La carte la plus récente de la CGC sur le pergélisol et les conditions de la glace souterraine au Canada a été publiée dans l'Atlas national de 1995 (une version modifiée de cette carte est présentée sous le passage sur la répartition du pergélisol). Cette carte délimite les limites des zones à pergélisol continu, discontinu et sporadique et subdivise ces zones selon le contenu en glace souterraine associé aux matériaux de surface. Les limites déterminées par cette compilation sont fondées sur des observations de terrain, sur des données thermiques et climatiques et sur les régions physiographiques. Ont également été cartographiés des corps volumineux de glace souterraine tels que pingos, fentes de glace et couches glacées massives. La CGC a en outre été un des collaborateurs principaux d'un projet de l'Association internationale du pergélisol qui a débouché sur la publication en 1998 d'une Carte circumpolaire du pergélisol.

Les observations sur la température et l'épaisseur du pergélisol réalisées par la CGC et d'autres sources ont été recueillies et conservées dans des bases de données nationales.

Depuis 1990, la CGC a aménagé un ensemble de sites instrumentés conçus pour surveiller la couche active dans la vallée et le delta du Mackenzie afin de décrire sa variabilité dans le temps et dans l'espace. Ce système recoupe plusieurs limites de pergélisol et traverse diverses régions écoclimatiques, les sites de mesure étant localisés dans des situations diverses. Plusieurs des sites ont été désignés stations de Surveillance de la couche active circumpolaire (SCAP); les données recueillies sont conservées dans la Base de données géocryologiques globale de l'Association internationale du pergélisol.

Sites d'observation de la profondeur du dégel dans la région de la vallée du Mackenzie. Les points jaunes correspondent à des sites d'observation de la couche active et les points rouges sont des sites d'enregistrement de la température de l'air et du sol. image agrandie [JPEG, 158.4 ko, 623 X 615, avis]

Sites d'observation de la profondeur du dégel dans la région du delta du Mackenzie. Les points jaunes correspondent à des sites d'observation de la couche active et les points rouges sont des sites d'enregistrement de la température de l'air et du sol. image agrandie [JPEG, 79.6 ko, 492 X 515, avis]

Plus de 60 sites ont été aménagés le long d'un transect de 1 200 km afin de contrôler les processus associant le climat, les changements climatiques, le pergélisol et la couche active. La pénétration maximale annuelle de la fonte et le mouvement de surface sont mesurés au moyen de tubes remplis d'eau ancrés dans le pergélisol. L'épaisseur de la couche active calculée à partir de la profondeur maximale de fonte dans les tubes et des mouvements de surface dépend plus des propriétés du sol, de la végétation et du microclimat locaux que du climat atmosphérique régional. Bien que la pénétration se soit accrue sur la plupart des sites, cela ne se traduit pas toujours par une augmentation de l'épaisseur de la couche active en raison du tassement dû au dégel. Sur de nombreux sites la température de l'air et de la surface du sol a été mesurée au moyen d'enregistreurs automatiques miniaturisés.

L'histogramme ci-dessus illustre la variation annuelle de la pénétration maximale du dégel à des sites sélectionnés; cette variation est mesurée à partir d'un point de référence stable et arbitraire qui est indépendant de la surface.

En association avec ses projets de recherche dans la région du Mackenzie et dans l'Ouest des T.N.-O, la CGC a instrumenté de nombreux trous de sondage peu profonds (<25 m) et quelques trous de profondeur intermédiaire (25-125 m) au moyen de câbles indicateurs de température à capteurs multiples afin d'étudier le régime thermique du pergélisol. La surveillance de la température du sol a été assurée pendant des années à plusieurs de ces sites, par exemple ceux associés au programme de recherche sur le pipeline de Norman Wells, où des données sont recueillies depuis 1984-85, ainsi que ceux associés au programme de surveillance de la couche active. Dans quelques cas, des trous plus profonds ont été forés spécifiquement pour des études à long terme sur les changements climatiques.

Les données sur la température sont recueillies, soit manuellement selon une fréquence variant de saisonnière à annuelle, soit au moyen d'enregistreurs automatiques multicanaux à lectures quotidiennes multiples. Plusieurs des sites de trou de sondage de la CGC ont récemment été proposés comme candidats pour un réseau international de surveillance de la température du pergélisol en voie de mise sur pied par l'Association internationale du pergélisol.

Site d'observation site 84-3A, près de Fort Norman (Tulita), montrant les températures mesurées à plusieurs profondeurs. Données fournies par des enregistreurs automatiques toutes les 6 heures, de juin 1995 à août 1997.

