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Le pergélisol

Avec le réchauffement climatique, je fais souvent référence à la fonte du pergélisol – en anglais permafrost – et à ses conséquences pour la planète. Voici quelques informations sur ce sol gelé qui risque de donner naissance à bien des problèmes dans les prochaines années.

Qu’est-ce que le pergélisol ?

Le pergélisol désigne la partie du sol gelée en permanence au moins pendant deux ans, et de ce fait, imperméable. Il existe dans les hautes latitudes mais aussi dans les hautes altitudes où je le désigne sous l’appellation ‘permafrost de roche’. Le gel assure la stabilité des parois rocheuses et empêche leur effondrement.

Le pergélisol couvre officiellement 23,9% de la surface terrestre soit 22 790 000 km2 ou un quart des terres émergées de l’hémisphère Nord. Il occupe 90 % du Groenland, 80 % de l’Alaska, 50 % du Canada et de la Russie, plus particulièrement la Sibérie. Il est généralement permanent au-delà du 60ème degré de latitude, tandis que le pergélisol alpin est plus sporadique.

 Source : NASA

Structure du pergélisol :

Le pergélisol est constitué thermiquement de trois couches : la première dite « active » dégèle en été et peut atteindre jusqu’à deux ou trois mètres d’épaisseur ; la seconde, soumise à des fluctuations saisonnières mais constamment sous le point de congélation, constitue la partie du pergélisol stricto sensu et s’étend jusqu’à une profondeur de 10 à 15 mètres ; la troisième peut atteindre plusieurs centaines de mètres, voire dépasser le millier de mètres ; elle ne connaît pas de variation saisonnière de température et est constamment congelée. La température s’y élève en allant vers le bas sous l’influence des flux géothermique et atteint 0 °C à la limite basse du pergélisol.

 (Source : Geological Socoety London)

 Hausse des températures et effets sur le pergélisol :

Dans sa partie la plus méridionale, le pergélisol atteint une température proche de zéro en été et il pourrait rapidement dégeler. Les climatologues canadiens pensent que sa limite sud pourrait remonter de 500 km vers le nord en un siècle. Un peu plus vers le nord, seule la «couche active» gagnera de l’épaisseur en été, induisant une pousse de la végétation mais aussi des mouvements de terrain déterminant des phénomènes de « forêts ivres » où les racines des arbres ne sont plus maintenues par le gel. On observera des modifications hydrologiques et hydrographiques. Les tourbières boréales seront transformées en zones humides gorgées d’eau qui feront le bonheur des moustiques.

 Tourbière humide suite au dégel du permafrost en Alaska

(Photo : C. Grandpey)

C’est bien sûr la zone active, la plus superficielle qui est la plus sous la menace du réchauffement climatique. Elle varie selon l’altitude et la latitude, mais aussi dans l’espace et dans le temps au rythme des glaciations et réchauffements, parfois brutalement dès que l’enneigement recule et laisse apparaître un sol foncé qui capte la chaleur que l’albédo des glaces et neige renvoyaient vers le ciel. Cette zone est aujourd’hui généralement profonde de quelques centimètres à quelques décimètres. Dans les zones nordiques les constructions reposent aujourd’hui sur des pieux enfoncés à plusieurs mètres de profondeur, et il est recommandé de conserver un vide sous les maisons.

Exemple d’immeuble construit sur pilotis à cause du permafrost en Yakoutie

(Crédit photo: Wikipedia)

Effets du dégel du pergélisol sur les sols :

Dans les Alpes, le pergélisol se retrouve au-dessus de 2 500 mètres sur les ubacs, autrement dit sur les versants à l’ombre, par opposition aux adrets qui désignent les versants au soleil. Un dégel de ces zones de haute montagne peut provoquer des éboulements importants.

L’Office fédéral suisse de l’environnement a publié une carte et une liste actualisée des zones habitées particulièrement menacées. Les dangers d’éboulements existent surtout pour les localités – comme Zermatt – qui se situent au fond des vallées. Les effondrements peuvent être d’autant plus meurtriers que les dépôts de matériaux laissés par les effondrements peuvent être remobilisés par les fortes pluies et provoquer de très dangereuses laves torrentielles. Les villages suisses de Bondo et Chamoson ont été victimes de ce phénomène.

