécanismes de déclenchement des laves torrentielles sont d'une part des précipitations abondantes, et d'autre part la fonte des neiges et les écoulements, ou une combinaison des deux. Les laves torrentielles reliées aux précipitations sont susceptibles d'être déclenchées lorsque les cumuls totaux de précipitations au cours d'une période de trois jours excèdent quatre écart-types, c'est-à-dire lors d'un événement significatif de précipitations extrêmes. L'analyse des données climatologiques des trois dernières décennies dans la région du Ritigraben a mis en évidence le fait que le nombre d'événements de précipitations extrêmes capables de déclencher des laves torrentielles en août et septembre a augmenté.
L'analyse des données de précipitations d'août et septembre de plusieurs stations climatologiques depuis 1966 (période d'observation disponible) a été menée afin de déterminer le seuil le mieux corrélé au déclenchement de laves torrentielles. Ce seuil correspond à un niveau d'écart-type (SD) et à la durée durant laquelle le cumul de précipitations est pris en compte.

Les cumuls de précipitations sur un jour et pour des séries comprises entre deux et cinq jours (pour tous les intervalles, y compris ceux se chevauchant) ont été comparés aux données concernant les laves torrentielles à Ritigraben.

Ensuite l'évolution des événements de précipitations extrêmes (cumul de précipitations excédant 4 SD pendant 3 jours consécutifs) à Grächen entre 1966 et 1994 et pour 7 stations suisses entre 1901 et 1994 a été analysée.
Rebetez & al 1997 - A
Alpes Suisses :
L'accroissement général de la pluviométrie constaté depuis deux décennies (dès 1977) dans la partie occidentale du pays et dans une moindre mesure au Tessin, s'est concrétisée de manière incontestable par une recrudescence des mouvements de terrain de toutes natures, le plus souvent liés à de grands glissements de terrain, et par la réactivation générale de certains de ces grands glissements [...] Cette forte concentration de cas de réactivation de grands glissements constatée en Suisse Romande et au Tessin n'a pas eu d'équivalent en Suisse Alémanique et notamment en Suisse Orientale: ces parties du pays ont certes connu des problèmes, mais il s'est surtout agi de phénomènes subits à échelle plus réduite tels que coulées boueuses, crues et laves torrentielles [...]
Recherche et synthèse des données existantes concernant les mouvements : cartographie, géodésie, photogrammétrie, inclinométrie, données pluviométriques...
Noverraz & al. 1998 - R: PNR31
Alpes et Préalpes suisses :
Après l'analyse des inondations de 1987 (qui ont concerné l'ensemble des Alpes), il a été montré que la moitié des coulées de boue canalisées enregistrées provenaient de zones probables ou possibles de permafrost ou de zones concernées par le retrait des glaciers depuis 1850.

Les coulées de boue canalisées ne sont pas sensibles au cumul de précipitations avant un événement, les précipitations intenses ne déclenchant pas nécessairement de coulé de boue.

Différents types de précipitations peuvent entraîner des coulées de boue : dans les Préalpes et les Alpes du Nord principalement, les pluies torrentielles sont responsables des coulées de boue, alors que dans les régions de haute altitude des Alpes centrales et du Sud, ce sont les périodes de pluie prolongées, souvent combinée avec un isotherme 0°C haut, qui mènent à des coulées de boue. Les coulées de boue sont plus fréquentes en été et en automne, particulièrement aux hautes altitudes.

Les coulées de boue sont considérablement plus variables que les changements climatiques attendus pour ces régions. Il n'est donc pas possible de produire des scénarios quant à leur future évolution.
  Bader & Kunz 2000f - R: PNR31
Alpes italiennes :
Au cours des deux dernières décennies, l’activité des mouvements de masse a augmenté fortement sur la face Est du Monte Rosa et de nouvelles zones de détachement de chutes de rochers, de laves torrentielles et de chutes de séracs se sont développés. Ces mouvements gravitaires surviennent même au cours de l’hiver. Toutes les zones de départ des chutes de blocs et des coulées de débris sont situées dans la partie supérieure de la falaise, entre 3400 et 4100 m. Il est important de noter le décalage spatial important des zones de départ, en relation avec le retrait glaciaire. Ces observations montrent que le retrait glaciaire peut fortement affecter la stabilité des pentes à cause des changements drastiques des conditions de surface mais aussi sous la surface dans les zones déglacées.
  Fischer & al. 2006 - A
Alpes suisses :
L'analyse des causes de la tempête de 1987 a prouvé que presque la moitié des coulées de boue venait de zones qui étaient probablement des zones de permafrost, ou des zones couvertes de glace avant 1850. Au Ritigraben (Valais), le glacier rocheux situé à 2 500 mètres d'altitude fut la source de plusieurs coulées de boue ces dix dernières années.
  Götz & Raetzo 2006 - P*
Hautes Alpes et Isère:
Sur les 34 évènements de mouvements de versant observés dans le Bassin de Barcelonnette sur la période 1975-2004, dans 62% des cas, les 5 jours précédant le glissement sont marqués par un cumul pluviométrique très nettement supérieur à la « normale ». Les 38% restant s’expliquent par le développement très localisé d’orages, non « vus » par au moins l’un des 3 postes de référence.

Une étude plus approfondie des antécédents pluviométriques lors des cas de laves torrentielles met en évidence deux aspects complémentaires : le rôle de la quantité de précipitations sur le temps court précédant le phénomène (facteur direct : fort maximum journalier dans les jours précédents) et un pas de temps plus long de préparation du secteur (facteur indirect : écart de cumul pluviométrique encore significatif dans le mois précédent).

Ainsi, le maximum journalier de précipitations sur les 3 jours précédant directement les 34 cas recensés est de 18 mm contre 11,5 sur la Normale (1975-2004). En portant le recul à 6 jours on obtient 23,1 mm contre 17,5 en moyenne. Au-delà d’une semaine, l’écart n’apparaît plus franchement significatif : 30,7 mm contre 28,2 en moyenne à J-15 et 36,7 contre 35,2 mm à J-30. En revanche, le cumul pluviométrique apparaît toujours plus marqué sur ces mêmes intervalles de durée précédant le phénomène gravitaire (106,6 mm / 86,9 à J-15 et 186,2 mm / 168,6 à J-30).

