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L’avenir du permafrost en Alaska // The future of Alaska’s permafrost

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises sur ce blog, le permafrost (ou pergélisol) fond à une vitesse incroyable dans l’Arctique, avec des conséquences importantes pour l’environnement. Un article récemment publié dans le New York Times apporte plus de détails sur le phénomène.
L’Arctique se réchauffe environ deux fois plus vite que d’autres parties de la planète, et la hausse des températures est fortement ressentie en Alaska. La glace de mer et certains biotopes disparaissent; la hausse du niveau de la mer menace les villages côtiers. Pour les scientifiques du Woods Hole Research Center qui sont allés en Alaska étudier les effets du changement climatique, le problème le plus sérieux réside dans la fonte du permafrost.
Logé entre quelques dizaines de centimètres et quelques mètres sous la surface, le permafrost contient de grandes quantités de carbone dans la matière organique ; ce sont des plantes qui ont absorbé du dioxyde de carbone de l’atmosphère il y a des siècles, sont mortes et ont gelé avant de pouvoir se décomposer. Sur la planète, on pense que le permafrost contient aujourd’hui deux fois plus de carbone que l’atmosphère. Une fois que cette matière organique décongèle, les microbes en transforment une partie en dioxyde de carbone et en méthane qui peuvent passer dans l’atmosphère et accélérer son réchauffement.
En juillet 2017, les scientifiques du Woods Hole Research Center ont installé une station temporaire au bord d’un lac à 90 km au nord-ouest de Bethel, une ville située près de la côte ouest de l’Alaska, à environ 640 km d’Anchorage. Ils ont prélevé des carottes de permafrost, ainsi que des échantillons de sédiments et d’eau et enfoncé des sondes thermiques dans le sol gelé. Plus tard, dans le laboratoire de l’institution, ils ont entrepris le processus d’analyse des échantillons pour déterminer la teneur en carbone et en nutriments. L’objectif est de mieux comprendre comment la fonte du permafrost affecte le paysage et, en fin de compte, quelle quantité de gaz à effet de serre est évacuée dans l’atmosphère.
Même dans le nord de l’Alaska où le climat est plus froid et où le permafrost dans la région de North Slope descend à plus de 600 mètres sous la surface, les scientifiques voient des changements importants. La température à deux mètres de profondeur a augmenté de 3 degrés Celsius au cours des dernières décennies. Les changements à la surface ont été encore plus importants. Sur l’un des sites de mesures, la température du permafrost en surface est passée de moins 8 degrés Celsius à moins 3. A ce rythme, cette température deviendra positive vers le milieu du siècle. En plus des émissions de gaz à effet de serre, la fonte du permafrost a une incidence sur les infrastructures et provoque des affaissements de terrain lorsque la glace perd de son volume en fondant. J’ai précédemment donné l’exemple de la rue principale de Bethel, une agglomération où les bâtiments s’enfoncent et se fissurent.
La fonte du permafrost est un processus graduel. Le sol est totalement gelé en hiver et commence à décongeler de haut en bas lorsque la température de l’air augmente au printemps. À mesure que les températures moyennes augmentent, cette couche décongelée ou active en subit les effets en profondeur. Les chercheurs s’intéressent à la manière dont les feux de forêt affectent le permafrost. Comme les incendies font disparaître en surface une partie de la végétation qui agit comme un isolant, on pense que le feu et la combustion qu’il entraîne peuvent accélérer la fonte du pergélisol.
La fonte du permafrost sous un lac ou en bordure de celui-ci peut provoquer l’évacuation de l’eau, un peu comme une baignoire qui fuit. Cette fonte peut aussi entraîner des variations de niveau du sol, ce qui peut entraîner des changements dans l’écoulement de l’eau ; ainsi, certaines parties de la toundra peuvent s’assécher et d’autres être transformées en tourbières. Au-delà des effets sur la vie végétale et animale, les changements apportés au paysage peuvent avoir un impact important sur le changement climatique en modifiant la quantité de dioxyde de carbone et de méthane qui est émise. Bien que le méthane ne persiste pas dans l’atmosphère aussi longtemps que le dioxyde de carbone, il a une capacité de piégeage thermique beaucoup plus grande et peut contribuer à un réchauffement plus rapide. Si le permafrost en décomposition est humide, il y aura moins d’oxygène disponible pour les microbes, de sorte qu’ils produiront plus de méthane. Si le pergélisol est sec, la décomposition entraînera plus de dioxyde de carbone.
Les estimations varient en ce qui concerne la quantité de carbone émise lors de la fonte du permafrost dans le monde, mais on estime que les émissions d’ici la fin du siècle pourraient atteindre environ 1,5 milliard de tonnes par an, soit environ les émissions annuelles actuelles provenant de combustibles fossiles aux États-Unis.
La hausse des émissions de carbone dans la toundra de l’Alaska est tenue pour responsable de la hausse des températures et de la fonte du permafrost. Dans une étude publiée au début de cette année, les chercheurs ont constaté que la décomposition bactérienne du permafrost décongelé, ainsi que le dioxyde de carbone produit par la végétation vivante, se poursuit plus tard dans l’automne parce que le gel en surface est retardé. Selon les chercheurs, la hausse des émissions de CO2 a été si importante que l’Alaska pourrait passer du stade de simple réserve à celui de véritable source de carbone.
Source: The New York Times.