La fonte de la glace du pergélisol est également susceptible de créer des mouvements importants des sols. Cela risque de poser des problèmes à certaines infrastructures comme les oléoducs posés sans fondations sur ces sols. Des travaux de consolidation sont ainsi régulièrement effectués sur les installations gazières de la péninsule de Yamal en Sibérie.

Conséquences d’une lave torrentielle à Chamoson (Photo : C. Grandpey)

Le pergélisol : une bombe à retardement :

Le pergélisol arctique, qui renferme 1500 milliards de tonnes de gaz à effet de serre, soit environ deux fois plus que dans l’atmosphère, est considéré comme une bombe à retardement. Selon les indices publiés en 2019 dans la revue Nature, le pergélisol canadien fond avec une intensité qui n’était attendue dans certaines régions que vers 2090 ; à l’échelle mondiale sa vitesse de fonte implique un risque « imminent » d’emballement.

Le dégel du pergélisol permet aux bactéries de se développer, et avec la fonte du pergélisol les déchets organiques deviennent accessibles aux microbes qui produisent du CO2 et du méthane. Ainsi, il pourrait émettre à l’avenir environ 1,5 milliard de tonnes de gaz à effet de serre chaque année. On assiste à une boucle de rétroaction car les gaz à effet de serre accélèrent le réchauffement de la planète et le réchauffement de la planète augmente la fonte du pergélisol.

Dégel du pergélisol : la peur des virus :

Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, le dégel du pergélisol est susceptible de libérer des virus, connus ou inconnus. En 2014, des scientifiques ont découvert dans le pergélisol deux virus géants, inoffensifs pour l’Homme, qu’ils ont réussi à réactiver. Cela prouve que si on est capable de ressusciter des virus âgés de 30 000 ans, il n’y a aucune raison pour que certains virus beaucoup plus embêtants pour les êtres vivants ne survivent pas également plus de 30 000 ans. En 2016, en Sibérie, un cadavre décongelé de renne a déclenché une épidémie d’anthrax qui a tué un enfant et décimé de nombreux troupeaux de rennes. Pour l’instant, la résurgence des virus se fait de manière locale, mais elle pourrait se répandre à l’ensemble de la planète. On vient de voir la catastrophe humaine, économique et sociale générée par le coronavirus.

Les rennes sont particulièrement exposés aux virus, mais aussi aux moustiques (Photo : C. Grandpey)

Le dégel du pergélisol et l’exploitation minière :

Des régions de Sibérie, auparavant désertiques et accessibles, recèlent d’importants gisements de gaz et de pétrole, ainsi que des métaux précieux comme l’or ou les diamants. Leur exploitation est en passe de devenir possible avec le réchauffement climatique. Des mines à ciel ouvert, d’une taille de 3 à 4 kilomètres de diamètre et jusqu’à un kilomètre de profondeur, ont été ouvertes pour exploiter ces gisements en retirant le pergélisol. Les bactériologistes mettent en garde sur ces exploitations à ciel ouvert où aucune précaution bactériologique n’est prise.

  Mine de diamant de Mirny en Sibérie (Crédit photo : Wikipedia)

 

Vers un été caniculaire ?

Si l’été 2020 suit la tendance globale amorcée au cours de la dernière décennie, nous devrions encore transpirer cette année. C’est la conclusion des dernières prévisions saisonnières de Météo France qui rejoignent d’ailleurs celles des autres agences climatiques dans le monde.  Selon l’agence française, la façade Atlantique et le nord-ouest du pays devraient échapper à cette hausse des températures. En revanche, ce ne sera pas le cas du sud-est du pays et de la Corse qui devraient connaître des températures extrêmes.

Selon les prévisionnistes, s’il est trop tôt pour prédire une canicule, mais elle semble malgré tout très probable. Sur les neuf derniers étés, huit ont été caniculaires, avec deux épisodes extrêmes en 2019, et des températures qui ont atteint 46°C dans le Roussillon.