L’importance du passage de l’air au-dessus de la Méditerranée (réchauffement par la base et/ou charge en humidité) et des trajectoires à dominante sud-nord (ascendance et blocage orographique sur les Alpes du Sud) a été mise en évidence dans la genèse de précipitations parfois diluviennes et le déclenchement de phénomènes gravitaires. Les invasions d’air polaire maritime dégradé constituent près du tiers des configurations synoptiques lors des précipitations marquées précédant les laves torrentielles (8/25). Le caractère froid de la masse d’air limite toutefois la capacité pluviale de celle-ci (19,3 g eau/Kg d’air) et donc l’intensité des précipitations associées (28 mm) et par voie de conséquence l’ampleur des phénomènes gravitaires. Comparativement, les remontées d’air polaire par le sud, certes un peu moins fréquentes (5/25), ont des conséquences géomorphologiques plus fortes en raison de la charge en humidité supérieure (27,4 g eau /Kg air) et du violent conflit des masses d’air chaud à l’avant et froid à l’arrière, engendrant une instabilité maximale et des abats pluviométriques importants.

Pour le Bassin de Barcelonnette, sur la période 1975-2004, 34 évènements ont été observés. A partir des données pluviométriques journalières de 3 postes représentatifs du secteur (Condamine, Allos et St Paul) et de cartes de la situation générale de l’atmosphère, des corrélations entre les mouvements et les phénomènes météorologiques ont été établies. Une analyse des précipitations journalières sur le mois précédant le déclenchement de chacun des mouvements de terrain a permis de préciser l’influence de la pluviométrie sur leur genèse. La valeur retenue correspond au maximum relevé dans un des 3 postes.

25 situations synoptiques génératrices d’une pluviométrie marquée dans les 5 jours précédant le phénomène gravitaire, en liaison directe avec des laves torrentielles, ont été analysées. Les données ont été établies à partir de la station de radiosondage de Nîmes-Courbessac.

Pour estimer les valeurs horaires des différents paramètres météorologiques influençant le bilan énergétique et massique du sol, l’outil de spatialisation SAFRAN a été utilisé sur la période 1969-1999.
Une simulation complète du manteau neigeux sur les 2 points de Super Sauze, avec le modèle de manteau neigeux CROCUS, a également été réalisée.

Maquaire et al. 2006 - E

Alpes suisses - Torrent du Durnand (Valais) :
Processus de mobilisation de la lave torrentielle du 25 juillet 2006 :
un zéro degré diurne au-dessus de 4200 m pendant pratiquement tout le mois de juillet qui a activé la fonte de la tranche supérieure (3-4 m) du glacier rocheux,
l’apport d’eau météorique des névés sommitaux qui a aidé à la solifluer en vue de leur mobilisation par un événement pluvio-orageux,
des précipitations estimées à quelque 80 mm qui ont déclenché la lave torrentielle.

Sans la fonte de ce pergélisol la lave torrentielle n’aurait pas été aussi chargée. En effet, le glacier rocheux a fourni une part non négligeable des blocs transportés ; de plus, tout laisse à penser que la fraction fine du matériau (protégée par la cuvette du délavage de pente dû à l’écoulement saisonnier de l’eau météorique) a grandement contribué au « portage » de ceux-ci mais a aussi participé très activement à l’érosion du lit du torrent.

Observations de terrain à la suite de l'événement.

Rouiller 2006 - P
Alpes :
Toutes les laves torrentielles étudiées se sont déclenchées dans la partie supérieure de grandes zones d'accumulation de débris non-consolidés, le long des chenaux de cours d'eau pro-glaciaires. Ces sédiments forment du till non-différencié ou des moraines latérales ou terminales déposés au cours du Petit Age Glaciaire, ou encore des dépôts fluvio-glaciaires du même âge. Les événements peuvent être subdivisés en trois groupes, en fonction des conditions météorologiques du déclenchement :

• Le premier groupe comprend les événements qui se sont produits au cours d'averses intenses et prolongées (9 laves torrentielles documentés). La déstabilisation a probablement été déclenchée par la saturation de la couverture de débris en raison de l'infiltration d'eau de pluie. La présence de glace sous-jacente dans les débris, attestée pour 3 événements, a pu faciliter la rupture et/ou affecter la géométrie de la zone de départ (Zimmermann et Haeberli, 1992). Dans chaque cas, l'eau de pluie a joué le rôle principal dans le déclenchement des laves torrentielles, comme en témoigne l'occurrence simultanée d'autres processus d'instabilité dans les secteurs environnants, hors du bassin glaciaire.

• Le deuxième groupe inclut deux événements déclenchés par des pluies torrentielles brèves et localisées qui n'ont pas causé d'autres phénomènes dans les secteurs environnants. Les laves torrentielles ont pu être causées par un brusque apport d'eau à la base du glacier. La pluie seule n'a pas pu déclencher les laves torrentielles, mais a pu entrainer de fortes pressions d'eau qui ont relié les poches d'eau dans les glaciers (Walder et Driedger, 1995). Il est remarquable que ces cours d'eau soient soumis à des laves torrentielles de manière répétée.

• Le troisième groupe inclut les laves torrentielles déclenchées par la vidange soudaine de lacs glaciaires (3 événements) ou des poches d'eau glaciaires (3 événements). Dans ces cas, les laves torrentielles se produisent par temps sec. Dans un cas seulement, d'abondantes averses les semaines précédant l'événement ont pu déstabiliser les dépôts glaciaires. Dans quelques cas, des températures atmosphériques élevées ont probablement contribué aux importantes quantités d'eau de fonte, modifiant potentiellement la dynamique des glaciers et déstabilisant les sédiments environnants.

La comparaison du présent jeu de données avec les recherches historiques sur les laves torrentielles de piémonts de glaciers dans les Alpes italiennes (Dutto et Mortara, 1992) montre que les laves torrentielles semblent augmenter en fréquence aux marges des glaciers. Ceci peut s'expliquer par la disponibilité accrue de dépôts non-consolidés pour le transport par les laves torrentielles et, dans certains cas, par la formation de lacs morainiques, conséquences du retrait glaciaire du vingtième siècle.
La présente étude fournit des données et des analyses sur 16 événements (glaciers de Mulinet, Ormeleura, Monte Giove, Pelmo, Grandes Jorasses, Montasio Occidental, Bodmer, Prà Sec, Rochefort, Belvédère, Chauvet, Weingarten, Freney, Frébouge et Dolent) qui se sont déroulés dans les Alpes au cours des 25 dernières années. De plus, la lave torrentielle de Sissone de 1950 a été incluse. Le secteur d'étude comprend les Alpes italiennes, françaises et suisses, avec un focus sur le secteur Nord-ouest italien. Seuls les événements ayant mobilisé au moins un millier des mètres cubes de débris ont été considérés. Pour chaque cas, plusieurs paramètres simples décrivant le glacier et l'instabilité ont été renseignés. Les données relatives à l'altitude et au mécanisme de déclenchement, à la durée de la lave torrentielle et aux dégâts associés ont également été rassemblées. L'analyse a été complétée par des photographies aériennes, des observations de terrain et un examen de la littérature.
Chiarle et al. 2007 - A
Modélisations
Alpes françaises (Ecrins) :
Pour le premier modèle utilisé (modélisation de laves torrentielles dans le massif des Écrins), les variables indépendantes qui concordent le mieux sont la surface de rocher et l’altitude de la zone de départ. Plus le site se trouve en altitude, plus la surface est large, et plus la probabilité d’occurrence est importante.

