Arctique : sous les ponts, la glace s’accumule et les rivières changent de visage

Dans le nord des Territoires du Nord-Ouest, l’autoroute Inuvik–Tuktoyaktuk traverse 138 kilomètres de pergélisol continu. Symbole de désenclavement, elle a pourtant engendré un effet inattendu : en hiver, ses ponts et ponceaux modifient profondément le fonctionnement des rivières qu’ils franchissent. Le gel s’accélère, d’épaisses nappes de glace se forment, les berges se soulèvent… puis s’effondrent au printemps.

À première vue, il ne s’agit que d’ouvrages techniques. Mais une étude scientifique récente menée par des chercheurs des Territoires du Nord-Ouest et de l’Université Wilfrid Laurier montre que ces structures « modifient la configuration des chenaux, les propriétés des matériaux et les conditions aux limites, accélérant le gel du lit des cours d’eau ».

Sous les ponts, la neige est souvent balayée par le vent ou bloquée par la structure. Le sol est mis à nu, exposé au froid intense. Les matériaux utilisés — acier, gravier, enrochements — conduisent rapidement la chaleur vers l’atmosphère. Résultat : « les températures hivernales près de la surface du sol et du lit des rivières sont nettement plus basses sous les ponts que dans les milieux riverains naturels non perturbés », expliquent les chercheurs.

Autrement dit, la rivière gèle plus vite et plus profondément qu’en terrain naturel.

Des barrages de glace invisibles

Ce refroidissement accéléré finit par bloquer l’écoulement. Les experts indiquent que les structures routières « accélèrent le gel du lit des cours d’eau, entravent l’écoulement sous les ponts et forment des bouchons de glace dans les ponceaux ».

Même en plein hiver, les rivières arctiques continuent de s’écouler grâce aux débits de base alimentés par les lacs en amont. Lorsque le chenal gèle, cette eau ne peut plus circuler librement. Elle s’accumule derrière le pont, la pression augmente.

On apprend dans l’étude que sous cette pression, l’eau s’infiltre à travers les fissures de la glace ou déborde sur la surface gelée, couche après couche. Se forment alors de vastes plaques de glace stratifiées — appelées aufeis par les scientifiques — que l’on peut décrire plus simplement comme des nappes de glace créées par des débordements successifs en hiver.

Les observations scientifiques montre que ces conditions « produisent une pression hydrostatique élevée en amont des structures, menant à la formation d’aufeis, de glace d’injection et à d’importantes perturbations des zones riveraines ».

Parallèlement, l’eau sous pression s’infiltre dans le sol riverain avant de geler. Cette « glace d’injection » agit comme un vérin puisqu’elle soulève le terrain.

Les effets peuvent être spectaculaires. Durant l’hiver, les berges et même le lit du ruisseau peuvent se soulever de plusieurs dizaines de centimètres, parfois près d’un mètre. Au printemps, lorsque la glace fond et que l’eau s’évacue, le terrain s’affaisse brutalement.

Les chercheurs décrivent un système où des « processus dynamiques induits par la pression […] affectent les structures par le soulèvement et l’affaissement des berges naturelles et aménagées ainsi que des ponceaux ».

À long terme, ces cycles répétés fragilisent les rives. L’étude souligne que « l’endiguement récurrent des débits de base hivernaux aux points de franchissement routiers […] peut contribuer à une dégradation thermique et mécanique à long terme des berges des chenaux ».

Autrement dit, la route ne se contente pas d’être posée sur le pergélisol : elle modifie durablement l’équilibre thermique et hydraulique des lieux.

Des crues plus hautes que prévu

Le phénomène ne disparaît pas au printemps. Les nappes de glace accumulées pendant l’hiver persistent sous les ponts et surélèvent artificiellement le fond de la rivière. Lorsque la débâcle survient, l’eau s’écoule au-dessus de ces masses de glace.

Les auteurs avertissent que « l’aufeis aux franchissements de ponts peut élever le niveau de base des cours d’eau à des niveaux nettement supérieurs aux hauteurs théoriques de crue centennale utilisées pour la conception ».

En clair, certaines hauteurs d’eau observées dépassent celles prévues lors de la conception des ouvrages. Les remblais peuvent être érodés, les talus fragilisés.

Dans un Arctique qui se réchauffe rapidement, les hivers deviennent plus doux et les débits hivernaux augmentent. Les chercheurs préviennent que « à mesure que les débits hivernaux augmentent en raison des changements climatiques, les interactions entre les cours d’eau et les infrastructures décrites ici pourraient devenir plus fréquentes ».