Définition et terminologie
Une palse est une butte cryogène pluriannuelle, généralement limitée par un abrupt, dont le cœur demeure gelé d'une année à l'autre grâce à l'accumulation de glace de ségrégation. Le terme provient des langues de la Fennoscandie, où ces formes ont d'abord été décrites dans les tourbières de Laponie.
On distingue deux grands types :
- les palses organiques, recouvertes d'une couche de tourbe et développées dans les tourbières ;
- les palses minérales, formées dans des matériaux minéraux fins, sans couverture tourbeuse importante ; dans la littérature scientifique, ces formes sont aussi désignées sous le nom de lithalses.
Les palses se distinguent des pingos, autres buttes cryogènes, par leur mode de formation : la glace y résulte de la migration de l'eau vers le front de gel et de la croissance de lentilles successives, plutôt que de l'injection d'eau sous pression formant un noyau de glace massive. Elles se distinguent aussi des buttes saisonnières, qui dégèlent complètement en été.
Dans la géographie physique québécoise, les palses sont rattachées à l'étude du pergélisol, c'est-à-dire du sol dont la température reste égale ou inférieure à 0 °C pendant au moins deux années consécutives.
Formation
La formation d'une palse commence lorsque le gel hivernal pénètre plus profondément en un point d'une tourbière ou d'un dépôt fin, souvent là où la couverture de neige est plus mince. L'eau contenue dans le sol migre vers le front de gel et s'y accumule sous forme de lentilles de glace de ségrégation. Le gonflement qui en résulte soulève la surface.
Une fois la butte amorcée, plusieurs mécanismes favorisent son maintien :
- le vent dégage la neige du sommet surélevé, ce qui laisse le froid hivernal pénétrer plus efficacement dans le sol ;
- en été, la tourbe sèche de surface agit comme isolant et limite la chaleur transmise au noyau gelé ;
- en hiver, la tourbe humide ou gelée conduit mieux le froid, ce qui favorise la reprise du gel.
Les matériaux fins, comme les argiles et les limons, se prêtent particulièrement à la ségrégation de la glace, car ils retiennent l'eau et permettent sa migration par capillarité. Au Nunavik, de nombreux sites de palses se trouvent sur des dépôts marins mis à l'air libre par le relèvement isostatique consécutif à la déglaciation, ce qui explique l'association fréquente entre palses, anciennes plaines marines et tourbières.
Les palses évoluent selon un cycle : croissance, maturité, puis dégradation, lorsque des fissures, l'érosion de la tourbe ou le réchauffement exposent le noyau gelé. Le dégel laisse alors des dépressions souvent occupées par des mares de thermokarst.
Répartition au Québec
Au Québec, les palses sont associées à la zone de pergélisol discontinu, qui couvre une grande partie du Nunavik, dans la région administrative du Nord-du-Québec. On les rencontre notamment dans les milieux tourbeux et sur les dépôts fins :
- de la côte est de la baie d'Hudson, autour de Kuujjuarapik et plus au nord ;
- du secteur de la baie d'Ungava, notamment près de Kuujjuaq.
Les palses témoignent de la présence locale du pergélisol, mais leur répartition ne coïncide pas exactement avec celle du pergélisol régional. Des travaux de synthèse sur le pergélisol du Québec nordique indiquent que leur aire s'étend plus au sud dans certains secteurs, là où des conditions locales (tourbe isolante, faible couverture de neige, sols fins saturés) permettent le maintien de noyaux gelés dans un environnement autrement dépourvu de pergélisol continu.
En conséquence, la cartographie des palses constitue un outil complémentaire, mais non équivalent, à la cartographie régionale du pergélisol. Plus au nord, dans la zone de pergélisol continu, d'autres formes cryogènes deviennent dominantes.
Sites d'étude
Kuujjuarapik (Poste-de-la-Baleine)
À Poste-de-la-Baleine, aujourd'hui Kuujjuarapik, sur la côte est de la baie d'Hudson, Séguin et Crépeault ont publié en 1979 une étude géographique d'un champ de palses dans un numéro thématique de la revue Géographie physique et Quaternaire consacré au pergélisol au Québec et au Labrador. Le champ étudié comprenait une trentaine de palses réparties sur environ 0,8 km² ; treize formes y ont été examinées en détail.
Vallée de l'Aveneau, près de Kuujjuaq
Dans la vallée de l'Aveneau, à une vingtaine de kilomètres à l'est de Kuujjuaq, Pissart et Gangloff ont décrit des palses organiques et minérales développées sur des argiles limoneuses marines holocènes. Ces dépôts ont émergé à la suite du relèvement isostatique postglaciaire. La coexistence des deux types de palses sur un même substrat a fait de ce secteur un site de comparaison utile.
Caractérisation géophysique
Au début des années 1990, Fortier, Lévesque et Séguin ont caractérisé le pergélisol de buttes cryogènes du Nunavik à l'aide de diagraphies électriques, publiées dans la revue Permafrost and Periglacial Processes. Ces mesures permettent de repérer en profondeur les zones gelées et riches en glace.
Dégradation et changements climatiques
La dégradation des palses — affaissement, fissuration, formation de mares de thermokarst — peut signaler le dégel du pergélisol. Au Nunavik, les chercheurs observent depuis plusieurs décennies la transformation de champs de palses, en particulier dans la région de la baie d'Hudson, où ces formes se situent souvent près de la limite de leurs conditions d'existence.
Le rapport fédéral sur le climat changeant du Canada (chapitre sur la cryosphère) relève un réchauffement mesuré dans des sites de pergélisol du nord du Québec. Les données publiées dans cette synthèse ne fournissent toutefois pas de mesure propre à l'évolution des palses québécoises.
Des travaux publiés en 2023 dans la revue The Cryosphere concluent à une sous-estimation importante du pergélisol des tourbières le long de la côte de la mer du Labrador. Ces résultats portent sur le Labrador et ne peuvent être transposés directement au Québec sans données locales, mais ils illustrent l'intérêt d'inventaires détaillés des tourbières à pergélisol dans l'est du Canada.
Le dégel des palses a des conséquences sur les écosystèmes tourbeux (passage de buttes sèches à des mares et à des tourbières humides), sur le cycle du carbone et sur l'occupation du territoire, puisque les communautés du Nunavik et leurs infrastructures reposent en partie sur des sols gelés.
Recherche
L'étude des palses au Québec s'inscrit dans une tradition de recherche sur le pergélisol nordique amorcée dans les années 1970. Le numéro thématique de Géographie physique et Quaternaire de 1979 consacré au pergélisol au Québec et au Labrador rassemble plusieurs contributions fondatrices, dont l'étude du champ de palses de Poste-de-la-Baleine. Le Conseil national de recherches du Canada a également publié des études sur le pergélisol au Québec et au Labrador.
Le Centre d'études nordiques, regroupement interuniversitaire rattaché à l'Université Laval, joue un rôle central dans ces travaux. Il exploite notamment des stations de recherche au Nunavik, dont celle de Kuujjuarapik-Whapmagoostui, à proximité de champs de palses étudiés de longue date. Les recherches combinent :
- les relevés de terrain (forages, sondages, mesures de température du sol) ;
- les méthodes géophysiques, comme les diagraphies électriques ;
- l'analyse de photographies aériennes et d'images satellitaires pour suivre l'évolution des buttes et des mares de thermokarst ;
- l'étude de la tourbe et des dépôts pour reconstituer l'histoire des palses.
Des bilans de synthèse sur le pergélisol du Québec nordique ont permis de situer les palses dans le portrait d'ensemble de la cryosphère québécoise et d'en préciser la portée comme indicateurs.