Pour le deuxième modèle, ce sont le nombre total de jours de gel depuis le dernier événement et le nombre de jours avec plus de 30 mm de précipitations entre le 15/06 et le 15/10 qui concordent le mieux. Plus il y a eu de jours de gel depuis le dernier événement et plus la probabilité d’occurrence augmente.
76 laves torrentielles ayant eu lieu après 1953 ont été sélectionnées et les variables indépendantes suivantes ont été testées pour le premier modèle : surface, pente, hauteur et exposition de la paroi rocheuse, ainsi que l'altitude de la zone de déclenchement.

Pour le deuxième modèle, 39 laves torrentielles ayant eu lieu après 1961 ont été sélectionnées et les variables indépendantes suivantes ont été testées : moyenne annuelle et cumul saisonnier de précipitations pour l'année au cours de laquelle la lave torrentielle a été déclenché, nombre de jours avec des précipitations de plus de 20 et 30 mm entre le 15/06 et le 15/10, températures moyennes annuelles et saisonnières, températures minimales pendant l'hiver ou le printemps et nombre total de jours de gel par an depuis le dernier événement.
Jomelli et al. 2003 - A
Alpes françaises :
Le modèle statistique a montré que entre 1961 et 2000, la probabilité d’occurrence des laves torrentielles était due au cumul du nombre de jours avec des épisodes de gel et le nombre de jours avec des précipitations supérieures à 30 mm entre le 15/06 et le 15/10 pour les massifs des Écrins et du Dévoluy.
Après le déclenchement d'une lave torrentielle, le temps nécessaire pour reconstituer le stock de débris rocheux, quand il n'est pas relié à la dynamique glaciaire, dépend de paramètres climatiques et géomorphologiques. Un modèle statistique a été utilisé avec des données du Massif des Ecrins pour corréler des paramètres climatiques (températures et précipitations) à l'occurrence de laves torrentielles. Une régression logistique a été développée pour construire ce modèle.
Jomelli et al. 2004 - A

Alpes françaises :
Les modèles de probabilités de déclenchement des laves torrentielles dans le massif des Écrins, à partir de données simulées pour la période actuelle font ressortir comme variable significative le nombre de jours avec des précipitations journalières supérieures à 20 mm entre le 15/06 et le 15/10.

Cette variable est significative pour un risque d’erreur de 5% avec 66,8 % de prévisions correctes. Malgré le biais entre le climat observé et les simulations, c’est la même variable qui est significative. Des tests statistiques ont confirmé l’absence de variation significative entre les résultas, quelle que soit la simulation du climat actuelle utilisée.

Modèle statistiques probabiliste d'occurrence annuelle des laves torrentielles à partir de séries météorologiques observées et simulées : Les modèles de probabilités de déclenchement à partir de données simulées pour la période actuelle (Actu1, 2 et 3) font ressortir comme variable significative le nombre de jours avec des précipitations journalières supérieures à 20 mm entre le 15/06 et le 15/10. Cette variable est significative pour un risque d'erreur de 5% avec 66,8 % de prévisions correctes. Malgré le biais entre le climat observé et les simulations, c'est la même variable qui est significative. Des tests statistiques (Wilcoxon) ont confirmé l'absence de variation significative entre les résultas, quelle que soit la simulation du climat actuelle utilisée.
Jomelli et al. 2007a - A
Massif des Ecrins:
Pour les laves torrentielles granitiques sans présence de glacier, les variables indépendantes avec la meilleure corrélation sont le nombre cumulé des jours de gel depuis l'événement précédent et le nombre d'épisodes pluvieux quotidiens de plus de 30 mm entre 15/06 et 15/10.

Pour les laves torrentielles de grès sans présence de glacier, l'inclination de la couche de roche a une forte influence sur la probabilité de déclenchement lorsque le nombre de jours avec des précipitations intenses est faible.

Pour les laves torrentielles granitiques avec présence de glacier, lorsque les grands glaciers de vallée n'ont pas été inclus, les températures estivales moyennes cumulées des 5 ans précédant le déclenchement d'un événement jouent un rôle. Si tous les types de glaciers sont inclus, les variables indépendantes les plus significatives sont la présence d'une discontinuité géologique dans l'axe du système de laves torrentielles et les précipitations quotidiennes de plus de 35 mm .

Pour les laves torrentielles de grès avec présence de glacier, la variable indépendante la plus significative est le nombre d'épisodes pluvieux de plus de 30 mm/jours entre le 15/06 et le 15/10. La probabilité de déclenchement est d'environ 0.3 s'il y a 3 épisodes pluvieux de plus de 30 mm au cours de l'été et d'environ 0.6 pour 5 épisodes.

L'analyse des périodes de retour (temps entre 2 événements) dans un système donné a montré d'importantes variations en fonction des facteurs locaux spécifiques. Naturellement les périodes de retour moyennes des laves torrentielles sont comprises entre 17 ans (accumulation morainique) et 25 ans (action du gel). L'influence de la présence de discontinuités est claire.

Dans la vallée de La Selle, par exemple, le temps de retour varie entre 13 et 36 ans selon si le système est localisé sur une discontinuité ou pas. Ce facteur peut être combiné avec la neige. Sur les versants Nord de la même vallée, le taux de période de retour des laves torrentielles pour des systèmes sans glaciers, mais où des neiges éternelles subsistent depuis les années 1950, est 3 fois plus haut qu'ailleurs. Par contre, dans le secteur de grès du Sud du massif, c'est l'inclination des couches de roche qui détermine l'activité des systèmes locaux. Le taux de période de retour moyen peut être doublé selon si l'angle de l'inclination de la roche est conforme ou non. Chaque vallée possède donc sa réponse spécifique et ces réponses sont parfois même opposées, alors que les conditions climatiques peuvent être considérées comme homogènes.

Un modèle poissonnien a été utilisé pour comparer le nombre d'événements de précipitations intenses par an, avant et après 1980. Les indicateurs climatiques suivants ont été utilisés : précipitations moyennes saisonnières et mensuelles pour l'année de déclenchement de la lave torrentielle; nombre de jours entre le 15/06 et le 15/10 avec plus de 20, 25, 30, 35 et 50 mm de pluie respectivement ; températures moyennes annuelles et saisonnières pour l'année de déclenchement d'un événement ; température minimale pendant l'hiver ou le printemps et nombre total de jours de gel par an depuis l'événement précédent.

