Définition et terminologie
Le terme pergélisol est le terme normalisé en français par l'Office québécois de la langue française. Il correspond à l'anglais permafrost. Il désigne un sol, un dépôt meuble ou une roche dont la température reste égale ou inférieure à 0 °C pendant au moins deux années consécutives.
La définition repose sur la température et non sur la présence de glace. Un pergélisol peut contenir peu de glace, comme dans le roc sain. Il peut aussi en renfermer de grandes quantités, sous forme de lentilles, de coins ou de masses de glace de ségrégation.
Au-dessus du pergélisol se trouve la couche active. Cette couche superficielle dégèle chaque été et regèle chaque hiver. Son épaisseur varie selon :
- le climat ;
- la nature des dépôts ;
- la teneur en eau ;
- la végétation ;
- l'épaisseur de la couverture de neige.
L'épaississement de la couche active est l'un des premiers indicateurs du réchauffement du pergélisol.
Répartition
Au Québec, le pergélisol se trouve principalement dans la région administrative du Nord-du-Québec. Sa répartition suit un gradient du nord vers le sud, que les spécialistes divisent en plusieurs zones.
| Zone | Caractéristiques générales |
|---|---|
| Pergélisol continu | Présent presque partout sous la surface, épais ; extrême nord de la péninsule d'Ungava |
| Pergélisol discontinu | Répandu, mais interrompu par des secteurs non gelés |
| Pergélisol sporadique | Présent par plaques dans les milieux favorables |
| Îlots isolés | Petites masses gelées, souvent minces, à la marge boréale |
Dans l'extrême nord, le pergélisol est très répandu et peut atteindre de grandes épaisseurs. Vers le sud, il se fragmente en îlots souvent épais de moins de 10 m. Ces îlots se logent dans les tourbières, les sommets exposés au vent ou les dépôts fins riches en glace.
La répartition ne dépend pas seulement de la latitude. Le relief, le drainage, la végétation et surtout la couverture de neige jouent un rôle déterminant. Une neige épaisse isole le sol du froid hivernal et nuit au maintien du pergélisol. À l'inverse, les crêtes balayées par le vent le favorisent.
Hors du Nord-du-Québec, on trouve des occurrences isolées de pergélisol alpin. C'est le cas sur certains hauts sommets, notamment dans les monts Chic-Chocs, en Gaspésie. On en trouve aussi dans le secteur de Schefferville, près de la frontière du Labrador.
Formes et paysages
Le pergélisol et le gel saisonnier produisent des formes de terrain caractéristiques des paysages nordiques québécois.
- Palses et lithalses : buttes gelées formées par l'accumulation de glace de ségrégation. Les palses se forment dans la tourbe, les lithalses dans les sédiments minéraux fins. Elles abondent notamment dans la zone discontinue de la côte de la baie d'Hudson.
- Coins de glace et polygones : fentes remplies de glace qui découpent le sol en réseaux polygonaux, surtout dans la zone continue.
- Sols structurés : cercles, bandes et autres figures produites par les cycles de gel et de dégel.
- Mares de thermokarst : dépressions remplies d'eau, issues de la fonte de la glace contenue dans le sol.
- Glissements de la couche active : coulées superficielles sur les versants lorsque le dégel sature les dépôts en eau.
L'évolution de ces formes reflète l'histoire du paysage depuis la déglaciation. Elle dépend aussi des variations climatiques plus récentes. L'effondrement des palses et la multiplication des mares de thermokarst sont parmi les signes les plus visibles de la dégradation du pergélisol au Nunavik.
Histoire des connaissances
L'étude scientifique du pergélisol québécois s'est développée surtout à partir de la seconde moitié du XXe siècle. Elle a accompagné l'exploration minière, la construction d'infrastructures et l'essor de la recherche nordique.
Le secteur de Schefferville, ouvert à l'exploitation du minerai de fer, a été l'un des premiers lieux de recherches sur le pergélisol discontinu. La revue Géographie physique et Quaternaire a consacré en 1979 un numéro double au thème « Le pergélisol au Québec-Labrador ». Ce numéro a rassemblé l'état des connaissances de l'époque.
