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La fonte du pergélisol s’accélère // The thawing of permafrost is accelerating

drapeau francaisDans 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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drapeau anglaisIn 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.

Wedge

« Coin » de glace dans le pergélisol

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

(Photos: C. Grandpey)

Vers la mort du permafrost? // Will the permafrost die?

drapeau-francaisLes scientifiques du laboratoire du pergélisol de l’Université de l’Alaska à Fairbanks ont déclaré lors d’une conférence de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union à San Francisco que le permafrost de la région de North Slope en Alaska se réchauffe beaucoup plus rapidement que prévu.
Dans les années 1980, la température annuelle moyenne de la couche supérieure du pergélisol dans cette région de l’Alaska située le long de l’Océan Arctique était de -8°C. Cette année, elle est de -3°C et des mesures récentes ont même révélé qu’elle s’approchait de 0°C, donc du niveau de dégel. Trois décennies de mesures dans la région de North Slope montrent que la température du pergélisol évolue de pair avec la température de l’air.
L’ampleur du dégel dans les prochaines années et le degré d’affaissement des sols dépendront du niveau du changement climatique pendant le reste du 21ème siècle. Les dernières projections montrent qu’une réduction des émissions de dioxyde de carbone pourrait sauver le pergélisol de North Slope. En conséquence, si les émissions de CO2 continuent d’augmenter au rythme actuel, le réchauffement généralisé du pergélisol va également augmenter de façon spectaculaire. Si l’on prend en compte le scénario proposé par le Representative Concentration Pathway (scénario RCP 8.5), considéré comme le modèle de référence, le résultat sera que sur plus des deux tiers de la région de North Slope d’ici la fin du siècle, la température annuelle moyenne à deux mètres de profondeur sera d’environ 0°C. Selon ce même scénario, de vastes étendues de terre resteront décongelées tout au long de l’année, avec un type de sol connu sous le nom de talik. En conséquence, le sol s’affaissera à grande échelle, souvent de plusieurs mètres sur de vastes surfaces.
Toutefois, si l’on se réfère au scénario RCP 4.5 – une projection qui suppose une stabilisation des émissions de carbone vers le milieu du 21ème siècle et un niveau inférieur de réchauffement de la planète en 2100 – le pergélisol resterait relativement stable. Certes, il y aurait encore des affaissements du sol, mais ils ne dépasseraient guère une vingtaine de centimètres.
Le réchauffement provoqué par les émissions mondiales de CO2 n’est pas le seul facteur à l’origine de la fonte du permafrost de North Slope. Le développement des champs pétrolifères – en particulier les couches de gravier utilisées lors des extractions – contribuent à accélérer son réchauffement. Pour l’industrie pétrolière, le dégel du permafrost et les affaissements de terrain qu’il induit représentent de nouveaux défis. Les prévisions faites par les compagnies pétrolières reposent sur d’anciennes évaluations du pergélisol, avec un sol froid et solide, ce qui n’est plus le cas. A l’avenir, l’industrie pétrolière devra faire face à de nouveaux problèmes avec le réchauffement du sol. Il existe des solutions d’ingénierie pour y remédier, mais elles seront de plus en plus coûteuses.
Au cours de la première décennie du 21ème siècle, le pergélisol couvrait 99% des cinq unités du National Park Service du nord de Alaska. En 2050, une époque où les températures dans cette partie de l’Alaska devraient être plus chaudes de 2°C que maintenant, 89% des terres devraient avoir du permafrost sous la surface de leur sol. À la fin du siècle, seules 36% de terres auront du pergélisol.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisScientists of the permafrost laboratory at the University of Alaska Fairbanks said at a conference of the American Geophysical Union annual meeting in San Francisco that North Slope permafrost in Alaska is warming far more rapidly than previously anticipated.
In the late 1980s, the mean annual temperature of the top layer of permafrost in that region of Alaska along the Arctic Ocean was -8°C. This year, it was -3°C, and has been even warmer and closer to the thaw level in some recent measurements. Three decades of records from the North Slope show that permafrost temperatures closely track air temperatures.
Just how much will thaw in the future, and how much ground will sink as a result of thaw, depends on the degree of climate change through the rest of the 21st century. New projections show that reductions in carbon dioxide could save North Slope permafrost. Should carbon emissions continue to rise at current rates, widespread warming of the permafrost will also increase dramatically. Under what is known as the Representative Concentration Pathway (RCP 8.5 scenario) – considered the reference model – the result will be that on more than two-thirds of the North Slope region by the end of the century, mean annual temperature at two meters’ depth will be about zero degrees Celsius. Under that scenario, large sections of land will be thawed throughout the year, a type of soil known as talik. Correspondingly, land over most of the area will slump, with large sections subsiding by several meters.
But under a scenario known as RCP 4.5 – a projection that assumes a leveling off of carbon emissions by about mid-century and a lower level of global warming through 2100 – the permafrost remains largely stable. There will be ground sinking across nearly all of the North Slope area under the RCP 4.5 scenario, but most of it will be no deeper than 20 centimeters.
The warming caused by global carbon emissions is not the only factor causing North Slope permafrost to warm and edge toward thaw. Oil field development – particularly gravel pads used for oil operators – exacerbates the warming of permafrost.
For the oil industry, the expected thaw and land slumping mean new challenges. Development to date was based on past permafrost conditions, with cold and solid ground. In the future, the industry will face problems as the ground warms. There are some engineering solutions to fix it, but these solutions will be more and more expensive
In the first decade of the 21st century, permafrost covered 99% of the five National Park Service units across northern Alaska. By 2050, a time when temperatures in that part of Alaska are expected to be 2 degrees Celsius warmer than now, 89% of the land is expected to have permafrost beneath the current active soil layer. By the end of the century, only 36% will have permafrost.
Source: Alaska Dispatch News.