Un modèle a été créé pour chaque type de laves torrentielles, chacun étant contrôlé par une combinaison spécifique de facteurs climatiques et géomorphologiques.
Jomelli & al. 2007b - A
Hypothèses
Alpes suisses :
La stabilité des sources de débris gelés peut être fortement altérée. Par exemple, pour le torrent du Ritigraben, les sources de sédiments sont situées dans des zones de permafrost.
Des informations trouvées dans différentes archives ont permis d'évaluer et d'estimer l'activité passée des laves torrentielles.
Zimmermann & al. 1997 - A
Alpes suisses :
L’augmentation de la fréquence des précipitations extrêmes dans la région du Ritigraben pourrait expliquer la fréquence plus importante des laves torrentielles du torrent au cours des dernières années.
  Rebetez & al. 1997 - A
Alpes suisses :
Le retrait des fronts glaciaires (à cause du réchauffement climatique) expose des zones de plus en plus larges de matériaux non consolidés qui étaient auparavant protégée par des blocs de glace. Il y aura donc un plus grand danger pour que des matériaux soient mobilisés à nouveau, particulièrement dans les zones où il y a un retrait des pergélisols dans les éboulements et les moraines sur des pentes fortes (> 30°).


Le pergélisol joue le rôle d’une surface de cisaille imperméable ; dans de telles conditions des coulées de boue canalisées peuvent se déclencher dans des canaux ou des goulets pentus avec une fréquence et des intensités sans précédent (exemple du Ritigraben et du Dorfbach).
  Bader & Kunz 2000f - R: PNR31
Vallées de la Viège (et Valais Suisse) :
Il est fort probable qu'une augmentation de la température pourrait faire fondre certains glaciers et faire disparaître le pergélisol dans son domaine d'extension inférieur. Les matériaux détritiques (éboulis ou moraines), auparavant consolidés par la glace du pergélisol, seraient ainsi exposés à l'érosion. Si la pente critique de ce matériel est atteinte, des laves torrentielles sans précédant historique pourraient être déclenchées.
  Stoffel & Monbaron 2000 - P
Monde / Europe (montagnes) :
La stabilité physique du permafrost, en particulier celui localisé dans des pentes raides, est très sensible aux changements thermiques car le dégel réduit la cohésion des sédiments riches en glaces et des joints de glace dans la roche. Les sols riches en glace expérimentent une consolidation durant la fonte qui entraîne une élévation des pressions interstitielles, ainsi les versants sédimentaires autrefois gelées peuvent devenir instables.

Dans les pentes, la dégradation du permafrost peut entraîner des fractures profondes des parois rocheuses, des chutes de blocs, des coulées de boue ou des détachements superficiels de la couche active, une augmentation de l'activité des coulées de débris et une gélifraction accrue.
  Harris & al 2001 - A
Haute Savoie (massif Aiguilles Rouges) :
Entre les cotes + 1000 m et + 1400 m, de quantités importantes de matériaux accumulés dans le lit du Nant des Pères peuvent être remobilisés comme cela à été le cas par le passé, soit à la suite de conditions climatiques propices, soit à la suite de nouvelles chutes importantes de matériaux provenant de l'amont.

On notera que du fait des modifications climatiques affectant la région, on peut craindre une augmentation de la fréquence d'occurrence des laves torrentielles, la ressource en terme de matériaux mobilisables étant loin d'être épuisée. En effet, le recul glaciaire devrait s'accentuer et les épisodes orageux violents être plus fréquents.
  Moirat & Nedellec 2003 - R: BRGM
Alpes :
L’augmentation des températures atmosphériques qui ne constituerait pas un extrême de température (au sens où l’entend le GIEC) ferait fondre les pergélisols jusqu’à un degré significatif qui réduirait la cohésion des pentes de montagne et augmenterait le potentiel des chutes de bloc et des coulées de boue.
  Beniston & Stephenson 2004 - A
Monde :
Sur des pentes très fortes, des sédiments fraîchement exposés ou en cours de dégel peuvent devenir très instables, provoquant des laves torrentielles et des glissements de terrain de différentes magnitudes. Dés qu’un événement survient dans une vallée, les pentes restantes peuvent être encore plus déstabilisées.
  Kääb & al. 2005 - A
Alpes (massif du Mont-Blanc) :
Les
versants peuvent être déstabilisés par la fusion du permafrost. Les formations superficielles telles que les talus d'éboulis ou les tills déposés par les glaciers sont plus facilement mobilisés lorsque la glace interstitielle qu'elles contenaient se dégrade ou disparaît : la formation de laves torrentielles est favorisée lors d'épisodes pluvio-orageux.
  Deline 2006 - P
Alpes italiennes :
L’analyse des modèles suggère un lien probable entre la dégradation des permafrosts et la formation de zones de détachement. Beaucoup de zones de détachement des chutes de blocs et des laves torrentielles actuelles et quelques zones de départ de chutes de séracs sont situés dans des zones où il y a très probablement des permafrosts chauds, à la limité inférieure d’existence des permafrosts. Ce fait confirme l’hypothèse que des instabilités peuvent se former partiellement à cause de l’augmentation des températures dans les zones de permafrost chauds, ce qui peut en retour diminuer la cohésion dans les parois rocheuses et augmenter la pression de l’eau.
  Fischer & al. 2006 - A
Alpes suisses :
Dans les zones touchées par la fonte de glacier ou de permafrost, autrefois épargnées par ce type de phénomènes, il peut y avoir des chutes de blocs et de matériaux rocheux, des phénomènes d'érosion, des éboulements et des coulées de boue, comme suite du réchauffement.
  Götz & Raetzo 2006 - P*
Alpes germaniques :
Une retombée éventuelle des effets des changements climatiques est l'augmentation du nombre et de l'intensité des coulées de boues et d'éboulis, à cause du déplacement de plus de 400 mètres de la limite du permafrost dans les Alpes, et en même temps de l'augmentation des précipitations extrêmes et de la fonte accélérée des glaciers alpins de moyenne et basse altitude. L'accélération de la fonte des neiges au printemps peut également avoir des conséquences de taille, surtout sur les affluents et les torrents, qui réagissent immédiatement aux précipitations.
  Seiler 2006 - P*
Alpes suisses :
L’impact des futurs événements de précipitation pourrait être moindre qu’aujourd’hui car les températures du printemps et de l’automne sont supposées rester de 4 à 7 degrés en dessous des températures estivales actuelles ; les niveaux de gel plus bas qui sont prévus pour le printemps et l’automne, en comparaison avec les étés actuels, et l’effet tampon de la neige pourrait réduire le risque de départ de lave torrentielles.
  Stoffel & Beniston 2006 - A
Alpes :
Toutes les laves torrentielles étudiées se sont déclenchées dans la partie supérieure de grandes zones d'accumulation de débris non-consolidés, le long des chenaux de cours d'eau pro-glaciaires. Ces sédiments forment du till non-différencié ou des moraines latérales ou terminales déposés au cours du Petit Age Glaciaire, ou encore des dépôts fluvio-glaciaires du même âge. Dans le contexte géographique considéré, le changement climatique peut influencer l'occurrence de laves torrentielles à travers le retrait glaciaire et l'exposition de grandes quantités de sédiments glaciaires non consolidés et non végétalisés, qui peuvent être facilement mobilisés par des crues glaciaires. Le rôle de la fonte de la glace du sol dans la déstabilisation des dépôts et le déclenchement de laves torrentielles est dur à évaluer. La présence de noyaux de glace peut influencer la stabilité des moraines, d'importantes masses de glace pouvant être préservées en leur sein alors que les glaciers reculent.
La présente étude fournit des données et des analyses sur 16 événements (glaciers de Mulinet, Ormeleura, Monte Giove, Pelmo, Grandes Jorasses, Montasio Occidental, Bodmer, Prà Sec, Rochefort, Belvédère, Chauvet, Weingarten, Freney, Frébouge et Dolent) qui se sont déroulés dans les Alpes au cours des 25 dernières années. De plus, la lave torrentielle de Sissone de 1950 a été incluse. Le secteur d'étude comprend les Alpes italiennes, françaises et suisses, avec un focus sur le secteur Nord-ouest italien.
Chiarle et al. 2007 - A
Torrent du Ritigraben (Valais) :
La disponibilité en débris et les taux de recharge pourraient subir des changements dans les zones de départ en raison des modifications des conditions climatiques. Étant donné que les températures augmenteront de plusieurs degrés dans le climat futur (selon par exemple, le scénario A2 du GIEC), il est concevable que cela ait des conséquences sur l'état actuel du permafrost, de même que sur la dynamique des glaciers rocheux actifs qui alimentent actuellement en matériaux les zones de départ des coulées de débris.

