Projet ANR WISPER / ANR Project WISPER

Water and Ice-related thermo-mechanical processes in the fractures of Steep alpine bedrock PERmafrost (ANR-19-CE01-0018-01)

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PI: Florence Magnin http://edytem.cnrs.fr/pages-personnelles/florence-magnin/

WISPER a pour but d’améliorer la compréhension du régime thermique et des mécanismes de rupture des parois à permafrost (terrain dont la température est en permanence < 0°C) en questionnant le rôle des infiltrations et circulation d’eau.

Le projet se base sur les études récentes autour des écroulements rocheux observés en haute montagne, du permafrost de paroi dont la sensibilité au réchauffement atmosphérique est particulièrement exacerbée, et de la mécanique des roches gelées par les approches expérimentales. Ces études ont démontré le lien entre la dégradation du permafrost et la déstabilisation des parois en supposant une roche saturée en glace. En revanche, les observations de terrain montrent la présence voire l’écoulement d’eau pendant les saisons chaudes, que ce soit dans les niches d’arrachement des écroulements rocheux, ou au niveau de certaines  fractures en paroi.

Des questions autour du rôle de l’eau dans la dynamique thermique et les processus mécaniques des parois de haute montagne se posent alors. Pour répondre à ces questions, WISPER est construit autour de trois Work Packages :

WP1. Modélisation hydrothermale des parois à permafrost pour comprendre le rôle des circulations d’eau dans la dynamique thermique des parois et notamment la dégradation du permafrost (2020-2023).

WP2. Le monitoring géoélectrique d’un site emblématique des parois de haut montagne : l’Aiguille du Midi (3842 m) pour visualiser les changements de température et de contenu en glace ou en eau au cours du temps (2020-2023).

WP3. Couplage des modèles hydrothermaux avec des modèles mécaniques pour comprendre l’effet des circulations d’eau et des changements de température associés dans les propriétés et processus mécaniques des parois gelées (2022-2023).

Ce projet est mené en collaboration avec l’Université d’Oslo (Norvège) et l’Université Technique de Munich (Allemagne).

English

WISPER aims at improving the understanding of the thermal regime and failure mechanisms of rock wall permafrost (i.e. ground permanently below 0°C) by addressing the role of water infiltration and circulation.

The project is based on recent studies on observed rockfalls in high-mountain, on rockwall permafrost which sensitivity to atmospheric warming is particularly exacerbated, and on frozen bedrock mechanics known from experimntal approaches.  These studes have shown the link between permafrost degradation and rockwall destabilization, assuming an ice-saturated rock media. Howver, field observations pointd out the presence or runoff of water during hot seasons, in rockfall scars or from bedrock fractures.

These obsrvations rise questions on the role of water in the thermal dynamics and mechanics of high-elevated rockwalls. To tackle these questions, WISPER is built upon three Work Packages:

WP1. Hydrothrmal modeling of rockwall permafrost to understand the role of water flow in the thermal dynamics, and notably permafrost degradation (2020-2023).

WP2. Geoelectric monitoring of the emblematic site of the Aiguille du Midi (3842 m a.s.l.) to visualize changes in bedrock temperature, ice and water content (2020-2023).

WP3. Coupling of hydrothermal models with mechanical models to understand the effects of water circulation and the related temperature changes in the mechanical properties and processes of frozen rockwalls (2022-2023).

This project is lead in collaboration with the University of Oslo (Norway) and the Technical University of Munich (Germany).