Assessing the role of permafrost in the preconditioning and triggering factors of the September 2020 Crête des Grangettes rockfall (southern French Alps)

Résumé Fr En

Les parois rocheuses affectées par du permafrost sont très sensibles au changement climatique, entrainant parfois des écroulements rocheux menaçant les populations et infrastructures. Des études ont établi un lien entre l'instabilité des parois et la dégradation du permafrost, mais une documentation plus approfondie de ces évènements est nécessaire pour mieux comprendre les mécanismes liés à la dégradation du permafrost. Notre étude porte sur l’écroulement rocheux (~35 800 m3) qui s’est déclenché sur la Crête des Grangettes le 17 septembre 2020 (Hautes Alpes, France). Nous analysons les facteurs de prédisposition et de déclenchement de l'événement en combinant des méthodes de suivi des températures de surface du terrain, de modélisations numériques de transfert de chaleur, et de tomographie de résistivité électrique (ERT) associée à une analyse pétrophysique. Les résultats indiquent que le site d'étude est caractérisé par un permafrost tempéré (> -2 °C) dont le réchauffement est progressif depuis les années 1990 et s’intensifie depuis 2015 (+0,48 ± 0,12 °C par décennie à 22 m de profondeur), ce qui a probablement fragilisé les joints de glace dans les fractures, prédisposant à l’instabilité du versant. Les études ERT confirment la présence de permafrost autour de la niche d’arrachement, avec des secteurs riches en glace (résistivité > 10 kΩm). Enfin des précipitation 19 jours avant l’écroulement (91 mm cumulés) ont pu le déclenché par pressions hydrostatiques et/ou érosion de la glace dans les fractures. Cette approche multi-méthode fournis des résultats permettant de mieux évaluer les facteurs qui peuvent prédisposer ou déclencher un écroulement rocheux en contexte de permafrost.

Permafrost-affected rockwalls are highly sensitive to climate change, leading to rock slope failures that threaten human lives and activities. Numerous studies have connected rockwall instability with permafrost degradation, but further documentation of mid to large volume events is needed to better understand the specific mechanisms of permafrost degradation and their mechanical implications to develop effective approaches for hazard assessment. Our study investigates the rockfall (c. 35,800 m3) that was triggered from the Crête des Grangettes (Southern Alps, France) on September 17, 2020. We decipher the preconditioning and triggering factors of the event by combining ground surface temperature monitoring, numerical modelling of heat transfer, and geophysical survey using Electrical Resistivity Tomography (ERT) interpreted through a petrophysical analysis. The results show that the study site is characterised by warm permafrost (> -2 °C) since the 1970s that is progressively warming towards the melting point. This warming has been slow since the 1990s but has become more pronounced since 2015 (+0.48 ± 0.12 °C per decade at 22 m depth). This warming likely weakened ice-filled fractures, evidenced by ice in the rockfall scar, preconditioning the slope for instability. The ERT surveys confirm that the study site is still largely frozen around the scar with possible ice-rich layers (high resistivity values; > 10kΩm). Finally, rainfall occurring 19 days before the rockfall (91 mm cumulative) may have triggered it by increasing hydrostatic pressure and/or eroding ice-filled joints. This multi-method approach provides results that enhance the assessment of thermal factors that may predispose or trigger rockfall in a warming permafrost rockwall.