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As I put it several times in this blog, permafrost is thawing at an incredible speed in the Arctic, with significant consequences for the environment. An article recently published in The New York Times brings more details about the phenomenon.

The Arctic is warming about twice as fast as other parts of the planet, and even in sub-Arctic Alaska the rate of warming is high. Sea ice and wildlife habitat are disappearing; higher sea levels threaten coastal native villages. To the scientists from Woods Hole Research Center who have gone to Alaska to study the effects of climate change, the most urgent is the fate of permafrost.

Starting just a few tens of centimetres below the surface and extending a few metres down, it contains vast amounts of carbon in organic matter, plants that took carbon dioxide from the atmosphere centuries ago, died and froze before they could decompose. Worldwide, permafrost is thought to contain about twice as much carbon as is currently in the atmosphere. Once this ancient organic material thaws, microbes convert some of it to carbon dioxide and methane, which can flow into the atmosphere and cause more warming.

In July, Woods Hole scientists set up a temporary field station on a lake 90 km northwest of Bethel, a city located near the west coast of Alaska, approximately 640 km from Anchorage. They drilled permafrost cores, took other sediment and water samples and embedded temperature probes in the frozen ground. Later, back in the lab at Woods Hole, they began the process of analyzing the samples for carbon content and nutrients. The goal is to better understand how thawing permafrost affects the landscape and, ultimately, how much and what mix of greenhouse gases is released.

Even in colder northern Alaska, where permafrost in some parts of the North Slope extends more than 600 metres below the surface, scientists are seeing stark changes. Temperatures at a depth of 2 metres have risen by 3 degrees Celsius over decades. Near-surface changes have been even greater. At one northern site, permafrost temperatures at shallow depths have climbed from minus 8 degrees Celsius to minus 3. If emissions and warming continue at the same rate, near-surface temperatures will rise above freezing around the middle of the century. In addition to greenhouse-gas emissions, thawing wreaks havoc on infrastructure, causing slumping of land when ice loses volume as it melts. I previously gave the example of the main road in Bethel where building foundations move and crack.

The thawing of permafrost is a gradual process. Ground is fully frozen in winter, and begins to thaw from the top down as air temperatures rise in spring. As average temperatures increase, this thawed, or active, layer can increase in depth. The researchers are especially interested in how wildfires affect the permafrost. Because burning removes some of the vegetation that acts as insulation, the theory is that burning should cause permafrost to thaw more.

