Mouvements de terrain: Le radar InSAR veille

12.02.2014 - Le pergélisol fond et le sol devient friable dans les Alpes. Des images radar prises à partir de satellites permettent désormais d’estimer de manière très précise les risques liés aux mouvements de terrain. Et les habitants de la commune valaisanne de Saint-Nicolas peuvent dormir plus tranquilles.

Le bassin versant du torrent
Dans le bassin versant du torrent, la pente glisse lentement.
© OFEV

Texte: Lucienne Rey

Qu'ils se nomment Boozu, Malin, Rollibock ou Vouivre, ces êtres légendaires, créatures fantastiques et esprits tourmentés peuplant jadis l'imaginaire valaisan cassaient le manteau neigeux en hiver et projetaient des pierres dans la pente en été. Le promeneur gravissant les flancs escarpés de la vallée de Saint-Nicolas n'est guère surpris, en découvrant les grands cônes d'éboulis qui les garnissent, que les anciens aient vu dans le déchaînement des roches et des laves torrentielles l'œuvre de forces surnaturelles. On parlait même d'un dragon ailé: « Ce monstre ronge et déchire les veines d'or dans les montagnes, qui se disloquent et tombent alors dans la vallée », raconte le chanoine et chroniqueur valaisan Peter Joseph Ruppen (1815-1896) dans son recueil de légendes. Ainsi se serait formée en contrebas la zone du Täschgufer, témoignant « sans aucun doute d'un grand éboulement qui s'est produit dans l'ancien temps ».

Des objets volants en action

De nos jours, des entités volantes jouent à nouveau un rôle dans le contexte des éboulements et des coulées de boue menaçant la vallée de Saint-Nicolas. Mais, contrairement aux dragons des légendes, elles sont inoffensives, voire bienfaisantes. Ce sont des satellites équipés d'un radar (« European Remote Sensing Satellites », ERS), qui fournissent des données permettant d'identifier, sur de vastes étendues, les moindres mouvements de la roche. Décrivant des cercles à huit cents kilomètres au-dessus de nos têtes, ils sont capables d'appréhender jusqu'à dix mille kilomètres carrés en un seul cliché. Il suffit donc de quelques images pour couvrir la Suisse entière.

« Ces vues sont mises à notre disposition gratuitement par l'Agence spatiale européenne », explique Hugo Raetzo, responsable du suivi des mouvements géologiques et des systèmes d'alerte précoce à la section Glissements de terrain, avalanches et forêts protectrices de l'OFEV. L'office bénéficie de ces conditions favorables parce qu'il participe au projet de recherche international de l'Union européenne intitulé « Ground Deformations Risk Scenarios: an Advanced Assessment Service », lancé sous la direction de l'Italie en 2009 et prolongé l'année passée jusqu'en 2016. Il a notamment développé, dans le cadre de ce grand programme scientifique, une méthode destinée à comparer plusieurs images radar afin d'y repérer les pentes instables.

Jour et nuit

La confrontation de vues prises à intervalles de temps déterminés permet de détecter les masses rocheuses en mouvement et d'évaluer leur vitesse. Contrairement aux photos aériennes conventionnelles, le radar interférométrique à synthèse d'ouverture (InSAR) dépiste même des déplacements de quelques millimètres quand les conditions sont favorables. Ce procédé présente aussi l'avantage d'être insensible aux conditions de visibilité: l'appareil reste opérationnel de nuit et par temps couvert.

Les ondes radar utilisées dans le projet de recherche ont une longueur de trois à vingt-trois centimètres. Elles sont subdivisées en seize phases auxquelles on a attribué une gamme de couleurs. Le capteur du radar embarqué à bord du satellite compte le nombre d'ondes réfléchies et mémorise la phase de l'onde finale. Ainsi peut-on déterminer la distance à la Terre: si elle change, ne serait-ce qu'imperceptiblement, la phase du signal varie également.

La superposition de plusieurs images fournit une représentation du sol en couleurs. Comme l'OFEV utilise des résolutions de cinq mètres, chaque pixel correspond à une superficie de vingt-cinq mètres carrés. Là où les phases sont décalées entre deux enregistrements, la distance entre la surface de la Terre et le satellite ayant changé, les pixels sont colorés selon une échelle définie. Plus le déphasage est grand, plus le mouvement du terrain est rapide.

Un outil très perspicace

Hugo Raetzo analyse les décalages, tient compte des effets de l'atmosphère et de la topographie, détermine les vitesses et cartographie les mouvements du terrain en les assortissant d'une légende standard. Les glissements rapides apparaissent en rouge et en violet.

L'observation depuis l'espace présente de grands avantages: c'est le seul procédé qui autorise des relevés systématiques à si grande échelle. Comme les satellites parcourent toujours la même orbite, on peut analyser à intervalles réguliers des données provenant d'un endroit identique. Terrasar-X survole par exemple la Suisse tous les onze jours selon une trajectoire fixe.

