Thèse en géographie, soutenue le 14 juillet 2025 par Li Fei, rattaché à l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.
Les chutes de pierres, où des roches se détachent des falaises, modifient les paysages dans divers environnements tout en menaçant les infrastructures, la sécurité humaine et la nature. Dans les régions alpines, le réchauffement climatique fait fondre les glaciers et dégèle le sol gelé, provoquant davantage de chutes de pierres et une érosion plus rapide des falaises. De même, dans les zones côtières, des conditions météorologiques extrêmes comme les tempêtes et les fortes pluies entraînent plus de collapses de falaises à cause du changement climatique. Cependant, les chutes de pierres dans les zones vallonnées et de basses montagnes sont moins étudiées, et le manque de données à long terme limite notre compréhension de l’impact du changement climatique sur ces régions.
Cette étude explore comment les chutes de pierres provoquent l’érosion des falaises dans les environnements alpins et vallonnés de basses montagnes sous l’effet du changement climatique. La première partie examine une cicatrice d’éboulement passée dans le massif du Mont-Blanc, en Italie, en utilisant l’imagerie 3D par hélicoptère sur cinq ans après un éboulement en 2016. Combinées aux données d’éboulements plus anciens, ces informations ont permis d’analyser la fréquence et le volume des chutes de pierres à l’aide d’un modèle mathématique et d’estimer les taux d’érosion des falaises. En étudiant la structure et la forme de la falaise, sept scénarios possibles de chutes futures ont été identifiés pour évaluer les risques.
La deuxième partie se concentre sur une paroi rocheuse composée de couches de molasse dans une zone vallonnée de basse montagne en Suisse, issue d’un ancien glissement de terrain. Des relevés mensuels par imagerie 3D à l’aide de drones et de scans laser ont permis de créer un registre détaillé des chutes de pierres, en suivant leur fréquence, leur taille et leur emplacement. Les données météorologiques (pluie, évaporation et température) ont montré que des événements climatiques extrêmes, comme les fortes pluies ou les canicules, augmentent les chutes de pierres, de manière similaire aux zones alpines. La paroi, faite de couches molles et dures, s’érode de façon inégale, les couches molles s’usant plus vite lorsqu’elles sont exposées à l’air.
La troisième partie étudie les petits détachements de roches et les microfissures dans les couches molles à l’aide de scans laser sur 26 heures toutes les deux heures, complétés par des images thermiques toutes les 20 minutes pour suivre la température de surface, des mesures de rayonnement solaire et un suivi horaire des mouvements de microfissures au microscope. Ces observations détaillées ont montré comment les petites chutes de pierres et les fissures se forment à cause des changements quotidiens de lumière solaire et de température.
Les résultats montrent que les conditions météorologiques inhabituelles influencent fortement les tendances des chutes de pierres et l’érosion des falaises. Dans les hautes Alpes, une canicule en 2015 a probablement affaibli le sol gelé, provoquant des chutes de pierres retardées à l’éperon de la Brenva, avec les taux d’érosion les plus élevés entre 2017 et 2018. Dans les zones vallonnées, les chutes de pierres sur la falaise de molasse étaient plus fréquentes pendant les périodes pluvieuses (comme en 2021) et moins courantes durant les étés secs (comme en 2022). Les passages d’un temps chaud et sec à un temps froid et humide en 2022 ont augmenté les chutes de pierres. Les variations quotidiennes de température provoquent des microfissures et de petites chutes dans les couches molles, principalement à cause de l’expansion et de la contraction de la roche avec la chaleur, avec un rôle mineur des minéraux gonflants par temps sec.
En conclusion, l’utilisation d’outils avancés comme l’imagerie 3D, les scans laser, les caméras thermiques et les microscopes, combinée aux données météorologiques, montre comment les conditions météorologiques extrêmes affectent la fréquence des chutes de pierres dans les hautes Alpes et les zones de basses montagnes. Ces résultats soulignent les difficultés à prévoir les dangers des chutes de pierres avec le changement climatique en cours, en particulier pour les roches molles où les variations de température provoquent des écaillages et pourraient entraîner de plus grandes chutes à long terme.