Thawing permafrost underneath or at the edge of a lake can cause it to drain like a leaky bathtub. Thawing elsewhere can bring about small elevation changes that can in turn lead to changes in water flow through the landscape, drying out some parts of the tundra and turning others into bogs. Beyond the local effects on plant and animal life, the landscape changes can have an important climate change impact, by altering the mix of carbon dioxide and methane that is emitted. Although methane does not persist in the atmosphere for as long as carbon dioxide, it has a far greater heat-trapping ability and can contribute to more rapid warming. If the decomposing permafrost is wet, there will be less oxygen available to microbes, so they will produce more methane. If the permafrost is dry, the decomposition will lead to more carbon dioxide.

Estimates vary on how much carbon is released from thawing permafrost worldwide, but by one calculation emissions over the rest of the century could average about 1.5 billion tons a year, or about the same as current annual emissions from fossil-fuel burning in the United States.

Already, thawing permafrost and warmer temperatures are being blamed for rising carbon emissions in the Alaskan tundra. In a study earlier this year, researchers found that bacterial decomposition of thawed permafrost, as well as carbon dioxide produced by living vegetation, continues later into the fall because freezing of the surface is delayed. The rise in emissions has been so significant, the researchers found, that Alaska may be shifting from a sink, or storehouse, of carbon, to a net source.

Source: The New York Times.

Carte montrant (en bleu) l’étendue du permafrost en Alaska en 2010

Projection montrant (en orange) la perte probable de permafrost en 2050

 (Source : Woods Hole Research Center)

Le Groenland brûle // Greenland is burning

Le Groenland est en train de brûler. Pas dans sa totalité, mais plusieurs incendies de forêt de grande ampleur affectent actuellement l’ouest du pays, près de la ville de Kangerlussuaq, camp de base pour les chercheurs qui étudient la calotte glaciaire de l’île. Ces incendies ont surpris les chercheurs qui ne sont habitués à voir des feux d’une telle ampleur dans la région.
Au début, les scientifiques ont pensé que des traces de fumée visibles dans les données satellitaires étaient des anomalies dans les données, mais en y regardant mieux, ils ont réalisé que la région était en train de brûler.
Les incendies ont commencé le 31 juillet 2017 et restent virulents. Les chercheurs pensent que le feu est alimenté par la tourbe, un sol riche en matière organique que l’on rencontre dans les latitudes septentrionales et qui peut brûler très longtemps en s’autoalimentant.. Outre la tourbe, seules les graminées et les roches constituent le paysage dans cette région. Le plus vaste des incendies couvre une superficie de 1 300 hectares, le plus important jamais observé sur l’île.
Il ne fait guère de doute que le changement climatique a contribué à déclencher ces incendies. Les recherches montrent que la hausse des températures provoquée par les activités humaines a déjà entraîné la fonte du pergélisol dans le Groenland occidental. La pluie s’est faite rare cet été et les températures ont été plus chaudes que la moyenne (atteignant parfois 20°C) , ce qui a asséché le sol et l’herbe et préparé un terrain favorable aux incendies.
On ne sait pas vraiment comment le feu a commencé. Il a pu être déclenché par des personnes qui campaient ou conduisaient des véhicules tout terrain dans la région. L’étincelle initiale peut également avoir au la foudre comme origine. En effet, la hausse des températures dans l’Arctique génère aujourd’hui plus d’éclairs dans les forêts boréales du Canada et de l’Alaska. Bien que la zone concernée soit beaucoup plus au nord, elle se compose de toundra plus que de forêts au fur et à mesure que le climat se réchauffe et le Groenland connaîtra davantage d’orages et d’éclairs dans les années à venir.
Les chercheurs n’ont jamais vraiment étudié les éclairs ou les feux de forêt au Groenland car ils n’étaient pas fréquents. Cela va maintenant changer et les climatologues vont commencer à surveiller les incendies de forêts au Groenland.
Les archives scientifiques contiennent des études sur les feux de forêt au Groenland, mais ces événements n’avaient rien à voir avec l’ampleur des incendies actuels. Les rapports du passé détaillent les dépôts sur la calotte glaciaire de cendre en provenance de feux de forêts observés loin du Groenland. Les incendies comme ceux qui font rage en ce moment peuvent accélérer le réchauffement climatique de deux façons. D’une part, ils peuvent déposer une couche noire de suie à la surface de la glace du Groenland qui absorbera plus de chaleur et entraînera plus de fonte. Il ne faudrait pas oublier que la fonte du Groenland contribue et contribuera largement à la hausse du niveau des océans. D’autre part, les feux accéléreront les émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre normalement enfermé dans le permafrost.
Source: Presse américaine.