Ces annonces interviennent alors que les températures enregistrées ce mois de mai sont de plusieurs degrés au-dessus des normales saisonnières. Plus globalement, ce printemps  s’avère être le deuxième plus chaud de l’histoire en France, depuis le début des mesures, avec  +1,8°C en moyenne au-dessus de la normale.

La situation en France correspond à la tendance globale sur la planète. On s’attend à ce que 2020 soit l’année la plus chaude de l’histoire et devance 2016, la plus chaude jusqu’à présent, mais qui avait été favorisée par la phénomène de réchauffement El Niño dans l’est de l’Océan Pacifique.

Inutile de dire que si ces prévisions de chaleur se confirment cet été, ce ne sera pas une bonne nouvelle pour les univers glaciaires, que ce soit les glaciers ou la banquise. La couche de neige n’ayant pas été très épaisse cet hiver, il est fort à parier que nos glaciers alpins font beaucoup souffrir.

Des jours difficiles pour la Mer de Glace… (Photo : C. Grandpey)

Des coulées de boue sur la planète Mars? // Mudflows on Mars ?

La planète Mars possède à sa surface de nombreuses structures qui intriguent les scientifiques. Grâce à elles, ils espèrent pouvoir mieux comprendre le passé de la planète et savoir si l’eau existait autrefois à sa surface. Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience laisse supposer que certaines de ces formations ont été édifiées par des coulées de boue, comme on peut en observer sur certains volcans sur Terre.
Des dizaines de milliers de cônes de plusieurs kilomètres de hauteur sont visibles dans l’hémisphère nord de Mars, et chaque cône porte un petit cratère à son sommet. Un chercheur de l’Institut de Géophysique de l’Académie tchèque des Sciences a voulu savoir s’ils étaient constitués de lave ou de boue. Jusqu’à présent, aucune recherche n’a été effectuée dans ce domaine. .
Pour savoir si la boue ou la lave coulait à la surface de Mars, le scientifique a utilisé la Mars Chamber de l’Open University, une chambre basse pression qui peut reproduire la pression atmosphérique et les conditions sur Mars, ainsi que sa température de surface.
Le chercheur et ses collègues ont simulé les conditions de basse pression martienne et ajusté la température de la chambre à -4°F (-20°C). Lorsqu’ils ont introduit la boue dans la chambre, elle n’a pas gelé immédiatement. Au lieu de cela, il s’est formé une croûte de glace à la surface de la boue qui est restée liquide à l’intérieur. C’est ce qui expliquerait pourquoi la boue liquide a pu s’échapper des fractures dans la croûte gelée, avant de se recongeler par la suite.
En raison des conditions martiennes mises en place pendant la simulation, telles que la basse pression atmosphérique, l’eau est devenue instable, a bouilli et s’est évaporée. Cela a fini par refroidir et geler la boue. Les formations créées par ce processus ressemblent aux coulées de « lave cordée » à Hawaï.
Comparée aux expériences réalisées avec de la boue soumise à la pression atmosphérique terrestre, la boue de la simulation martienne n’a pas formé de croûte glacée et elle ne s’est pas étalée lorsque la température a baissé.
Il est probable que les cônes à la surface de la planète Mars sont en fait des volcans sédimentaires où la boue est remontée à la surface depuis des centaines de mètres de profondeur.
On trouve les structures coniques dans une zone où de longs et larges chenaux ont laissé leur marque sur la surface martienne, trahissant l’évacuation d’énormes quantités de boue. Ce phénomène a pu donner naissance à un volcanisme sédimentaire.
Selon l’équipe scientifique qui a réalisé la simulation à l’aide de la Mars Chamber de l’Open University, la présence de boue laisse supposer que de l’eau existait autrefois sur Mars. La planète avait probablement un environnement stable et chaud, une atmosphère et un champ magnétique qui permettaient à l’eau d’exister à la surface il y a des milliards d’années. Si les structures géologiques observées à la surface de Mars sont effectivement le résultat d’un volcanisme sédimentaire, cela signifie que dans ces zones, quelque part dans le sous-sol, il devait exister une source de boue. En d’autres termes, il doit y avoir, ou il devait y avoir, une sorte d’aquifère contenant de l’eau à l’état liquide pour mobiliser les sédiments et les faire remonter à la surface de Mars.
Si les coulées sont constituées de lave, cela signifie qu’une source magmatique et de chaleur est probablement présente à faible profondeur sous la surface. En revanche, si les coulées sont sédimentaires ou constituées de boue, cela laisse supposer que de l’eau liquide (et une source de chaleur maintenant l’eau à l’état liquide) est présente sous la surface.
Il est probable que ce type de volcanisme sédimentaire ou de boue existe en d’autres endroits de notre système solaire, comme sur Cérès, une planète naine entre Mars et Jupiter. Il pourrait en être de même pour d’autres lunes glacées, comme Europe, la lune de Jupiter, Encelade, la lune de Saturne, ou Triton, la lune d’Uranus.
Il est difficile d’estimer l’âge des cônes sur Mars, mais ils sont plus jeunes que les plaines environnantes. Il se peut qu’ils aient entre quelques centaines de millions et 2 milliards d’années.
Source: CNN.