Des résultats préliminaires de mesures de températures dans des forages réalisés à côté de la zone de départ du torrent du Ritigraben suggèrent que le permafrost est relativement tempéré et probablement dans un état instable. Pour d'autres sites des Alpes suisses, d'importantes accélérations (« poussées ») de glaciers rocheux ont été observées au cours des dernières décennies. Il est donc concevable que les mouvements des glaciers rocheux augmentent à l'avenir et qu'ils fournissent donc plus de débris dans la zone de départ de laves torrentielles du torrent du Ritigraben. En combinaison avec des épisodes pluvieux > 60 mm/jours plus fréquents, ces plus grandes quantités de débris pourraient théoriquement mener à des laves torrentielles de plus grande ampleur.

En revanche, si la glace devait complètement disparaître du corps du glacier rocheux au Ritigraben, on pourrait imaginer que les débris seraient moins facilement transportés dans la zone de départ et donc que moins de matériaux seraient mobilisables pour le déclenchement d'événements futurs.

 

Stoffel 2007 - A

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INTENSITÉ DES ALÉAS TORRENTIELS

Type de
connaissances
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Reconstitutions

Grandes vallées alpines et leur piedmont jusqu'à la Méditerranée :
Le régime des précipitations et l'intensité de la dégradation du couvert végétal, liées à l'action humaine, sont responsables d'une brutale crise de la torrentialité au cours du Petit Âge Glaciaire. Au coeur des Alpes, la crise torrentielle a débuté précocement dans les têtes de bassins, soit dès le milieu du XIVe siècle (Bravard, 1989). Cette constatation a permis de vieillir le début de la crise du Petit Âge Glaciaire par rapport à des critères tels que la progression des glaciers.

Haut-Diois (Drôme) :

Une périodisation des épisodes orageux (souvent estivaux), des injections de matériaux dans les lits fluviaux et des crues mises en évidence avec deux périodes très difficiles entre 1800 et 1820 d'une part et entre 1840 et 1870 d'autre part. Alors que les épisodes survenus en 1840-42 (particulièrement violents) et en 1850-51 semblent avoir produit des manifestations géomorphologiques réversibles, la crise qui a débuté par l'épisode extrême de 1856 s'est prolongé par une phase d'exhaussement des lits fluviaux ; celle-ci a duré jusqu'à l'extrême fin du XIXe siècle malgré la raréfaction des crues enregistrée à partir de 1870.

Le Petit Âge Glaciaire a sans doute connu une apogée au début du XVIIIe siècle et une phase de forte torrentialité de 1760 à 1820. Elles se sont manifestées par une forte extension spatiale du tressage dans les Alpes et sur leur piedmont. L'analyse d'un haut bassin démontre la réversibilité plus ou moins aisée des manifestations torrentielles au cours du XIXe siècle, le poids des événements orageux extrêmes et récurrents, et apporte un éclairage sur la fin du Petit Âge Glaciaire que l'on devrait appeler le Petit Âge Torrentiel au moins dans les Alpes du Sud.

Pour les grandes vallées alpines et leur piedmont, les études de paléo-dynamique fluviale réalisées depuis une quinzaine d'années sur la base de carte anciennes et de textes ont été analysées.

Concernant le Haut-Diois, des recherches en archives et sur le terrain ont permis d'identifier et de hiérarchiser 38 crues dans le courant du XIXe siècle.

Bravard 2000 - P
Alpes suisses - torrent Illgraben :
Au cours du 20 e siècle, plus de 3 événements de plus de 100 000 m3 sont à noter. Pendant les années dépourvues d'événements de grande ampleur il est admis que 100 000 à 200 000 m3 de sédiments ont été érodés des bassins versants. Cela représente des taux de productivité de 25 000 à 50 000 m3/km ²/an. Ces très hauts taux ont des conséquences diverses pour la gestion des risques dans ce secteur.

Quatre sources principales ont été utilisées pour couvrir la vaste période à étudier (le dernier millénaire) : la dendrochronologie, l'analyse stratigraphique, la datation au radiocarbone (C14) et les enregistrements historiques.
Bardou & al 2003 - P

Alpes françaises :
Dans la région alpine, les effets croisés de la déforestation et de la péjoration climatique du Petit Age Glaciaire ont donné lieu à bon nombre de phénomènes torrentiels exceptionnels au cours des XVIIe et XVIIIe siècles. Par ailleurs, des recherches menées sur la fin de l'époque médiévale laissent à penser que la région a aussi connu une période de forte activité torrentielle au cours de la seconde moitié du XVe siècle.

