Pourquoi le dégel du pergélisol est important

Pourquoi le dégel du pergélisol est important

À Bethel, en Alaska, les murs se fendent, les maisons seffondrent et la route principale ressemble à des montagnes russes pour enfants. Dans la ville côtière de Kongiganak, des cimetières qui coulent empêchent les habitants de lAlaska denterrer leurs morts dans le sol. Le village de Shishmaref, situé sur une île à cinq miles de louest de lAlaska, sest tellement érodé quil envisage une réinstallation totale. Ces communautés sont en proie à un pergélisol en train de fondre.

Le pergélisol est un sol qui reste gelé pendant au moins deux années consécutives. Il est composé de roches, de sol, de sédiments et de quantités variables de glace qui lient les éléments entre eux. Une partie du pergélisol est gelée depuis des dizaines ou des centaines de milliers d’années.

Trouvé sous une couche de sol, le pergélisol peut mesurer de 3 à 4 900 pieds d’épaisseur. Il stocke les restes carbonés de plantes et danimaux qui ont gelé avant de pouvoir se décomposer. Les scientifiques estiment que le pergélisol mondial contient 1 500 milliards de tonnes de carbone, soit près du double de la quantité de carbone qui se trouve actuellement dans latmosphère.

Malheureusement, lorsque le pergélisol se réchauffe et dégèle, il libère du dioxyde de carbone et du méthane dans latmosphère. . À mesure que le thermostat mondial augmente, le pergélisol, plutôt que de stocker du carbone, pourrait devenir une source importante d’émissions de réchauffement planétaire.

Le pergélisol est déjà en train de fondre à certains endroits, et si le problème se propage, les scientifiques craignent quil ne déclenche un processus galopant de réchauffement climatique.

Le réchauffement de lArctique

Le pergélisol couvre environ 24 pour cent de la masse continentale exposée de lhémisphère nord, soit environ 9 millions de miles carrés. On le trouve à des latitudes élevées et à des altitudes élevées, principalement en Sibérie, sur le plateau tibétain, en Alaska, dans le nord du Canada, au Groenland, dans certaines parties de la Scandinavie et de la Russie. Les plateaux continentaux sous locéan Arctique, qui ont été exposés pendant la dernière période glaciaire, contiennent également du pergélisol.

Cependant, les régions polaires et de haute altitude sont parmi les endroits les plus sensibles au climat de la planète. LArctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète, à un rythme de changement de température qui na pas été observé depuis au moins 2000 ans, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). En 2016, les températures de surface moyennes annuelles étaient 3,5 degrés Celsius plus chaudes quelles ne létaient au début du 20e siècle. Cette année-là, les températures du pergélisol dans lArctique ont été les plus chaudes jamais enregistrées.

En Alaska, les températures du pergélisol se sont réchauffées jusquà 2 ° C au cours des dernières décennies. Une étude récente prévoit quavec chaque augmentation de température de 1 ° C, 1,5 million de kilomètres carrés de pergélisol pourraient être perdus par le dégel.

Lorsque le pergélisol dégèle

O. Roger Anderson, biologiste à lObservatoire de la Terre Lamont-Doherty Earth Institute, a expliqué pourquoi le pergélisol libère du carbone lorsquil dégèle.

La «couche active» de sol au-dessus du pergélisol, qui peut mesurer de deux à 13 pieds de profondeur, dégèle chaque été et peut soutenir la vie végétale. Cette couche libère du carbone des racines des plantes qui respirent du CO2 et des microbes du sol. Certains microbes décomposent la matière organique en CO2. Dautres, appelées archées, produisent du méthane à la place, lorsque les conditions sont anaérobies – lorsque le sol est saturé deau ou quil ny a pas doxygène disponible. Le méthane est 20 à 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour aggraver le réchauffement climatique, mais il reste dans latmosphère moins longtemps.

À mesure que le pergélisol dégèle, la couche active sapprofondit. Les microbes deviennent actifs et les racines des plantes peuvent pénétrer plus bas, ce qui entraîne la production de plus de CO2. La quantité de méthane générée dépend de la saturation du sol.