Les photos satellites couvrent par ailleurs des reliefs difficilement accessibles, impossibles à parcourir et à mesurer au sol. Elles donnent ainsi à repérer des mouvements lents de grands compartiments rocheux et mettent au jour des processus jusqu'ici inconnus: « Nous pouvons démontrer qu'en réaction au percement du tunnel de base du Gothard, les Alpes se tassent sur une vaste étendue le long de l'axe du Lukmanier. Ce serait impensable avec une autre méthode », déclare Hugo Raetzo.

Quelques zones d'ombre

Mais toute technique a ses limites. Comme les satellites arpentent la planète du nord au sud ou du sud au nord, ils appréhendent surtout les mouvements de terrain dirigés vers l'est ou l'ouest. Ils décèlent moins bien les déplacements parallèles à leur ligne de vol, car ils ne reconnaissent alors qu'une partie des composantes du mouvement. Les pentes très raides restent dans l'ombre, même si l'angle du radar peut être adapté au terrain jusqu'à un certain point.

Il arrive aussi que la couverture du sol entrave l'interprétation des images. L'herbe réfléchit différemment les ondes radar selon qu'elle est rase ou haute. La forêt dense les renvoie d'une manière si hétérogène qu'il est impossible d'analyser les décalages de phase. Le signal est par contre exploitable lorsqu'il touche une clairière, une zone rocheuse, une route ou une localité. Malgré ces limitations, 20 à 80 % des informations importantes peuvent être recueillies par satellite.

Quand le glacier dévale

L'OFEV a utilisé une centaine de vues radar, collectées sur plus de vingt-et-un ans, pour dresser une carte des mouvements de terrain dans la vallée de Saint-Nicolas. Cette région bordée de massifs majestueux culminant à quatre mille mètres constitue un terrain de recherche idéal. Car ses sommets se trouvent en majeure partie dans le pergélisol, zone dont le terrain est gelé en permanence mais dont la limite inférieure remonte actuellement en raison du réchauffement en cours.

Là où la montagne fond, les versants risquent de devenir instables et de glisser. La menace croît encore lorsque les précipitations se font abondantes. De fait, les laves torrentielles, bien connues des habitants de l'endroit, sont de plus en plus fréquentes et volumineuses depuis quelques années.

Sur le flanc du Breithorn local, un glacier rocheux situé dans le bassin versant d'un torrent au-dessus du village de Herbriggen, dans la commune de Saint-Nicolas, cause de gros soucis. Un glacier rocheux est un mélange d'éboulis et de glace qui descend lentement lorsqu'il est actif. Fin juin 2013, il a fallu évacuer le village, car plusieurs laves torrentielles de grande ampleur avaient comblé le bassin de rétention aménagé dans le cours inférieur du torrent, et de nouvelles coulées suivant de violents orages menaçaient d'atteindre les maisons. Ce glacier rocheux long d'un kilomètre figure en rouge sur la nouvelle carte des mouvements de terrain: sa langue, qui avance jusqu'à vingt mètres par an sur un promontoire rocheux, est régulièrement sujette à des ruptures.

La prévention en marche

Gaby Fux-Brantschen, présidente de la commune de Saint-Nicolas, est satisfaite de la nouvelle carte. « Nous sommes à jour maintenant, apprécie-t-elle. Nous pensions autrefois que les laves torrentielles étaient des phénomènes locaux provoqués par des orages, mais nous savons désormais à quoi elles tiennent. » Il est plus facile dans ces conditions de convaincre la population quant au bien-fondé des mesures prises.

La carte InSAR est également utile pour estimer le volume des matériaux susceptibles d'atteindre la vallée et pour dimensionner en conséquence l'agrandissement du bassin de rétention. Elle montre en effet que la pente dominant le glacier glisse elle aussi, et indique sommairement la rapidité des différents mouvements de masses rocheuses.

La commune de Saint-Nicolas, conseillée par des spécialistes, a étudié cinq torrents, établi des priorités et fixé les précautions à prendre. « La carte confirme notre évaluation de la situation », résume Gaby Fux-Brantschen. Certaines dispositions relèvent de l'aménagement du territoire: des périmètres particulièrement menacés ont été assignés à une zone de danger qui y interdit la construction de maisons régulièrement habitées. Dans d'autres secteurs, on a opté pour des ouvrages de protection: ainsi, des digues seront surélevées ou érigées à neuf pour détourner les avalanches de boue et de pierres des routes, des voies ferrées et des bâtiments. Du point de vue de l'organisation, la commune a mis en place des postes de surveillance et défini des plans d'évacuation en cas d'urgence.

La première étape des travaux prévus - l'installation d'un système d'alarme - a débuté en 2013. L'OFEV a mis la main au porte-monnaie, tout comme le canton du Valais, la compagnie de chemin de fer Matterhorn Gotthard Bahn, les exploitants d'usines électriques et d'autres institutions. « Une commune ne pourrait jamais assumer toute seule de tels frais », reconnaît Gaby Fux-Brantschen. Toutes ces mesures ne juguleront pas les forces de la nature, mais elles permettront au moins de limiter les dégâts pour les habitants.

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Dernière modification 12.02.2014

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