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The surface of Mars is covered in intriguing features that help understand the planet’s past and the water that once existed on its surface. A new study published in the journal Nature Geoscience suggests that some formations on the planet are actually the product of mud that flowed like lava, just like what happens on some volcanoes on Earth.

Tens of thousands of kilometre-high steep cones are spread across Mars’ northern hemisphere, and each cone bears a small crater on top. A researcher at the Institute of Geophysics of the Czech Academy of Sciences wanted to know if they were formed by magma or mud. No research had been performed in this field up to now. .

To know whether it was mud or lava that was flowing at the surface of Mars, he used The Open University’s Mars Chamber, a low-pressure chamber that can reproduce Mars’ atmospheric pressure and composition, as well as its surface temperature.

The researcher and his colleagues simulated the Martian low-pressure conditions and set the chamber to -4°F (-20°C). When they poured mud in the chamber, it did not freeze immediately. Instead, it formed an icy crust over the liquid mud inside. Liquid mud would then spill from cracks in the frozen crust, which then refreeze.

Due to the simulated Martian conditions, such as the low atmospheric pressure, the water became unstable and boiled and evaporated. This caused the mud to eventually cool and freeze. The formations created by this process look similar to « ropy » lava flows in Hawaii.

Compared to experiments with mud at Earth’s atmospheric pressure, the mud did not form an icy crust, expand as the temperature dropped.

It is likely that the cones on the Martian surface are in fact sedimentary volcanoes where mud is brought up to the surface from a depth of hundreds of metres below it

The conical features can be found in the same area where long, wide channels left their mark on the Martian surface, revealing where giant floods likely erupted from beneath the surface. And this could have led to sedimentary volcanism.

According to the scientific team that performed the experiment with the Open University’s Mars Chamber the presence of mud suggests that water once existed on Mars. The planet likely had a warm stable environment, atmosphere and global magnetic field that allowed water to exist on the surface billions of years ago. If the features observed at the surface of Mars are indeed results of sedimentary volcanism, it means that in these areas somewhere in the subsurface has to be a source of mud. In other words, there has to be, or had to be, some sort of aquifer containing liquid water to mobilize the fine-grained sediments and take them to the surface of Mars.

If the flows are attributed to magma, that means a source of magma and heat must be present nearby below the surface. On the other hand, if they are sedimentary or muddy, that suggests liquid water (and heat that keeps the water liquid) is present below the surface.

This kind of sedimentary, or mud volcanism, could be present in other places throughout our solar system like Ceres, a dwarf planet between Mars and Jupiter. The same could be true of other icy moons, like Jupiter’s moon Europa, Saturn’s moon Enceladus or Uranus’ moon Triton.

It is difficult to estimate the age of the cones on Mars, but they are younger than the flat plains they sit on. They might be between a few hundreds of millions to 2 billion years old.

Source : CNN.

Maccalube di Aragona ( Sicile) [Photo : C. Grandpey]

1,5 ou 2 degrés de hausse des températures d’ici 2030 ? Faut pas rêver !

