Impacts du changement climatique sur l’activité des avalanches dans les Alpes : apports de la dendrogéomorphologie pour la reconstitution spatiotemporelle de l’activité des avalanches dans un contexte de changements environnementaux dans les hautes vallées du Guil et du Rhône Adrien Favillier To cite this version: Adrien Favillier. Impacts du changement climatique sur l’activité des avalanches dans les Alpes : ap- ports de la dendrogéomorphologie pour la reconstitution spatiotemporelle de l’activité des avalanches dans un contexte de changements environnementaux dans les hautes vallées du Guil et du Rhône. Géographie. Université Clermont Auvergne, 2019. Français. NNT : 2019CLFAL024. tel-02869391 HAL Id: tel-02869391 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02869391 Submitted on 16 Jun 2020 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Université Clermont Auvergne – Clermont-Ferrand Ecole doctorale Lettres, Sciences Humaines et Sociales UFR Lettres, Cultures et Sciences Humaines UCA GEOLAB UMR 6042 CNRS Laboratoire de Géographie Physique et Environnementale Thèse présentée en vue de l’obtention du grade de Docteur de l’Université Clermont-Auvergne Impacts du changement climatique sur l’activité des avalanches dans les Alpes Apports de la dendrogéomorphologie pour la reconstitution spatio- temporelle de l’activité des avalanches dans un contexte de changements environnementaux dans les hautes vallées du Guil et du Rhône Adrien FAVILLIER Géographie sous la direction de Jean-Luc PEIRY et de Christophe CORONA Soutenance publique le 15 octobre 2019 Etienne COSSART Professeur, Université Jean Moulin Lyon 3, EVS UMR 5600, Lyon (rapporteur) Vincent JOMELLI Directeur de Recherche CNRS, LGP UMR 8591, Meudon (rapporteur) Magali DELMAS Maître de Conférence, Université de Perpignan Via-Domitia, HNHP UMR 7194, Perpignan (examinateur) Nicolas ECKERT Ingénieur en Chef des Ponts, des Eaux et des Forêts, UR ETNA, IRSTEA, Grenoble (examinateur) Markus STOFFEL Professeur, Université de Genève, Institute for Environmental Sciences, Genève, Suisse (examinateur) Christophe CORONA Chargé de Recherche CNRS, GEOLAB UMR 6042, Clermont-Ferrand (co-directeur) Jean-Luc PEIRY Professeur, Université Clermont-Auvergne, UMI 3189, Dakar (directeur) “Orion” C. Burton, J. Hetfield, L. Ulrich Master of Puppets –Metallica, 1986 3 4 Résumé Au 20ème siècle, les massifs montagneux, dont les Alpes, ont connu un réchauffement significatif avec une augmentation des températures deux fois plus importante que la moyenne mondiale. Un tel réchauffement altère les composantes de la cryosphère. Elle induit, par exemple, un passage des précipitations solides aux précipitations liquides, des phases de fonte des neiges plus fréquentes et plus intenses, ainsi qu’une forte diminution de la quantité de neige et une réduction de la durée de la couverture neigeuse. Aux horizons 2050–2100, les modèles climatiques prévoient que l'épaisseur du manteau neigeux sera considérablement réduite et que les propriétés de la neige, et notamment la stabilité du manteau neigeux, seront modifiées. Ces changements devraient entraîner des modifications importantes dans l'activité des avalanches. Parallèlement, l’afforestation induite par la déprise agro-sylvo-pastorale, la démocratisation des sports d'hiver et l'urbanisation des versants ont profondément modifié les paysages de montagne depuis le milieu du 18ème siècle, de même que l'exposition des individus. Dans ce contexte, une documentation précise de l'activité passée des avalanches est cruciale pour mettre en évidence et comprendre les impacts du réchauffement climatique sur l'activité avalancheuse. Jusqu'à présent, cette documentation s'appuyait sur des chroniques historiques ou des observations systématiques. Cependant, les premières sont souvent discontinues et axées sur des événements catastrophiques, tandis que les secondes se limitent à la seconde moitié du 20ème siècle, excluant toute comparaison avec des périodes climatiques distinctes – tel que les phases froides du Petit Âge Glaciaire, par exemple. Sur les versants forestiers, l'approche dendrogéomorphique apparaît être un complément fiable aux archives historiques et aux séries d'observations systématiques, car elle permet de reconstruire l'activité passée des avalanches, en continu, à l‘échelle des plusieurs siècles, avec une résolution annuelle. Pourtant, jusqu'à présent, même si de nombreuses reconstructions locales ont été proposées, la fiabilité de l’approche a été peu souvent analysée et aucune chronologie régionale – cruciale pour distinguer les interférences potentielles entre l'activité des avalanches, les fluctuations climatiques et les changements socio-économiques – n'a été développée dans les Alpes. Dans cette thèse de doctorat, des avancées méthodologiques significatives ont été réalisées afin (1) d’améliorer la détection des avalanches dans les cernes de croissance, (2) d’éliminer les non-stationnarités liées à la diminution du nombre d'arbres au cours du temps dans les reconstructions et (3) d’agréger les reconstructions locales en chronologies régionales. Sur la base de ces développements, des chronologies régionales pluriséculaires homogénéisées ont été développées (4) pour 10 couloirs d’avalanche de la vallée de Goms (Valais, Alpes suisses, 1880-2014) et (5) 11 couloirs du massif du Queyras (Alpes françaises, 1560-2016). Ces dernières ont été confrontées aux fluctuations climatiques et aux changements d'occupation du sol. À Goms, l'absence de signal climatique clair dans la chronologie régionale souligne les interférences induites par les non-stationnarités locales et démontre qu’une stratégie d'échantillonnage à l'échelle régionale devra nécessairement constituer un préalable au développement d’une chronologie robuste. Dans le massif du Queyras, la forte diminution de l'activité avalancheuse observée au cours du 20ème siècle est attribuée au réchauffement climatique et au processus d’afforestation des versants. Mots-clefs : dendrogéomorphologie ; avalanches ; changement climatique ; Alpes suisses ; Alpes françaises. 5 6 Abstract For the 20th century, high mountain areas, such as the Alps, have undergone a significant warming with temperature increase twice as much as the global average. Such warming strongly alters the cryosphere components. It induces, for example, a shift from solid to liquid precipitation, more frequent and more intense snowmelt phases or a strong decrease in the amount and duration of snow cover, especially at the elevation of the snow- rain transition. In the future, climate models forecast that snow depth will be significantly reduced and that snow properties such as snow stability will be modified. These changes in snow cover characteristics and amounts are expected to induce significant changes in snow avalanches activity. At the same time, afforestation induced by the abandonment of agriculture and grazing, the democratization of winter recreation activities and the urban sprawl on the slopes have strongly modified the mountain landscapes since the mid-18th century as well as the exposition of individuals to snow avalanches. In this context, a precise documentation of past snow avalanche activity is crucial to decipher and to understand the impacts of the undergoing climate warming on the snow avalanche activity. To date, this documentation usually relies on historical chronicles or systematic observations. However, the firsts are often discontinuous and focused on catastrophic events. The seconds are limited to the second half of the 20th century thus precluding a comparison from climatically distinct period. On forested paths, the dendrogeomorphic approach is theoretically a reliable approach complement to historical archives and series of systematic observation to infer past snow avalanche activity. Yet, so far, the robustness of this approach has been poorly questioned and no regional chronology, crucial to disentangle potential interferences between snow avalanche activity, climate fluctuations and socio-economic changes, has been developed in the Alps. In this PhD thesis proposes new methodological frameworks to (1) detect avalanche events from tree-ring series, (2) remove non-stationarities related to the decreasing number of trees over time in the reconstruction and (3) aggregate locals reconstructions in regional chronologies. Based on these development, homogenized multicentennial regional chronologies developed (4) for 10 paths of the Goms Valley (Valais canton, Swiss Alps, 1880-2014) and (5) 11 paths from the Queyras Massif (French Alps, 1560-2016) are confronted to climatic fluctuations and land use changes. At Goms, the absence of clear climatic signal in the regional chronology evidence the interference with local non- stationarities and question the need for a sampling strategy at the regional scale to create a robust chronology. In the Queyras massif, the strong decrease of avalanche activity observed over the 20th century is attributed to global warming and to the afforestation process. Keywords: Tree-ring; Snow avalanches; Climate