Vertical arrays of temperature and electric-potential probes were installed in the upper soil at sites along the Mackenzie River valley and on the North Slope of Alaska. Time series were obtained at subdiurnal frequencies throughout the year in the active layer and upper permafrost. If the data acquisition system is properly configured, the time series can be used to infer soil physiochemical processes. The electric potential develops primarily in response to soil water solute concentration gradients in the soil column, and is a crude surrogate of the soil water electrolytic conductivity. Summer precipitation can cause rapid penetration of the thaw front when percolating rainwater, warmed at the ground surface, carries sensible heat downward to the thawing front. Rates of warming at depth occur significantly faster than those typical of conductive heat transfer. In early winter, as the freezing front penetrates downward toward the permafrost table, ions are excluded from the ice and concentrated in the intermediate unfrozen zone. Nearly instantaneous warming of the active layer is triggered by spring snowmelt. At Happy Valley in northern Alaska, temperatures at the 29 cm depth rise from −7 to −3 °C in 1 h. For several hours during this event, the temperature at 29 cm is warmer than that at regions both above and below, producing a strong thermal inversion. Time series of electric potential, or a surrogate derived from electric potential, suggest rapid transport of meltwater from the snowpack to depth, probably through soil cracks. Serial events hasten active-layer warming by 1–2 weeks.

Des mesures de température et de potentiel électrique ont été réalisées avec des sondes, installées en réseaux verticaux dans la partie supérieure du sol, sur des sites le long de la vallée de la rivière Mackenzie et du North Slope de l'Alaska. Des séries temporelles de mesures ont été obtenues à des fréquences subdiurnales, durant toute l'année, dans la couche active de la partie supérieure du pergélisol. Si le système d'acquisition des données est adéquatement configuré, les séries temporelles peuvent être utilisées pour identifier les processus physico-chimiques agissant dans le sol. Le potentiel électrique se développe principalement en réponse aux gradients dans une colonne de sol de la concentration des solutés dans l'eau du sol, et on peut l'interpréter comme une évaluation grossièrement approximative de la conductivité électrolytique de l'eau du sol. La précipitation estivale peut causer une pénétration atteignant rapidement le front de dégel, lorsque l'eau des pluies percolantes, réchauffée à la surface du terrain, transporte une quantité sensible d'énergie calorifique en descendant vers le front de dégel. Les taux de réchauffement en profondeur sont significativement plus rapides que ceux qui caractérisent le transfert de chaleur par conduction. Au début de l'hiver, au fur et à mesure que le front de gel progesse en profondeur, vers le niveau supérieur du pergélisol, les ions sont délogés de la glace pour être concentrés dans la zone non gelée intermédiaire. La fonte des neiges au printemps provoque un réchauffement quasi instantané de la couche active. À Happy Valley dans le nord de l'Alaska, les températures à la profondeur de 29 cm ont augmenté de −7 à −3 °C en une heure. Durant cet événement, la température au niveau de 29 cm s'est maintenue plus élevée pendant plusieurs heures que celle des niveaux supérieur et inférieur, créant une forte inversion thermique. Les séries temporelles de potentiel électrique, ou d'un équivalent dérivé du potentiel électrique, suggèrent un transport rapide vers le bas des eaux de fonte de la neige accumulée durant l'année, probablement par pénétration dans les fissures du sol. Ces événements en séries avancent le réchauffement de la couche active d'une à deux semaines. [Traduit par la rédaction]