3.4.2 Température du sol

Lorsque le dégel se produit, la température du sol stagne souvent juste sous 0 °C en raison du transfert de chaleur latent. Par conséquent, la température du sol est une mesure difficile de la variation du pergélisol, car elle exige souvent une interprétation contre-intuitive et difficile qui consiste à relier un changement moindre à un dégel présumé plus important. Souvent, les données sur la température du sol ne sont pas communiquées ou le sont sous une forme non normalisée et seulement pour des sites et des études distincts. Par conséquent, la compilation actuelle est incomplète et constitue un point de départ pour des travaux futurs. Le projet PermafrostNet du CRSNG (https://www.permafrostnet.ca/fr/data/) se penche actuellement sur l’interopérabilité et les normes des données. La température du sol, ainsi que d’autres conditions pertinentes du pergélisol, varie considérablement sur des échelles allant de mètres à des dizaines de mètres. Cela rend l’interprétation des observations difficile, même pour les emplacements à proximité, et rend également difficile l’interprétation des données maillées dans un contexte local. Les données sur la température du sol peuvent appuyer la planification locale et la conception technique, la quantification et l’analyse des changements, ainsi que la mise à l’essai de modèles informatiques.

3.4.2.1 Sources de données

Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN‐P) : http://gtnpdatabase.org/boreholes [en anglais seulement] GTN-P est le principal programme international de surveillance des paramètres du pergélisol. Cette base de données fournit des métadonnées pour les sites de forage ainsi que des données chronologiques.

Permafrost Ground Temperature for the Northern Hemisphere, v3.0 (Westermann et coll., 2020) : https://catalogue.ceda.ac.uk/uuid/b25d4a6174de4ac78000d034f500a268 [en anglais seulement]. Les températures moyennes annuelles du sol à la surface du sol et à 1 m, 2 m, 5 m et 10 m de profondeur sont dérivées de CryoGrid 3. Dans le produit de données A, le modèle repose sur une combinaison d’observations de la température de la surface terrestre du MODIS et de données de l’ERE à échelle réduite sur la température de l’air près de la surface. Dans le produit de données B, le même modèle thermique est déterminé par les données de température près de la surface d’ERA5. CryoGrid 3 comprend un couplage terre-atmosphère et un modèle de transfert thermique souterrain. Les chutes de neige et la fonte des neiges sont représentées par un modèle de neige basé sur les degrés-jours et dérivé par une réanalyse à échelle réduite d’ERA5. La couverture terrestre est exprimée sous la forme d’une couverture fractionnelle de sept classes de couverture terrestre (ESA landcover_cci). Chaque pixel de 1x1 km utilise une approche d’ensemble sur la fraction de couverture terrestre pour tenir compte statistiquement de la variabilité naturelle de la profondeur de la neige. Le modèle a été testé à des sites de pergélisol en Russie et en Norvège. Des incertitudes sont introduites à l’étape de prétraitement de l’Jeu de données d’entrée et par la représentation simplifiée du processus (en raison du coût du calcul). La rareté des sites de validation pour les paramètres d’entrée, comme la stratigraphie, introduit un facteur d’incertitude supplémentaire.

Températures du sol dans des forages et près de la surface dans le nord-est du Canada : http://www.cen.ulaval.ca/nordicanad/dpage.aspx?doi=45291SL-34F28A9491014AFD. Les données de Nordicana D proviennent de onze ensembles d’emplacements au Nunavik et au Nunavut, dans le nord-est du Canada. Les ensembles de données disponibles couvrent la période allant de 1988 à 2019. Il y a au total 46 trous de forage dont la profondeur varie de 0,02 à 20 m. Près de la moitié des trous de forage ont une faible profondeur (2 à 5 cm) et 12 trous de forage sont forés à plus de 10 m. Parmi ceux-ci, 29 trous couvrent Akulivik, Aupaluk, Kangiqsualujjuaq, Puvirnituq, Quaqtaq, Tasiujaq, Umijuaq, Iqaluit, Pangnirtung et l’île Bylot, tandis que 17 autres sont situées dans la région de Salluit. Quatorze trous de forage disposent de plus de 20 ans de données, tandis que 15 trous de forage disposent d’enregistrement de données de moins de 15 ans.