Drunken-forest

Les « drunken forests », forêts ivres des hautes latitudes, sont les témoins de la fonte du permafrost. Les racines des arbres ne sont plus maintenues en place par le sol gelé.  (Photo: C. Grandpey)

La fonte du permafrost en Alaska // Permafrost thawing in Alaska

drapeau-francaisSelon une étude de l’USGS, le pergélisol peu profond se trouve sous un peu plus du tiers de la surface de l’Alaska continentale, mais une superficie de 16% à 24% de ce permafrost superficiel va disparaître d’ici la fin du siècle.
Les auteurs de l’étude ont calculé le dégel qui devrait survenir suite à l’accélération prévue du réchauffement climatique dans la toundra et dans l’écosystème boréal des latitudes septentrionales. Ils ont utilisé des données cartographiques actuelles pour localiser le pergélisol qui commence à moins d’un mètre sous la surface et ont conclu que 38% de l’Alaska continentale est concernée.
Pour prédire la future disparition du permafrost, l’étude analyse les effets des changements de température et de précipitations à venir. Cependant, les résultats pourraient être sous-estimés car l’étude ne tient pas compte des changements subis par la végétation ou les incendies de forêts dont le nombre a augmenté avec le réchauffement climatique en Alaska.
Selon l’étude, les zones où la perte du pergélisol de surface sera la plus spectaculaire se trouvent dans la partie centrale de l’Etat où la probabilité de rencontrer du pergélisol en 2 090 sera de 10%, voire moins.
Le dégel du permafrost affecte l’écoulement des eaux souterraines et de surface, ainsi que les voies de communication qui subissent de gros dégâts. Certains bâtiments et autres structures pourraient souffrir des mouvements du sol. Plus important encore, le dégel continu du pergélisol devrait libérer dans l’atmosphère le carbone stocké jusque là dans le sol. Cela signifierait une énorme source de carbone supplémentaire dans l’atmosphère et une rétroaction positive d’un cycle: les émissions de carbone causées par le réchauffement climatique provoquent à leur tour un réchauffement de l’atmosphère.
L’étude ne prend pas en compte les effets du réchauffement climatique sur le pergélisol profond.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau-anglaisAccording to a USGS study, shallow permafrost lies beneath the surface of more than a third of mainland Alaska, but 16 % to 24 % will disappear by the end of the century.
The study calculates the thaw that is expected to occur as accelerated warming continues in the tundra and boreal ecosystem of the northern latitudes. It uses current mapping data to estimate locations of existing near-surface permafrost which starts within one metre below the surface. About 38 % of mainland Alaska has such permafrost.
To predict future permafrost loss, the study analyzes effects from expected temperature and precipitation changes. However, the results might be underestimated as the study does not take into account changes to vegetation or wildfires, which have become more plentiful and large as the Alaska climate warms.
According to the study, the areas where near-surface permafrost loss will be most dramatic will be in the central part of the state, where probability of encountering near-surface permafrost in 2090 will drop to 10 % or below.
Permafrost thaw affects flow of groundwater and surface water and local transportation. Some buidings and structures could suffer from movements of the ground. Most importantly, continued permafrost thaw is expected to release previously stored carbon into the atmosphere. This would mean a huge source of additional carbon into the atmosphere and a positive feedback to the cycle: warming-caused carbon release that causes more warming.
The study does not predict effects to deep permafrost.
Source: Alaska Dispatch News.