Torrent du Manival (Isère) :
De 1673 à 1821, des manifestations d'une forte charge en sédiments sont abondamment rapportées. Il n'en est plus question ensuite, sauf en 1910 où l'exhaussement du lit dans le secteur du moulin est déploré. En plan, de nombreuses divagations sont rapportées.

Entre le cadastre de 1811 et les photos aériennes de 1993, on ne peut qu'effectuer des comparaisons en valeur relative qualitative. Les évolutions ne sont pas significatives, dans l'état actuel des connaissances, du point de vue des crues ou de l'érosion torrentielle. A une échelle spatiale plus grande, pour l'évolution des zones d'apport de matériaux, une étude morphologique rapide a permis de sélectionner trois sites intéressants. On peut conclure à partir des ces trois sites que les principaux types de zones d'apport de matériaux au Manival ont subsisté et que l'extension de la couverture végétale n'en a que peu entamé le potentiel de fourniture.

D'après les informations historiques, le lit du Manival est jusque vers la moitié du 19e siècle encombré, haut et divagant sur son cône. Dans la seconde moitié du 19e siècle, les digues successives et les premiers aménagements RTM ont peut-être contribué à fixer ou à enfoncer le lit. Peu avant 1900 et jusqu'en 1910, l'exhaussement et la divagation du lit (avec essentiellement le transfert de l'écoulement au Rivasson) sont à nouveau mentionnés.

Si l'on s'intéresse à la stationnarité des épisodes de crue torrentielle de classe 2 et 3, on retrouve le même comportement, avec une période « creuse » de 1910 à 1980. Par contre, les événements significatifs, de classe 3, sont répartis de façon homogène sur les XlXe et XXe siècles.

Ni la fin du Petit âge glaciaire, ni la correction active et les changements dans l'utilisation du sol, ni les mouvements de masse intervenus n'auraient modifié les crues torrentielles significatives du Manival depuis 1800.

• Enquête historique approfondie [dans le cadre du programme "Historisque"] se fondant sur l'inventaire des sources de documents relatifs à ce cours d'eau.
• Mise en œuvre d'un test de stationnarité sur le processus d'occurrence, qui consiste à reporter sur un graphique le rang de chaque événement (par ordre chronologique de la lave) en fonction du temps. La comparaison de cette courbe expérimentale avec l'intervalle de tolérance à 90% permet de disposer d'un critère statistique pour l'acceptation de l'hypothèse de stationnarité du processus des crues.

Lang & al 2003 - E
Alpes suisses :
L’importance des événements de la fin du 20e siècle doivent être fortement révisés. Des événements comparables à celui de 1993 au torrent du Ritigraben (Valais suisse) se sont produits précédemment dans la région et ne représentent pas un nouveau phénomène. L’occurrence de plusieurs événements sur une courte période de temps a également été observée vers la moitié du 19e siècle (par exemple avec 6 événements importants entre 1834 et 1868).
La fréquence des laves torrentielles a été obtenue à partir de l'analyse dendrogéomorphologique, qui a permis la reconstitution de 53 événements entre 1605 et 1994. Au cours de la période couverte par les données d'archives (1922-2002), 3 événements supplémentaires ont pu être identifiés. Les reconstitutions ne pouvant être exhaustives, la fréquence doit être considérée comme une fréquence minimale.
Stoffel & al. 2005a - A
Lac des Braies (Dolomites, Italie) :
L'intensité des laves torrentielles, reflétée dans l'épaisseur des couches, varie entre 305 et 1.9 mm avec une valeur moyenne de 16.3 mm. La fréquence des laves torrentielles a été comparée avec l'intensité dérivée des mesures d'épaisseur, et la moyenne mobile régressive sur 100 ans a été calculée. Pour l'ensemble de la période de 2250 ans, l'intensité moyenne est de 13.9 mm.

Les périodes avec une intensité au-dessus de la moyenne sont : 130-230, 1020-1125, 1540-1640, 1740-1850 et 1880-2001 après J-C. Tous les événements de très forte intensité (> 64 mm) se sont produits au cours des 500 dernières années. Contrairement à d'autres études, aucun comportement de faible fréquence – forte intensité n'est identifiable. Seul le siècle dernier a vu l'activité moyenne des laves torrentielles atteindre une intensité au-dessus de la moyenne. Après les longues périodes de retour des IVe et XIVe siècles, aucune lave torrentielle de très forte intensité ne s'est produite. En revanche, durant les périodes avec une activité au-dessus de la moyenne, des intensités remarquables sont parfois détectables. L'absence de comportement de faible fréquence – forte intensité, ou vice versa, est la aussi évident.
La nouvelle approche présentée dans cet article est basée sur l'observation qu'après une lave torrentielle des matériaux fins sont lessivés dans le lac et y forment des couches caractéristiques qui se distinguent des sédiments stratifiés annuellement de manière normale. En analysant ces couches grâce à des forages, il est possible de reconstituer une chronologie détaillée des laves torrentielles.

L'évaluation de l'intensité des laves torrentielles a été réalisée en mesurant l'épaisseur des couches de dépôts torrentiels. Des analyses visuelles (couleur, granulométrie, structures) ainsi que des analyses géochimiques et physiques à intervalle de 10 cm ont également été conduites.
Irmler & al. 2006 - A
Valle del Gallo (Lombardie, Alpes italiennes) :
La distribution temporelle et la fréquence des laves torrentielles peuvent être analysées avec précision à partir de 1887. De nombreux événements ont été détectés sur différents cônes de déjections; les dates les plus significatives, enregistrées sur au moins cinq cônes, sont 1887, 1888, 1899, 1917, 1941, 1951, 1955, 1962, 1970, 1975, 1977, 1980, 1986, 1991, 1997, 2000 et 2001. Quelques laves torrentielles datées sur certains cônes (groupe A) ont endommagé un grand nombre d'arbres; on peut donc considérer que ce sont des événements intenses : les laves torrentielles qui ont mobilisé de grandes quantités de débris et ont par conséquent affecté de larges zones des cônes de déjections. Parmi ces événements, ceux de 1917, 1951, 1977 et 1991, qui ont impliqué 4 cônes, ont été particulièrement marqués.
Les analyses dendro-géomorphologiques ont été menées sur 12 cônes de déjections et 2 chenaux situés sur des pentes. Les anomalies de croissance des arbres (cicatrices d'abrasion, bois de compression et brusques changements de croissance) ont été utilisées comme méthodes de datation des laves torrentielles. 239 événements ont été datés entre 1875 et 2003 à partir de 757 arbres (Pinus montana Mill.). Sur six cônes, des chronologies détaillées de laves torrentielles couvrant une longue période (1875-2003) et reconstituées à partir d'un grand nombre d'arbres ont été obtenues (groupe A); en revanche, les huit autres cônes affichent un nombre relativement restreint d'événements datés, souvent récents et identifiables sur moins d'arbres (groupe B).
Pelfini & Santilli 2008 - A
Observations