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Greenland is burning. Not all of it, but a cluster of large wildfires is currently spreading through western Greenland, near the town of Kangerlussuaq, a base camp for researchers studying the island’s ice sheets. The strange event has surprised researchers, who are unaccustomed to blazes of this size in the area.

At first, scientists thought traces of smoke in the satellite data from this region were anomalies in the data, but a closer look revealed that the area was burning.

The fires started on July 31st and are still going strong. Researchers suspect that the fire is fueled by peat, a dark soil rich in organic material found throughout the northern latitudes. Besides peat, only grasses and rocks make up the landscape in this region. The largest of these fires covers an area that is 1,300 hectares in size, and the blaze is likely the largest ever observed on the island.

Climate change has almost certainly contributed to this fire. Research shows that warming temperatures associated with human activities have already led to the melting and degradation of west Greenland’s permafrost. Rain has been sparse this summer, and temperatures have been warmer than average, drying out the soil and grass and setting the stage for the fire.

It’s unclear how the fire started. It may have been ignited by people camping or driving All Terrain Vehicles (ATVs) in this area. The initial spark may also have come from lightning. Indeed, warming temperatures in the Arctic are leading to more lightning strikes in the boreal forests of Canada and Alaska. Although this area is much farther north, and consists of tundra rather than forests, as the climate warms, Greenland will also experience more lightning strikes.

Researchers have never carefully tracked lightning strikes or wildfires in Greenland because neither occurrence was common. That will now chang and climatologists are going to start monitoring Greenland for wildfires.

The scientific record contains many studies involving wildfires in Greenland, but very few involve current conflagrations. Rather, they detail the deposition of char from forest fires far afield in the old layers of ice. Fires like the ones now raging may accelerate warming in two ways. They could deposit more dark soot on the surface of Greenland’s abundant ice, which will then absorb more heat, leading to more melting. The fires will also increase the release of methane, a potent greenhouse gas normally locked up in the permafrost.

Source : American newspapers.

Les incendies au Groenland au début du mois d’août.

Crédit photo: Agence Spatiale Européenne (ESA)

Tourbe arctique (Photo: C. Grandpey)

De nouveaux cratères d’explosion en Sibérie // New explosion craters in Siberia

Deux nouveaux cratères sont apparus en Sibérie sur la Péninsule de Yamal cette année, avec le dernier façonné par une explosion le 28 juin. On peut voir les premières images de ces cratères impressionnants dans le Siberian Times (voir le lien ci-dessous). Ils viennent s’ajouter à quatre autres cavités découvertes ces dernières années et examinés par des scientifiques, plus des dizaines de minuscules autres cratères repérés par satellite.
La formation des deux derniers cratères s’est accompagnée une explosion suivie de flammes, ce qui confirme la libération de poches de méthane sous la surface de la Péninsule de Yamal.
Selon les villageois, l’explosion s’est produite sur une colline, ce qui confirme la théorie scientifique selon laquelle les cratères se forment principalement par l’explosion de pingos, monticules en forme de dôme au-dessus d’un noyau de glace.
On pense que les cratères se forment lorsque le méthane du sous-sol, piégé par le permafrost pendant des milliers d’années, est libéré en raison du réchauffement climatique dans cette région de l’Arctique et explose à l’intérieur des pingos. Les scientifiques disent que plusieurs milliers de pingos, dont beaucoup avec du gaz à l’intérieur, sont susceptibles d’exploser et de former des cratères géants dans cette région.
On a recensé au moins dix explosions de pingos en Sibérie ces dernières années, avec la formation de profonds cratères. Le plus grand présente une profondeur de 35 mètres et un diamètre de 40 mètres.
Source: The Siberian Times

Vous trouverez plusieurs articles sur ce sujet dans les pages de ce blog rédigées le 22 avril et le 15 juin 2017.

