Thermal stability of sub-Arctic highways : impacts of heat advection triggered by mobile water flow under an embankment

• Main Author: Chen, Lin
• Other Authors: Fortier, Daniel, McKenzie, Jeffrey M.
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2020
• Subjects: Permafrost; Surface energy balance; Snow insulation; Heat advection; Surface water infiltration; Subsurface water flow; Coupled surface and subsurface thermal processes; Talik initiation and development; Alaska Highway; Climate warming; Pergélisol; Bilan énergétique de surface; Isolation de la neige; Advection de chaleur; Infiltration des eaux de surface; Écoulement de l'eau souterraine; Processus thermiques couplés de surface et souterrains; Initiation et développement de Talik; Autoroute de l'Alaska; Réchauffement climatique; Earth Sciences - Physical Geography / Sciences de la Terre - Géographie physique (UMI : 0368); Arctic; Yukon; Canada; Talik; permafrost; Alaska; pergélisol
• Online Access: http://hdl.handle.net/1866/25244

Les infrastructures de transport est essentielle au maintien et à l'expansion des activités sociales et économiques dans les régions circumpolaires. À mesure que le climat se réchauffe, la dégradation du pergélisol sous les remblais a entraîné de graves dommages structuraux à la route, entraînant une augmentation importante des coûts d'entretien et une réduction de la durée de vie des infrastructures. Pendant ce temps, l'advection de chaleur déclenchée par les écoulements d’eau souterrains peut altérer le bilan énergétique du remblai et du pergélisol sous-jacent et modifier le régime thermique des remblais routiers. Cependant, peu de recherches ont été effectuées pour comprendre la synergie entre les processus thermiques de surface et souterrains des remblais routiers des régions froides. L'objectif de cette recherche était de comprendre les interactions thermiques entre l'atmosphère, le remblai routier, les écoulements d’eau et le pergélisol dans le contexte du changement climatique. Cette base, de connaissances est nécessaire pour la conception technique, l'entretien des routes et l'évaluation de la vulnérabilité des infrastructures. Les travaux de recherche ont permis de développer de nouvelles méthodes d'analyse thermique pour caractériser et identifier le rôle de l'advection thermique sur le changement de température d'un remblai routier expérimental au Yukon (Canada) en termes d’intensité, de vitesse et de profondeur de l'impact thermique. Les résultats montrent que l'augmentation de la température due aux flux de chaleur advectifs déclenchés par l’écoulement d'eau peut être jusqu'à deux ordres de grandeur plus rapide qu'en raison du seul réchauffement atmosphérique. La recherche a ensuite présenté un bilan énergétique de surface pour quantifier la quantité d'énergie entrant dans le centre et la pente du remblai avec des épaisseurs et des propriétés de neige variables. Le tout a été appuyé par des observations géothermique de plusieurs années et une grande quantité de données météorologiques. Les résultats ...