Les scientifiques ne connaissent pas les proportions relatives démissions de dioxyde de carbone et de méthane qui pourraient résulter du dégel à grande échelle du pergélisol, a déclaré Anderson, car cela ne sest jamais produit dans lhistoire humaine. Cependant, les recherches sur la couche supérieure de la toundra (plaines sans arbres recouvrant le pergélisol) suggèrent que les émissions moyennes de dioxyde de carbone sont environ 50 fois plus élevées que celles du méthane.

« Et nous savons que tous les 10 degrés Celsius que le sol se réchauffe, les émissions de CO2 vont doubler », a déclaré Anderson.

Une étude de 2017 a estimé que si les températures mondiales montaient de 1,5 ° C au-dessus des niveaux de 1861, la fonte du pergélisol pourrait libérer 68 à 508 gigatonnes de carbone.Sans tenir compte de lactivité humaine, ce carbone à lui seul augmenterait les températures mondiales de 0,13 à 1,69 C dici 2300. Comme nous avons peut-être déjà bloqué un réchauffement de 1,5 C au-dessus des niveaux préindustriels, ce réchauffement supplémentaire pourrait avoir des effets catastrophiques du changement climatique.

Bien quun Arctique plus chaud puisse accueillir plus de plantes et que les plantes absorbent le dioxyde de carbone par la photosynthèse, la nouvelle croissance ne devrait compenser quenviron 20 pour cent des émissions de carbone du pergélisol.

Ce qui protège le pergélisol

Une chose qui protège le pergélisol des effets du changement climatique est la tourbe, la végétation partiellement décomposée qui saccumule dans des environnements saturés deau sans oxygène. Présent dans une grande partie du Bas-Arctique, la tourbe peut recouvrir ou englober toute la couche active ou être gelée sous forme de pergélisol.

Ben Gaglioti, chercheur postdoctoral à lObservatoire de la Terre Lamont-Doherty, a étudié les enregistrements de sédiments lacustres dans le nord de lAlaska afin de déterminer la quantité de carbone libérée par le pergélisol en réponse aux périodes de réchauffement à la fin de la dernière période glaciaire. Il savère que le pergélisol était beaucoup plus sensible – ce qui signifie quil a libéré plus de carbone – lors des événements de réchauffement passés, avec une réponse graduellement moindre au fil du temps. Au cours des 150 dernières années de réchauffement, la réponse a été relativement faible.

« Notre hypothèse est que laccumulation de matière organique ou de tourbe dans le bassin versant sest produite en raison dun climat relativement chaud et stable depuis lère glaciaire », a déclaré Gaglioti.  » Cette tourbe, qui a commencé à saccumuler il y a environ 13 000 ans, fait un excellent travail pour isoler le sol sous-jacent du dégel, donc nous pensons quelle tamponne le pergélisol. »

Les modèles de Gaglioti montrent que la sensibilité du pergélisol sous-jacent est fortement dépendant de lépaisseur de la tourbe. «Le sort du pergélisol sous-jacent repose dune certaine manière sur la stabilité de la couche de tourbe», a-t-il déclaré.

Un cycle irréversible?

Les feux de forêt peuvent décoller la tourbe et créer du pergélisol plus sensibles au changement climatique – et ils devraient augmenter dans les régions de la toundra, a déclaré Gaglioti. Des étés plus chauds et plus secs rendent la végétation plus combustible. Les températures plus chaudes entraînent également plus dorages et de coups de foudre qui peuvent déclencher des incendies de forêt.

Les incendies ne se relâchent pas seulement CO2 pendant quils brûlent; ensuite, le sol noirci absorbe plus de rayonnement solaire et se réchauffe davantage. Et une fois que le feu élimine la tourbe et la végétation qui ombragent le sol, le paysage peut devenir trop bien drainé pour régénérer la tourbe.

De nombreux scientifiques craignent que le dégel du pergélisol ne soit un point de basculement qui déclenche un cycle irréversible: lorsque le pergélisol libère son carbone sous forme de CO2 o r méthane, il accélérera le réchauffement, ce qui précipitera alors plus de dégel du pergélisol, et ainsi de suite. Les humains ne pourront rien faire pour larrêter.

Les régions où le pergélisol est gelé toute lannée se déplacent déjà vers le nord; et dans certaines régions, la toundra gèle maintenant plus tard à lautomne, ce qui laisse plus de temps aux microbes pour décomposer la matière organique et aux plantes pour respirer.