Permafrost Alaska

Carte montrant la répartition du pergélisol de surface en Alaska (Source: USGS)

La fonte du pergélisol en Alaska et en Russie // The melting of permafrost in Alaska and Russia

drapeau francaisL’une des principales craintes liées au réchauffement climatique actuel est le dégel du pergélisol (aussi appelé permafrost) dans les contrées nordiques. Jusqu’à récemment, les modèles climatiques ont largement ignoré le permafrost, même s’il représente l’une des plus importantes zones de stockage de carbone de la planète. La raison est que les données sur la température du pergélisol et l’épaisseur de la couche active du sol qui se trouve au-dessus du sol gelé n’étaient ni centralisées ni disponibles dans le format généralement utilisé pour les modélisations. La situation est en train de changer. La semaine dernière en Alaska, une équipe internationale de chercheurs sur le pergélisol a annoncé la naissance d’une nouvelle base de données exhaustive sur la température du sol et son dégel.
Dans le même temps, en Russie, les scientifiques mettent en garde contre la menace d’explosions de méthane, aussi soudaines que spectaculaires, qui pourraient créer de nouveaux cratères géants dans le nord de la Sibérie. Ils utilisent les satellites pour surveiller au moins un monticule fait de glace et de terre – connu sous le nom de pingo – qui pourrait exploser dans un avenir très proche. Un pingo est un monticule de glace recouvert de terre dont la hauteur peut atteindre 70 mètres et le diamètre 600 mètres.
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.
Cette mise en garde fait suite à une étude détaillée de l’un parmi des dizaines de nouveaux cratères repérés dans les régions reculées de la Sibérie au cours des 18 derniers mois. Le plus célèbre – connu sous le nom B-1 – se trouve à 29 km de champ gazier de Bovanenkovo. Il a provoqué une vague d’intérêt dans le monde entier et des spéculations sur la cause de son apparition, depuis les météorites jusqu’aux OVNI, en passant par les missiles.
Les scientifiques pensent que ces cratères se sont formés à la suite de la fonte de la glace sous la surface et la libération des gaz dans le vide laissé derrière. Au fur et à mesure de l’augmentation de la température et de la quantité de gaz, le gaz naturel s’est échappé violemment à la surface.
Selon les scientifiques, si le réchauffement se poursuit au même rythme, les villes situées dans la région de Yamal seront en réel danger.
Sources: Alaska Dispatch News and The Voice of Russia.

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drapeau anglaisOne of the main fears related to the current global warming is the thawing of the permafrost in the northern countries. Until recently, climate models have largely ignored it, although it is one of the largest stores of carbon on the planet. That’s because data on the temperature of permafrost and the thickness of the active layer of soil that lies above the frozen ground were neither centralized nor available in a format modelers use.
The situation is about to change. Last week in Alaska, a global team of permafrost researchers announced a new comprehensive database on ground temperatures and thawing.
Meantime, in Russia, 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 at least one ice and soil hump – known as a pingo – which they fear can soon erupt. A pingo is a mound of earth-covered ice that be as high as 70 metres and up to 600metres in diameter.
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.
The warning follows detailed study of one of dozens of new craters spotted in remote regions of Siberia in the past year and a half. The most famous – known as B-1 – is 29 km from Bovanenkovo gas field. It caused a flurry of interest around the world and speculation on how this phenomenon was caused, ranging from meteorites, to stray missiles, to UFOs from outer space.
Scientists believe these craters formed as a result of ice beneath the surface melting and releasing gas into the void left behind. As temperatures have warmed and gas levels have increased, the natural gas erupted out of the ground with violent results.
According to the experts, if the warming continues at the same pace, northern cities located close to the Yamal region are in real danger.
Sources: Alaska Dispatch News and The Voice of Russia.

B1

Photo du célèbre cratère B1  (Crédit photo: The Siberian Times)

Drunken-forest

« Forêt ivre » en Alaska. Les racines des arbres ne sont plus maintenues par le pergélisol.

(Photo: C. Grandpey)