Les géographes Michel Allard et Maurice K.-Seguin ont publié dans la même revue une synthèse intitulée « Le pergélisol au Québec nordique : bilan et perspectives ». Cette synthèse demeure une référence sur la distribution du pergélisol selon les milieux et l'histoire du paysage. Ses conclusions reposent toutefois sur les cartes et les données disponibles au moment de sa rédaction.
Le Centre d'études nordiques, regroupement interuniversitaire rattaché notamment à l'Université Laval, a joué un rôle central dans le suivi du pergélisol au Nunavik. Ce suivi s'appuie sur des réseaux de câbles à thermistances et sur des stations de mesure installées près des villages.
Dégel et changements climatiques
Le réchauffement climatique observé dans le Nord québécois entraîne un réchauffement du pergélisol. Il provoque aussi un épaississement de la couche active et, par endroits, la disparition complète du sol gelé, surtout à la marge sud.
Lorsque la glace contenue dans le sol fond, le terrain perd du volume et de la cohésion. Il en résulte :
- des tassements et des affaissements, appelés processus thermokarstiques ;
- des glissements de terrain sur les versants ;
- une modification du drainage et l'apparition ou l'assèchement de mares ;
- des changements de végétation, notamment la progression des arbustes ;
- une libération possible du carbone organique stocké dans les sols gelés.
La susceptibilité aux affaissements dépend surtout de deux facteurs. Le premier est la teneur en glace du sol. Le second est la température du pergélisol. Un pergélisol riche en glace et proche de 0 °C, fréquent dans la zone discontinue, est le plus vulnérable. Un pergélisol froid et pauvre en glace, logé dans le roc de la zone continue, réagit plus lentement.
Enjeux pour le territoire et les communautés
Le dégel du pergélisol constitue un enjeu majeur d'aménagement au Nunavik, où vivent principalement des communautés inuites. Plusieurs infrastructures reposent sur des dépôts gelés riches en glace :
- les bâtiments ;
- les routes d'accès ;
- les pistes d'aéroport, seul lien régulier de plusieurs villages avec le reste du Québec ;
- les réseaux d'eau.
Les tassements différentiels peuvent fissurer les fondations et déformer les chaussées. Ils obligent à recourir à des techniques de construction adaptées, comme les remblais ventilés, les fondations sur pieux ou le drainage contrôlé.
Le secteur minier est également concerné. L'exploitation de gisements au nord du 55e parallèle exige de gérer la stabilité des haldes, des parcs à résidus et des ouvrages construits sur le pergélisol. Les Fonds de recherche du Québec financent des travaux sur la congélation artificielle des sols. Ces travaux misent sur les énergies renouvelables pour adapter l'exploitation minière nordique au dégel.
La prise en compte du pergélisol est devenue un élément de la planification du développement nordique québécois. Elle passe par la cartographie des risques et le choix des sites de construction.
Cartographie et suivi
Le ministère des Ressources naturelles et des Forêts du Québec diffuse un jeu de données public sur le pergélisol au Nunavik, territoire situé au nord du 55e parallèle. Ce jeu de données comprend :
- une modélisation des conditions de pergélisol pour la période 2000-2016, qui distingue les zones continue, discontinue et sporadique ainsi que les îlots isolés ;
- des cartes de la susceptibilité aux affaissements associés au dégel ;
- des fichiers matriciels (rasters) et des documents cartographiques.
Ces données sont accessibles sur Données Québec et sur le portail du gouvernement ouvert du Canada.
À l'échelle canadienne, la communauté du pergélisol de GEO.ca regroupe des ressources cartographiques sur la répartition du pergélisol par province et par territoire. Ces ressources permettent de situer le cas québécois par rapport aux autres régions nordiques du pays.
Le suivi à long terme repose sur trois sources :
- les mesures de température du sol en forage ;
- l'observation des formes de terrain ;
- la télédétection.
Ce suivi permet d'actualiser les cartes, qui demeurent des représentations datées d'un phénomène en évolution.