Alpes suisses - Torrent du Durnand (Valais) :
Sans la fonte du pergélisol, la lave torrentielle du Durnand (25 juillet 2006) n’aurait pas été aussi chargée. En effet, le glacier rocheux a fourni un part non négligeable des blocs transportés ; de plus, tout laisse à penser que la fraction fine du matériau - protégée par la cuvette du délavage de pente dû à l’écoulement saisonnier de l’eau météorique - a grandement contribué au « portage » de ceux-ci mais a aussi participé très activement à l’érosion du lit du torrent.

Observation de terrain à la suite de l'événement Rouiller 2006 - P
Alpes :
Les zones sources font jusqu'à 600 m de long et 200 m de large; les profondeurs d'érosion sont comprises entre quelques mètres à quelques décamètres. Les volumes mobilisés vont de plusieurs milliers à un million de m3 et la zone de dépôts est généralement inférieure à 0.5 km2. La durée des laves torrentielles est généralement de 1 à 3 h et les distances de parcours sont comprises entre 1 et 6 km.

Les laves torrentielles du groupe 1 (déclenchées par des précipitations intenses et prolongées) ont la plus forte amplitude (800 000 m3 à Mulinet), alors que les laves torrentielles du groupes 2 (déclenchées par des pluies torrentielles brèves et localisées) et 3 (déclenchées par des vidanges de lacs glaciaires ou la fonte de glace souterraine) sont généralement de quelques dizaines de milliers de m3. Les laves torrentielles déclenchées par des vidanges glaciaires ne sont cependant pas toujours plus petites que celles déclenchées par les pluies.
La présente étude fournit des données et des analyses sur 16 événements (glaciers de Mulinet, Ormeleura, Monte Giove, Pelmo, Grandes Jorasses, Montasio Occidental, Bodmer, Prà Sec, Rochefort, Belvédère, Chauvet, Weingarten, Freney, Frébouge et Dolent) qui se sont déroulés dans les Alpes au cours des 25 dernières années. De plus, la lave torrentielle de Sissone de 1950 a été incluse. Le secteur d'étude comprend les Alpes italiennes, françaises et suisses, avec un focus sur le secteur Nord-ouest italien. Seuls les événements ayant mobilisé au moins un millier des mètres cubes de débris ont été considérés.
Chiarle et al. 2007 - A
Modélisations
Région Autonome de Bolzano - Sud Tyrol (Alpes italiennes) :
Une grande variabilité spatiale dans la sensibilité des bassins versants de torrent à des impacts spécifiques du changement climatique a été mise en évidence :
- Dans quelques bassins versants à dépôts récents, une diminution des événements extrêmes est mise en évidence;
- Dans quelques bassins versants à dépôts anciens, une augmentation des événements extrêmes est mise en évidence;
- La fréquence des laves torrentielles de faible intensité et les processus de transport sédimentaire devraient augmenter dans la plupart des bassins versants torrentiels.


Rio Cengles/Tschenglser Bach (Sud Tyrol, Alpes italiennes) :
L'augmentation retenue de 20 % de l'intensité des précipitations pour les événements de référence (scénario +20 %) mène à une augmentation du débit liquide d'environ 37 % pour un événement à période de retour de 30 ans, 45 % pour une période de retour de 100 ans et 31 % pour une période de retour de 300 ans.

Les volumes transportés augmentent d'environ 36 % pour un événement à période de retour de 30 ans, 51 % pour une période de retour de 100 ans et 43 % pour une période de retour de 300 ans, par rapport aux conditions climatiques actuelles.

Le pic de débit d'un événement de référence à période de retour de 30 ans dans les conditions climatiques à venir a presque la même dimension qu'un événement à période de retour de 100 ans dans les conditions climatiques actuelles.

Les zones affectées par les laves torrentielles augmentent d'environ 4 à 30 %. L'extension des zones de risque n'a pas de conséquences pour les installations et n'influence pas la situation de risque.
Le torrent Rio Cengles/Tschenglser Bach se trouve dans la partie occidentale de la Région. Le bassin versant a une superficie de 11 km2. Ce secteur d'étude est un exemple représentatif de torrents alpins corrigés érodant des dépôts anciens dans des zones de permafrost en dégradation. Pour l'évaluation de la situation actuelle du risque lave torrentielle, la procédure suivante a été suivie (IPP, 2007) :
- caractéristiques des précipitations pour les scénarios d'aléas avec des périodes de retour de 30, 100 et 200 ans;
- préparation et vérification du modèle précipitations-écoulements;
- simulation du transport de fond dans la zone de transit et dans les bassins de rétention;
- simulation du processus de lave torrentielle dans la zone de dépôts pour chaque période de retour;
- délimitation des zones de risque sur la carte;
- analyse des bâtiments exposées.

Le calcul des caractéristiques des précipitations pour les conditions climatiques actuelles (scénario 2000) a été fait d'après les procédures de VAPI (Villi et Bacchi, 2001). Pour les conditions climatiques futures (scénario +20 %), 20 % ont été ajoutés aux valeurs de précipitation obtenues. Pour la modélisation du débit, le modèle précipitations-écoulements Hec-HMS et l'approche SCS ont été utilisés. Pour la simulation du transport de fond dans la zone de transit et dans les bassins de rétention, le modèle DAMBRK de l'US National Weather Service a été utilisé. Pour la simulation des processus de lave torrentielle dans la zone de dépôts, le modèle Flow-2D (O'Brian, 2001) a été utilisé.
Staffler & al. 2008 - A
Hypothèses
Alpes :
Des laves torrentielles de taille et d’intensité variable peuvent se former à la marge de zones de permafrosts, dans des éboulis de cônes de déjection et dans le front de glaciers suite a des précipitations intenses ou suite à une fonte de la couverture neigeuse.
  Haeberli & al. 1997 - A
Alpes suisses :
Avec le changement des paramètres environnementaux, comme les changements climatiques et le déclin de la forêt, des questions se posent pour savoir si la fréquence et/ou l’intensité des coulées de débris va changer. C’est surtout un changement des intensités qui pourrait modifier profondément les situations à risques. Les changements les plus importants sont à prévoir si la disponibilité en sédiment est altérée.
  Zimmermann & al. 1997 - A
Alpes suisses :
Le pergélisol joue le rôle d’une surface de cisaillement imperméable ; dans de telles conditions des coulées de boue canalisées peuvent se déclencher dans des cravins ou des chenaux avec une fréquence et des intensités sans précédent (exemple du Ritigraben et du Dorfbach).
  Bader & Kunz 2000f - R: PNR31
Vallées de la Viège (et Valais Suisse) :
Il est fort probable qu'une augmentation de la température pourrait faire fondre certains glaciers et faire disparaître le pergélisol dans son domaine d'extension inférieur. Les matériaux détritiques (éboulis ou moraines), auparavant consolidés par la glace du pergélisol, seraient ainsi exposés à l'érosion. Si la pente critique de ce matériel est atteinte, des laves torrentielles sans précédant historique pourraient être déclenchées.
  Stoffel & Monbaron 2000 - P

