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From the air, Wainwright, Alaska, looks like a stable band of homes and roads between the Chukchi Sea and a vast, flat tundra. Beneath the surface, the frozen ground the town sits on holds large bodies of ice. Along the eroding coastal bluffs, that hidden ice is being exposed and melting away. In Utqiaġvik, a bluff partly collapsed in 2023 and 2024, bringing its eroding edge close to roads and buildings.
Vue du ciel, Wainwright, en Alaska, ressemble à une bande stable de maisons et de routes entre la mer des Tchouktches et une toundra vaste et plate. Sous la surface, le sol gelé sur lequel repose la ville renferme de grandes masses de glace. Le long des falaises côtières qui s'érodent, cette glace cachée est mise à nu et fond. À Utqiaġvik, une falaise s'est partiellement effondrée en 2023 et 2024, ramenant son bord érodé près des routes et des bâtiments.
Permafrost is ground that stays at or below 0 degrees Celsius for at least two consecutive years. Arctic temperatures are rising two to three times faster than the global average. When the ice inside that ground melts, the ice that bonds soil particles weakens, the soil can sink, and the weight of homes and roads pushes it down further. Roads can sink, buildings can tilt, and pipelines can crack and leak. The process is highly uneven: locations a city block apart can hold very different amounts of ice.
Le pergélisol est un sol qui reste à 0 degré Celsius ou en dessous pendant au moins deux années consécutives. Les températures arctiques augmentent deux à trois fois plus vite que la moyenne mondiale. Quand la glace contenue dans ce sol fond, la glace qui lie les particules de terre s'affaiblit, le sol peut s'affaisser, et le poids des maisons et des routes l'enfonce davantage. Les routes peuvent s'affaisser, les bâtiments pencher, et les pipelines se fissurer et fuir. Le phénomène est très inégal : deux emplacements distants d'un pâté de maisons peuvent contenir des quantités de glace très différentes.
Finding that unevenness is the hard part. Drilling dense grids of boreholes is expensive, disruptive and extremely labor intensive. The research team is working on a different route, very low frequency electromagnetic surveying, or VLF-EM, which picks up signals from distant transmitters and measures how the ground responds. Because the sensor does not touch the ground, a lightweight unit can be carried by a drone over wetlands and tundra that are susceptible to thawing. The contrast is what matters: salty water that stays unfrozen conducts electricity far better than ice-rich ground, so thawed patches show up. The method does not produce a perfect picture, and depth estimates can be uncertain, but it shows where conditions have changed so engineers know where to look closely.
C'est justement cette inégalité qui est difficile à cerner. Forer des grilles serrées de sondages est coûteux, perturbant et extrêmement gourmand en main-d'œuvre. L'équipe de recherche travaille sur une autre approche, la prospection électromagnétique à très basse fréquence, ou VLF-EM, qui capte les signaux émis par des émetteurs lointains et mesure la réaction du sol. Le capteur ne touchant pas le sol, un appareil léger peut être transporté par drone au-dessus des zones humides et de la toundra sensibles au dégel. Le contraste est ce qui compte : l'eau salée qui reste non gelée conduit l'électricité bien mieux que le sol riche en glace, si bien que les taches dégelées apparaissent. La méthode ne produit pas une image parfaite, et les estimations de profondeur peuvent être incertaines, mais elle montre où les conditions ont changé, ce qui permet aux ingénieurs de savoir où regarder de plus près.
Infrastructure may stay in service for 20, 50 or more years, so a map of today's ground is not enough. The group has been working on projections of two things engineers need: how much the ground settles, and how much load a foundation can carry. In a 2026 study covering Alaska's Arctic Coastal Plain, which includes Prudhoe Bay and much of the state's oil industry, the researchers found that if greenhouse gas emissions stay high and temperatures keep climbing quickly, the share of infrastructure at risk stays below 10% around mid-century, then rises rapidly between the 2060s and 2080s. By the 2090s, about 80% of buildings, 60% of roads and 90% of pipelines are projected to be at risk of damage from sinking land. The team is also developing digital twins, computer models that replicate changing cold-region environments and aging infrastructure.
Les infrastructures peuvent rester en service 20, 50 ans ou plus, si bien qu'une carte du sol actuel ne suffit pas. Le groupe travaille sur des projections de deux éléments dont les ingénieurs ont besoin : de combien le sol va s'affaisser, et quelle charge une fondation peut supporter. Dans une étude de 2026 portant sur la plaine côtière arctique de l'Alaska, qui comprend Prudhoe Bay et une grande partie de l'industrie pétrolière de l'État, les chercheurs ont constaté que, si les émissions de gaz à effet de serre restent élevées et que les températures continuent de grimper rapidement, la part des infrastructures exposées reste inférieure à 10 % vers le milieu du siècle, puis augmente rapidement entre les années 2060 et 2080. D'ici les années 2090, environ 80 % des bâtiments, 60 % des routes et 90 % des pipelines pourraient être exposés à des dommages liés à l'affaissement du sol. L'équipe développe aussi des jumeaux numériques, des modèles informatiques qui reproduisent l'évolution des environnements froids et le vieillissement des infrastructures.
Engineers choosing where to put a foundation, a road or a pipeline gain first, and so do coastal towns such as Wainwright and Utqiaġvik, where the ground is already moving. What changes is the order of work: instead of sampling everywhere, crews can fly a drone over the terrain and go to the spots where the ground has changed. The researchers give no date for when such surveys will become routine, and no cost estimate. Depth remains the open question.
Les ingénieurs qui choisissent où implanter une fondation, une route ou un pipeline sont les premiers à en tirer profit, tout comme les villes côtières telles que Wainwright et Utqiaġvik, où le sol bouge déjà. Ce qui change, c'est l'ordre des opérations : au lieu d'échantillonner partout, les équipes peuvent survoler le terrain avec un drone et se rendre sur les endroits où le sol a changé. Les chercheurs ne donnent aucune date à partir de laquelle ces relevés deviendraient systématiques, ni aucune estimation de coût. La profondeur reste la question ouverte.