Impacts de la fonte du pergélisol

Quand la glace lorsque le pergélisol fond, le sol devient instable et peut saffaisser, provoquant des roches et des glissements de terrain, des inondations et une érosion côtière.

Le sol sest effondré à 280 pieds de profondeur dans certaines parties de la Sibérie. La terre qui se déforme peut endommager les bâtiments, les routes, les lignes électriques et dautres infrastructures.

Elle peut également endommager les écosystèmes naturels. Les lacs thermokarst – dépressions formées lors du dégel du pergélisol effondré et rempli deau de fonte – sont importants pour la faune et fournissent de leau aux communautés locales. Mais si le pergélisol sous-jacent continue de dégeler, les lacs et les zones humides peuvent se drainer complètement, détruisant ces ressources biologiquement importantes.

Les sédiments des glissements de terrain boueux et les lacs affectent la vie végétale à la base de la chaîne alimentaire et potentiellement toutes les créatures qui en dépendent. Les changements dans le paysage peuvent modifier les schémas de reproduction et de migration du caribou. Et à mesure que lArctique se réchauffe, les castors se déplacent vers le nord. Leurs barrages inondent de nouvelles zones, créant des étendues marécageuses qui permettent à plus deau chaude de dégeler davantage le pergélisol.

La fonte du pergélisol peut libérer plus que des émissions de carbone. En 2016, un jeune garçon est mort et des dizaines ont été hospitalisés après avoir contracté lanthrax dans la péninsule de Yamal en Sibérie. Une carcasse de renne infectée par lanthrax qui a gelé 75 ans plus tôt a été exposée lorsque le pergélisol a dégelé.Les spores de lanthrax ont pénétré dans le sol et leau, et finalement dans les réserves de nourriture, infectant les humains.

Les humains et les animaux et leurs maladies sont gelés dans le pergélisol depuis des centaines dannées, mais les bactéries et les virus peuvent survivre dans le pergélisol pendant des centaines de milliers dannées – les scientifiques ont récemment relancé un virus vieux de 30 000 ans qui infecte les amibes. Des maladies comme la grippe espagnole, la variole ou la peste qui ont été éliminées peuvent être gelées dans le pergélisol. À mesure que lArctique se réchauffe, davantage dactivités, comme lextraction de terres rares ou de métaux précieux, pourraient potentiellement nous remettre en contact avec eux.

Construire sur le pergélisol est problématique, non seulement parce que le sol est instable, mais parce la chaleur des bâtiments et des tuyaux eux-mêmes peut réchauffer le pergélisol. Les structures doivent être construites sur des pieux en bois ou sur des dalles de gravier épais. Les tuyaux deau et dégout doivent être placés au-dessus du sol. Certaines routes du Béthel et pistes daéroport sont équipées de tuyaux remplis de liquide qui évacuent la chaleur du pergélisol, et lhôpital a installé des machines qui maintiennent le sol constamment réfrigéré.

À Inuvik, une ville du nord-ouest du Canada, les chercheurs expérimentent de nouvelles variétés de pieux pour stabiliser les bâtiments, mais ils nont pas encore trouvé de solution parfaite. Ils disent quil est difficile de savoir ce qui fonctionnera le mieux parce que personne dans lArctique na jamais connu le taux de changement du pergélisol qui se produit aujourdhui.

De nombreuses questions demeurent

Bien que les plus récentes Le rapport du Groupe dexperts intergouvernemental sur lévolution du climat a reconnu que le pergélisol se réchauffe, ses modèles climatiques ne tenaient pas compte de ces émissions lors des projections climatiques.

En fin de compte, le réchauffement de la planète à cause du dégel du pergélisol dépendra de la quantité le carbone est libéré, à quelle vitesse et que ce soit sous forme de CO2 ou de méthane. Mais pour mieux comprendre ce phénomène et être en mesure de faire des projections climatiques plus précises, les scientifiques doivent être en mesure de mieux évaluer la vulnérabilité du pergélisol au dégel et ses nombreuses conséquences pour lArctique et la planète.

« La recherche scientifique est si importante pour la compréhension », a déclaré Anderson. « Nous ne pouvons tout simplement pas prédire à partir de ce qui est déjà connu parce que nous navons jamais eu de dégel du pergélisol auparavant à ce point. Ce n’est que grâce à une recherche scientifique plus approfondie que nous pourrons répondre à ces questions. »