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Two new craters have appeared in Siberia on the Yamal peninsula this year, with the latest exploding on June 28th. First pictures of the large craters can be seen in the Siberian Times (see link below). They add to four other big holes found in recent years and examined by experts, plus dozens of tiny ones spotted by satellite.

The formation of both craters involved an explosion followed by fire, obvious signs of the eruption of methane gas pockets under the Yamal surface.

According to local villagers, the explosion occurred on a hill, which is consistent with the scientific theory that the craters as mainly formed by exploding pingos, dome-shaped mounds over a core of ice.

The craters are believed to form when underground methane gas, trapped by permafrost for thousands of years, is released due to the warming climate in this Arctic region and erupts inside pingo mounds. Scientists say several thousand pingos, many filled with gas,  could ‘explode’ forming giant craters in this region.

At least ten pingos are known to have exploded in Siberia in recent years forming large craters, of which four have been closely examined by scientists. The largest one is 35 metres deep and 40 metres in diametert.

Source : The Siberian Times 

You will find several posts about this topic on pages of this blog written on April 22nd and June 15th 2017.

Cratère d’explosion en Sibérie (Crédit photo: The Siberian Times)

Risque d’explosion de ‘pingos’ au fond de l’Océan Arctique // ‘Pingos’ might explode at the bottom of the Arctic Ocean.

Dans une note rédigée le 11 mai 2017, j’expliquais que les scientifiques russes mettent en garde contre la menace d’explosions de méthane, aussi soudaines que spectaculaires, qui créent des cratères géants dans le nord de la Sibérie. Ils utilisent des satellites pour surveiller des monticules faits de glace et de terre – connus sous le nom de pingos – qui pourraient exploser dans un avenir très proche. Selon les scientifiques de l’Institut Trofimuk de géologie et de géophysique pétrolière de Novossibirsk, le risque est particulièrement élevé dans la Péninsule de Yamal, là où se trouvent les plus grandes réserves de gaz naturel du monde.
Dans une étude récemment publiée dans la revue Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences, des scientifiques indiquent que nous devrons faire face à une nouvelle menace au moins aussi dangereuse que les explosions de méthane en Sibérie. Ils font référence à de gros dômes de glace contenant du méthane au fond de l’Océan Arctique et qui montrent des signes d’explosion à court terme. S’ils explosaient, ces dômes libéreraient d’énormes quantités de méthane, un gaz qui est presque 36 fois plus nocif que le dioxyde de carbone comme gaz à effet de serre. Cela signifie que si un dôme de méthane explosait, il pourrait libérer une quantité énorme de méthane non seulement dans les eaux de l’océan, mais aussi dans l’atmosphère. Le plus grave, c’est qu’il ne s’agit pas d’un seul dôme ; en effet, un nombre relativement important a été recensé sous l’Océan Arctique. Un article paru dans le Siberian Times précisait que les scientifiques ont découvert jusqu’à 7 000 pingos  susceptibles de provoquer des explosions de méthane dans les régions arctiques de la Sibérie
L’origine de ces dômes remonte à plus de 20 000 ans, lorsque la mer de Barents hébergeait de nombreux glaciers qui maintenaient les gisements de gaz sous le plancher de l’océan. Lorsque les températures ont commencé à augmenter il y a 15 000 à 17 000 ans, les énormes glaciers ont commencé à fondre en libérant les dépôts de gaz qu’ils protégeaient et en leur permettant de traverser la couche de glace. La force du gaz était si forte qu’elle a poussé le fond marin, ce qui a donné naissance à ces grands dômes – ou pingos – sous-marins qui renferment des hydrates de méthane.
Après l’Age de Glace, la glace qui recouvrait encore la mer de Barents est devenue si mince que la forte pression du gaz a finalement provoqué l’explosion des pingos, libérant de grandes quantités de méthane dans l’océan et l’atmosphère environnante, et ouvrant de profonds cratères au fond de l’océan..
Ces événements se sont produits il y a près de 12 000 ans et il y a de fortes chances pour que nous assistions à leur répétition. À l’heure actuelle, les pingos se trouvent à une vingtaine de mètres de profondeur. La basse température et la haute pression de l’eau qui les surmonte permettent de leur assurer une certaine stabilité. Pourtant, du méthane s’échappe en permanence de ces dômes. Si la température de l’eau se modifie, même légèrement, elle pourrait facilement déstabiliser les hydrates de méthane en provoquant des explosions.
Compte tenu du réchauffement rapide de l’Arctique, le risque d’explosion des pingos sous-marins est bien réel. Comme personne n’est capable de prédire quel type de dégâts de telles explosions peuvent causer, il faudra vraiment se montrer très vigilant
Source: Wall Street Pit.