Pendant que les présentatrices et présentateurs de la météo se réjouissent en ce moment des températures estivales alors que le printemps est loin d’être terminé, cette chaleur prématurée entraîne une fonte précoce de la glace dans l’Arctique. Selon l’Institut météorologique danois (DMI), celle du Groenland a commencé le 13 mai 2020, avec deux semaines d’avance sur la médiane habituelle. En 2019, la saison de la fonte avait déjà débuté le 30 avril. Une telle précocité inquiète les scientifiques. Le Groenland va entrer dans la saison d’ablation – quand les chutes de neige ne compensent plus la fonte, avec un rétrécissement général de la calotte glaciaire – avec un niveau de glace faible suite au peu de neige tombé pendant l’hiver

A cela s’ajoute une vague de chaleur inhabituelle en Sibérie occidentale en mai. C’est la première fois depuis une soixantaine d’années que l’on y enregistre des températures aussi élevées pour cette période de l’année.

Les scientifiques rappellent également que le réchauffement climatique fait fondre le permafrost dans l’Arctique, en particulier en Sibérie, ce qui libère d’énormes quantités de gaz à effet de serre qui, par une boucle de retour, viennent amplifier ce même réchauffement climatique. Les climatologues rappellent que les températures moyennes dans l’Arctique ont augmenté de deux degrés depuis le milieu du 19ème siècle, soit deux fois plus que la moyenne mondiale.

La fonte des glaciers au Groenland n’est pas non plus sans conséquences sur le niveau des mers et des océans. Selon le DMI, la fonte de l’Arctique a contribué à l’augmentation d’un centimètre du niveau des mers depuis 2002. Dans un rapport publié en avril 2020 dans la revue The Cryosphere, des chercheurs ont révélé qu’en 2019, la fonte au Groenland représentait 40% de l’augmentation du niveau des eaux.

S’agissant des émissions de gaz à effet de serre et en particulier du CO2, la mise à l’arrêt de l’économie du 1er janvier au 30 avril 2020 à cause de la pandémie de coronavirus a entraîné une baisse de 8,6% des émissions mondiales de CO2. En revanche, les concentrations de ce gaz n’ont pas varié d’un iota dans l’atmosphère pendant la crise sanitaire ; elles ont même continué à augmenter et atteignaient 417.10 ppm le 21 mai 2020 sur le Mauna Loa à Hawaii, selon les mesures effectuées par la Scripps Institution.

Dans une entrevue avec la radio France Info le 22 mai 2020, le climatologue Jean Jouzel, ancien vice-président du GIEC, déclarait à propos de la pause d’activité économique observée pendant la crise du COVID-19 : « Il faudra répéter une telle diminution [des émissions de CO2] chaque année d’ici 2030 pour respecter l’objectif de 1,5 ou 2 degrés pour aller ensuite vers une neutralité carbone  […] Il ne faut pas arrêter l’économie mondiale, il faut complètement la réorienter. »

Source : France Info.

Je ne partage pas l’optimisme de Jean Jouzel. Le fait que les concentrations de CO2 n’aient pas chuté pendant le confinement montre bien que la répétition d’une baisse des émissions chaque année d’ici 2030 ne sera pas suffisante pour avoir un effet sur le réchauffement du climat sur Terre. Je suis davantage d’accord avec les propos que me tenait Jean-Louis Etienne il y a quelques mois. Selon lui, si par un coup de baguette magique, nous parvenions à stopper totalement les émissions de CO2, il faudrait plusieurs décennies, voire un siècle, pour que les concentrations baissent dans l’atmosphère et pour que cette dernière retrouve un semblant d’équilibre.

Il ne faut pas se nourrir d’illusions. Une fois la crise sanitaire actuelle terminée, l’économie mondiale repartira de plus belle, avec une belle ignorance des conséquences pour l’environnement. Les dernières déclarations du président du Medef ne laissent guère de doute. Les concentrations de CO2 repartiront forcément à la hausse sur le Mauna Loa.

S’agissant des températures, les quatre premiers mois de l’année 2020 arrivent actuellement en deuxième position dans les archives des principales agences climatiques (NASA, NOAA, COPERNICUS, etc), juste derrière l’année 2016 pendant laquelle sévissait un phénomène El Niño de grande intensité. En ce moment, El Niño est neutre. Pourtant, au train où vont les choses, il est très probable que l’année 2020 sera la plus chaude de tous les temps.

Source : Scripps Institution of Oceanography