Suisse :
Il y aura un risque accru de coulées de boue et de glissements de terrain suite à l’intensification des précipitations. Les modifications attendues dépassent parfois nettement les fluctuations naturelles observées jusqu’ici.
La stabilité des pentes de montagne se trouvera menacée en cas de dégel du permafrost.

  OcCC 2003 in Frei & Widmer 2007 - E
Massifs français:
Après le feu, le sol est recouvert de cendres et de charbons de bois, la partie superficielle est "cuite" et a perdu sa cohésion. Ces matériaux fins et abondants sont très favorables à la formation de laves torrentielles. Les cendres, susceptibles de jouer le rôle de lubrifiant, amplifient ainsi l'entraînement des matériaux. Une augmentation du ravinement des formations superficielles peut s'observer; le sol n'étant plus protégé, les précipitations sont beaucoup plus agressives.
  Demirdjian 2004 - A
Alpes françaises :
Il pourrait y avoir une augmentation de l'intensité des événements torrentiels dans le massif du Mont Blanc ; une telle augmentation d'intensité pourrait avoir commencé à la fin du petit âge glaciaire.
  Deline 2006 - P
Alpes suisses :
Il pourrait y avoir un risque d’écoulement renforcé au printemps si des précipitations abondantes tombent sur le couvert neigeux. Si les sédiments restent mobilisables dans la partie supérieure du bassin et si le chenal d’écoulement est régulièrement rechargé avec des débris, la magnitude et l’impact des futures laves torrentielles estivales pourraient être plus importante qu’aujourd’hui à cause de températures plus élevées, de précipitations plus intenses, même si la fréquence des événements estivaux aura tendance à diminuer.
  Stoffel & Beniston 2006 - A
Alpes germaniques :
Une retombée éventuelle des effets des changements climatiques est l'augmentation du nombre et de l'intensité des coulées de boues et d'éboulis, à cause du déplacement de plus de 400 mètres de la limite du permafrost dans les Alpes, et en même temps de l'augmentation des précipitations extrêmes et de la fonte accélérée des glaciers alpins de moyenne et basse altitude. L'accélération de la fonte des neiges au printemps peut également avoir des conséquences de taille, surtout sur les affluents et les torrents, qui réagissent immédiatement aux précipitations

 

Seiler 2006 - P*
Alpes :
Dans le contexte géographique considéré, le changement climatique peut influencer l'occurrence de laves torrentielles à travers le retrait glaciaire et l'exposition de grandes quantités de sédiments glaciaires non consolidés et non végétalisés, qui peuvent être facilement mobilisés par des crues glaciaires. Le rôle de la fonte de la glace du sol dans la déstabilisation des dépôts et le déclenchement de laves torrentielles est dur à évaluer.
  Chiarle et al. 2007 - A
Torrent du Ritigraben (Valais) :
La disponibilité en débris et les taux de recharge pourraient subir des changements dans les zones de départ en raison des modifications des conditions climatiques. Étant donné que les températures augmenteront de plusieurs degrés dans le climat futur (selon par exemple, le scénario A2 du GIEC), il est concevable que cela ait des conséquences sur l'état actuel du permafrost, de même que sur la dynamique des glaciers rocheux actifs qui alimentent actuellement en matériaux les zones de départ des laves torrentielles.

Des résultats préliminaires de mesures de températures dans des forages réalisés à côté de la zone de départ du torrent du Ritigraben suggèrent que le permafrost est relativement tempéré et probablement dans un état instable. Pour d'autres sites des Alpes suisses, d'importantes accélérations (« poussées ») de glaciers rocheux ont été observées au cours des dernières décennies. Il est donc concevable que les mouvements des glaciers rocheux augmentent à l'avenir et qu'ils fournissent donc plus de débris dans la zone de départ des laves torrentielles du torrent du Ritigraben. En combinaison avec des épisodes pluvieux (> 60 mm/jour) plus fréquents, ces plus grandes quantités de débris pourraient théoriquement mener à des laves torrentielles de plus grande ampleur.

En revanche, si la glace devait complètement disparaître du corps du glacier rocheux au Ritigraben, on pourrait imaginer que les débris seraient moins facilement transportés dans la zone de départ et donc que moins de matériaux seraient mobilisables pour le déclenchement d'événements futurs.

 

 

Stoffel 2007 - A

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FRÉQUENCE DES ALÉAS TORRENTIELS

Type de
connaissances
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Reconstitutions
Vallée de Bachelar :
Depuis le début du 19e siècle, une alternance de périodes de forte et de faible activité de laves torrentielles a été observée. Cependant, les valeurs paroxysmiques absolues ne peuvent être interprétées en termes de variation des niveaux d'activité, en raison de l'impossibilité de dater tous les événements les plus anciens. Finalement, beaucoup de laves torrentielles sont passées inaperçus dans cette région faiblement peuplée. Ainsi, une partie des coulées non datées pourrait être survenue pendant la période 1960-1980. Le pic des années 1980-1987 est principalement dû aux événements de 1987, comme pour de nombreux autres sites dans les Alpes.
Plusieurs sites affectés par des laves torrentielles (avec des volumes déplacés par événement évalués entre 100 et 1000 m3) ont été étudiés dans la vallée de Bachelard, au sud de Barcelonnette. L'analyse de la fréquence des laves torrentielles est basée sur la lichenométrie (Rhizocarpon geographicum) et la dendrochronologie (excentricité des cernes pour Larix decidua). Dans le secteur d'étude, d'environ 15 km², plus de 200 traces ont été dénombrées.
Corominas & al 1994 - R: EPOCH