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In a note written on May 11th 2017, I explained that Russian scientists are warning of the threat of sudden and dramatic methane explosions creating new giant craters in northern Siberia. They are using satellites to monitor ice and soil humps – known as a pingos – which they fear can soon erupt. According to scientists from the Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics in Novosibirsk, at special risk is the Yamal Peninsula, the location of the world’s largest natural gas reserves.

In a research recently published in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, scientists are saying that we have to deal with an additional kind of threat that could be just as dangerous as the methane explosions in Siberia. They are referring to massive frozen domes of methane in the Arctic Ocean that are showing signs of an imminent blowout. Should they explode, these domes would release huge quantities of methane which is nearly 36 times more toxic than carbon dioxide as a greenhouse gas. This means that if a methane dome explodes, it can potentially release an enormous amount of methane not just into our sea waters but possibly to our atmosphere as well. And we are not just talking about a single dome here, because there are a number of them under the Arctic Ocean. An article in the Siberian Times informed us that scientists have discovered as many as 7,000 gas-filled ‘bubbles’ expected to explode in Actic regions of Siberia

The origin of these domes dates back to more than 20 millennia ago when the Barents Sea was home to a number of huge glaciers which helped keep gas deposits buried under the ocean floor. However, when global temperatures started rising around 15 – 17 millennia ago, the huge glaciers started to melt, freeing up the gas deposits and allowing them to break through the ice barrier. The force of the gas was so strong that it pushed up the nearby sea floor, giving rise to those massive underwater domes made of methane hydrates.

After the ice age ended the remaining ice sheet covering the Barents Sea became so thin that the strong pressure from below eventually caused the pingos to explode, releasing vast amounts of methane into the ocean and the surrounding atmosphere, leaving deep craters on the sea floor as remnants of the explosions.

All of that happened nearly 12,000 years ago and now, it seems we are about to witness a recurrence.

Right now, the domes are located about 20 metres deep. The low temperature and high pressure of the water above it keeps them stable. Yet methane is continually seeping from these domes, and if the temperature of the water changes even slightly, it could easily destabilize the methane hydrates, and then the explosions would likely follow.

Considering how the Arctic has been experiencing record-breaking high temperatures, the possibility that we will be able to observe the domes as they change and eventually explode is not too far off. And because there is not anybody yet who can predict what kind of damage such explosion can do, it is going to be something to really watch out for.

Source : Wall Street Pit.

Exemple de pingo et de cratère d’explosion en Sibérie. Un phénomène analogue pourrait se produire à court terme dans l’Océan Arctique. (Crédit photo: Wikipedia / The Siberian Times).