Une carte et une base de données sommaire des températures du pergélisol au Nunavut :

https://geoscan.nrcan.gc.ca/starweb/geoscan/servlet.starweb?path=geoscan/fullf.web&search1=R=292615 [en anglais seulement]. Cet Jeu de données provient de 20 sites au Nunavut où des mesures ont été effectuées dans 111 trous de forage situés à quelques dizaines de mètres ou à quelques kilomètres l’un de l’autre. La profondeur de forage varie de 3 à 36 m, avec 56 trous de forage de plus de 20 m et 22 de moins de 10 m. Les trous de forage de sites miniers représentent près de 80 % des trous de forage inclus dans la base de données. Les données sur la température du sol ont été compilées dans une feuille de calcul MS Excel (NUGT.xls). La plupart des données sont disponibles pour les années 2010.

Températures de l’air et du sol près de la surface dans le corridor de la vallée du Mackenzie : https://doi.org/10.4095/294835 [en anglais seulement]. Cet Jeu de données comprenait les températures du sol près de la surface, les indices et les statistiques sommaires de 1993 à 2012 pour le corridor de la vallée du Mackenzie, dans les Territoires du Nord-Ouest.

Base de données sur le pergélisol des T.N.-O. : Cette base de données contient des données sur la température du sol recueillies à diverses fins, notamment pour l’infrastructure linéaire et verticale, les sites de recherche gouvernementaux et universitaires et la planification communautaire. Elle représente les températures du sol à partir de trous de forage à des profondeurs variables et saisit les renseignements pertinents sur le terrain qui sont utiles pour interpréter les données sur la température du sol. La base de données est actuellement à l’étape de la mise à l’essai et le développement du portail Web commencera bientôt. Les données sur la température du sol des T.N.-O. pourront ainsi être téléchargées par le public (communiquer avec Niels Weiss à niels_weiss@gov.nt.ca).

Base de données sur le pergélisol du Yukon : (https://service.yukon.ca/permafrost/, communiquer avec Derek Cronmiller : Derek.Cronmiller@yukon.ca). Elle est composée de 80 sites qui contiennent actuellement des données sur les routes, les bandes d’atterrissages, les projets miniers et les sites de recherche universitaire.

3.4.2.2 Forces et limites des ensembles de données

Données des stations : Les données sur la température du sol associées aux données des stations représentent un seul point du paysage et il est peu probable qu’elles reflètent les conditions à l’échelle régionale. Les relations entre les données des stations et les renseignements sur la surface et le terrain peuvent être utilisées pour extrapoler les relations, mais il faut faire preuve de prudence, car la température du sol est très particulière au site. Les données des stations fournissent des renseignements précis sur les conditions locales.

Données maillées : Les données de température du sol sont représentées par des grilles définies spatialement. Elles peuvent être dérivées de données de stations interpolées, de modèles thermiques et de données satellitaires. Les limites comprennent les biais régionaux attribuables à la mauvaise couverture spatiale des données des stations et les lacunes du modèle. La résolution spatiale des données maillées dépend de la résolution spatiale du capteur.

Réanalyse et ensembles de données fondés sur la réanalyse : Les données sur la température du sol disponibles dans le cadre des réanalyses n’ont pas été évaluées systématiquement pour les zones de pergélisol. ERA5-Land, et probablement ERA5, présentent un biais marqué et spatialement variable (Cao et coll., 2021).

Références - Température du sol

Cao, B., S. Gruber, D. Zheng, et X. Li, 2020: « The ERA5-Land Soil Temperature Bias in Permafrost Regions. The Cryosphere », 14(8), 2581-2595, doi.org/10.5194/tc-14-2581-2020.

Westermann, S., M. Langer, J. Boike, M. Heikenfeld, M. Peter, B. Etzelmüller, et G. Krinner, 2016: « Simulating the Thermal Regime and Thaw Processes of Ice-Rich Permafrost Ground with the Land-Surface Model CryoGrid 3. Geoscientific Model Development », 9(2), 523-546, doi.org/10.5194/gmd-9-523-2016.

Westermann, S., A. Bartsch, et T. Strozzi, 2020: « Permafrost - Algorithm Theoretical Basis Document. European Space Agency Contract Report », 1–30, extrait de https://climate.esa.int/en/projects/permafrost/key-documents/.