Dans une étude internationale à grande échelle publiée la semaine dernière dans Nature Geoscience, une équipe de chercheurs des régions allant de l’Alaska à la Russie indique que le permafrost (également appelé pergélisol) dégèle plus rapidement que prévu, même dans certaines régions réputées comme étant très froides. Dans ces régions, le gel ouvre des fractures dans le sol pendant l’hiver. Elles se remplissent ensuite d’eau en été quand la neige fond. Lorsque le regel se produit en hiver, cela provoque la formation de grands « coins » de glace dans le sol glacé (voir photo ci-dessous). Ces coins de glace peuvent atteindre dix ou quinze mètres de profondeur, et peuvent dans certains cas être âgés de plusieurs milliers d’années.
L’étude s’appuie sur l’observation de sites arctiques en Russie, en Alaska et au Canada, avec deux campagnes d’observations sur le terrain et des données satellitaires. Les chercheurs ont constaté que dans l’Arctique, la partie supérieure des coins  de glace est en train de fondre en même temps que la couche supérieure du pergélisol.
Les chercheurs se sont attardés sur les conséquences de cette dégradation de la glace sur l’hydrologie de la région. En effet, la fonte des coins de glace redistribue l’eau sur une grande échelle. Il y a de fortes chances pour que cette eau quitte la terre ferme pour rejoindre les rivières et ensuite l’Océan Arctique, ou qu’elle stagne dans les lacs.
La dégradation du pergélisol n’aura pas seulement une incidence sur l’eau ; elle affectera aussi l’atmosphère de la planète. En effet, la fonte des coins de glace montre que la partie supérieure du pergélisol dégèle, ce qui ne manquera pas de produire un effet de serre supplémentaire. En même temps que le sol dégèle, même si ce n’est qu’une partie de l’année, les micro-organismes qui y vivent commencent à se décomposer et à libérer leur carbone sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane. On a estimé que le pergélisol arctique contient environ deux fois plus de carbone que toute l’atmosphère planétaire car les régions arctiques l’ont lentement stocké pendant de longues périodes de temps.
En outre, la fonte des coins de glace provoque des affaissements du sol et fait naître un paysage cahoteux qui perturbe le transport et les infrastructures de l’Arctique (voir photo ci-dessous).

Certains scientifiques affirment qu’il existe des facteurs susceptibles de compenser les émissions de carbone du pergélisol. Ils pensent que davantage de plantes pousseront dans un Arctique plus chaud en emmagasinant du carbone, ce qui compensera les pertes de pergélisol. Cependant, une étude qui vient d’être publiée dans Environmental Research Letters par près de 100 spécialistes de l’Arctique n’attribue guère d’importance à un tel facteur de compensation. Comme l’a expliqué un chercheur, «il ne faut pas compter sur la biomasse boréale pour compenser les émissions de carbone du permafrost. Ce dernier deviendra une source de carbone dans l’atmosphère d’ici 2100 quel que soit le scénario de réchauffement. »
Ces études sur le pergélisol sont essentielles en raison de la mathématique sous-jacente du problème du changement climatique. Il est difficile de définir une limite des émissions de gaz à effet de serre qui permettrait de ne pas atteindre 1,5°C ou 2°C de réchauffement au-dessus des niveaux pré-industriels. Il y a quelques années, des chercheurs ont essayé de quantifier cette limite. Selon eux, il ne fallait pas émettre plus de 1 000 milliards de tonnes, ou gigatonnes, de dioxyde de carbone à partir de 2011 et dans les années suivantes si nous voulions avoir une chance de rester en dessous de 2°C.
La quantité de carbone que le pergélisol est capable d’émettre et la vitesse à laquelle il peut l’émettre restent du domaine de l’incertitude. Toutefois, étant donné les connaissances scientifiques actuelles, le niveau pourrait facilement dépasser 100 gigatonnes de dioxyde de carbone d’ici la fin du siècle.
Source: Alaska Dispatch News.

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In a major international study published last week in Nature Geoscience, a team of researchers from regions ranging from Alaska to Russia report that permafrost is thawing faster than expected, even in some of the very coldest areas. In these regions, winter freezing cracks open the ground, which then fills with water in the summer from melting snow. When refreezing occurs in the winter, that causes large wedges of ice to form amid the icy ground. These ice wedges can extend ten or fifteen metres deep, and can in some cases be thousands of years old.

The study, sampling high Arctic sites in Russia, Alaska and Canada based on both field studies and satellite observations, found that across the Arctic, the tops of these wedges are melting, as the top layer of permafrost soil also begins to thaw.

The new study focuses specifically on the consequences of this ice wedge degradation for the region’s hydrology. The melting of ice wedges redistributes water on a massive scale. It can flow out of the landscape and into rivers and the Arctic Ocean. Or it pools in lakes.

The degrading of permafrost won’t just affect water, but also the planet’s atmosphere. Indeed, the degradation of ice wedges shows that upper part of permafrost is thawing, and thawing of the upper part of permafrost definitely is producing additional greenhouse gases. As these frozen soils thaw, even for part of the year, microorganisms living within them can begin to break down and release their carbon in the form of carbon dioxide or methane. It has been estimated that Arctic permafrost contains roughly twice as much total carbon as the entire planetary atmosphere does, because these landscapes have slowly stored it up over vast time periods.

Besides, the melting of ice wedges leads to sinking ground and a bumpy, denatured landscape that impairs Arctic transportation and infrastructure (see photo below).

There have been some arguments to suggest that there may be other factors that offset permafrost carbon emissions. Some have shown that more plants will grow in the warmer Arctic, sequestering more carbon, and that this will help offset permafrost losses. However, a study, just published in Environmental Research Letters, nearly 100 Arctic scientists found little reason to believe there will be any factor that offsets permafrost emissions enough to reduce the level of worry. As one expert puts it, « Arctic and boreal biomass should not be counted on to offset permafrost carbon release. The permafrost region will become a carbon source to the atmosphere by 2100 regardless of warming scenario. »

These studies of permafrost are critical because of the underlying math of the climate change problem. There is a hard limit to how many greenhouse gases can be emitted if we want to avoid a given level of warming – 1.5°C or 2°C above pre-industrial levels.

Some years ago, researchers have even quantified the latter limit, suggesting “we can’t emit more than 1,000 billion tons, or gigatons, of carbon dioxide from 2011 and on if we want a two thirds or better chance of staying below 2°C”.

Granted, precisely how much carbon permafrost can emit and how fast that can happen remain big uncertainties. But given current scientific understanding, it could easily be well over 100 gigatons of carbon dioxide by the end of the century.

Source : Alaska Dispatch News.

« Coin » de glace dans le pergélisol

Exemple des conséquences de la fonte du permafrost pour le réseau routier

(Photos: C. Grandpey)