Depuis 1978, on mesure manuellement et de façon régulière la température du sol à des profondeurs atteignant 60 m au moyen de cinq trous de sonde situés à la Station des Forces canadiennes Alert dans le nord de l'île d'Ellesmere, au Nunavut, dans le cadre d'un projet concerté du ministère de la Défense nationale et de la Commission géologique du Canada. Ces trous de sonde constituent les sites d'observation du pergélisol les plus septentrionaux du monde, et les données recueillies pendant 23 ans, l'un des plus longs enregistrements de la température du pergélisol au Canada. Le Fonds d'action pour le changement climatique (FACC) du gouvernement du Canada a financé l'installation d'enregistreurs de données et de capteurs de la température de l'air et de la surface du sol à l'été 2000. D'autres fonds versés dans le cadre du Plan d'action 2000 ont facilité l'installation de stations de mesure de la neige dans trois sites d'observation à l'été 2002, en collaboration avec Environnement Canada. Visualiser l'affiche [ZIP, 3.5 Mo] sur les activités de surveillance de la CGC dans l'Extrême-Arctique occidental

Emplacement des observatoires du pergélisol en Extrême-Arctique image agrandie [JPEG, 66.7 ko, 431 X 386, avis]

Température annuelle moyenne du sol et température observée à la SFC Alert à une profondeur de 15 m de 1978 à 2001. Les températures mensuelles moyennes provenant de l'enregistreur de données sont indiquée après juillet 2000. L'analyse des données de température du pergélisol indique qu'entre le milieu et la fin des années 1990, la température annuelle moyenne du pergélisol à une profondeur de 15 m s'est accrue d'environ 0,15 °C par année. image agrandie [JPEG, 59.8 ko, 514 X 223, avis]

Au début des années 1990, des câbles indicateurs de la température du sol et des enregistreurs de données ont été installés dans trois puits d'exploration de gisements d'hydrocarbures de l'archipel Arctique pour contrôler la température du pergélisol à des profondeurs variant entre 10 et 70 m en vue de déceler toute variation subtile du climat. Le programme a été interrompu au milieu des années 1990, et des fonds du FACC ont permis son rétablissement dans deux puits, ceux de Pat Bay sur l'île de Lougheed, et de Gemini, sur la presqu'île Fosheim. L'instrumentation a été modernisée par l'ajout d'enregistreurs de données de haute précision, et une analyse scientifique préliminaire a été menée.

Cette figure indique les conditions prévues relativement au pergélisol dans la région d'étude de Fort Simpson, dans l'hypothèse d'une augmentation de 1°C et de 2°C de la température annuelle moyenne de l'air et dans les conditions climatiques actuelles (température annuelle moyenne de l'air de -4°C). La couleur bleue indique les rivières ou les lacs et le vert correspond à des matériaux non gelés; le blanc indique des épaisseurs de pergélisol de 1 à 5 m, le gris pâle des épaisseurs de 5 à 10 m et le gris foncé des épaisseurs de 10 à 15 m. Le pipeline de Norman Wells est indiqué en jaune et la route du Mackenzie en rouge. image agrandie [GIF, 61.9 ko, 500 X 663, avis]

On a élaboré un modèle de prédiction du pergélisol intégrant les facteurs environnementaux clés régissant la présence du pergélisol. Ce modèle fournit des prédictions sur la présence, la température et l'épaisseur du pergélisol dans des conditions d'équilibre climatique. Parmi les facteurs environnementaux numérisés qui sont intégrés par le modèle figurent la géologie de surface, la topographie (sous la forme d'un modèle d'altitude numérisé), la végétation, la couverture organique et des données climatiques (degrés-jours de gel et de dégel). On a entrepris de valider le modèle en l'appliquant à 180 sites d'essai le long de l'emprise du pipeline de Norman Wells, qui a été l'objet de l'enregistrement d'observations de trous de sonde sur les occurrences de pergélisol. En définitive, le modèle prédit correctement la présence ou l'absence de pergélisol chez 87% des trous de sonde; les prédictions sur l'épaisseur du pergélisol concordent bien avec les informations fournies par un sous-ensemble de 26 trous de sonde instrumentés avec des câbles indicateurs de température. Le modèle utilise des méthodes numériques relativement simples et a été exploité au sein d'un Système d'information géographique (SIG). Le système de modélisation a été appliqué à des projets de cartographie régionale du pergélisol sur deux sites de la zone de pergélisol discontinu de la vallée du Mackenzie, Fort Simpson et Norman Wells, dans les conditions climatiques actuelles et dans l'hypothèse d'un accroissement de la température annuelle moyenne de l'air de 1 et de 2°C.