L'Université de Northumbria va jouer un rôle de premier plan dans une étude majeure visant à évaluer l'impact à long terme du réchauffement climatique sur le dégel du pergélisol en Sibérie.

Le pergélisol est un sol gelé qui stocke de grandes quantités de carbone fossile. Étant donné que le pergélisol contient deux fois plus de carbone que l'atmosphère, et que près d'un quart de l'hémisphère nord est recouvert de pergélisol, cette terre gelée joue un rôle essentiel dans la stabilisation du changement climatique.

Le dégel du pergélisol est considéré comme l'un des principaux éléments de basculement climatique qui conduirait à des changements irréversibles à long terme du climat mondial. Cependant, le réchauffement des températures mondiales d'aujourd'hui signifie que le pergélisol commence à dégeler et à libérer des gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

L'Université de Northumbria abrite une équipe d'universitaires de renommée mondiale spécialisés dans la reconstruction des changements climatiques et environnementaux à travers les millénaires. Ils ont reçu une subvention de projet de recherche Leverhulme Trust de 489 £, 000 pour reconstruire le climat de la Sibérie au cours des 500 à 800 000 dernières années et estimer le sort à long terme du pergélisol de Sibérie sous les températures croissantes d'aujourd'hui.

Les chercheurs travailleront en partenariat avec des experts de l'institut allemand Alfred Wegener Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) à Potsdam.

Un record de 38 degrés a été signalé en Sibérie orientale en juin 2020. Cela a conduit à un nombre sans précédent d'incendies de forêt dans la région, libérer davantage de carbone dans l'atmosphère. Les liens entre les feux de forêt et la stabilité du pergélisol sont complexes, mais les preuves suggèrent que le dégel et la dégradation du pergélisol ont triplé ces dernières années en réponse à des incendies plus nombreux et plus chauds.

L'étude de quatre ans évaluera comment le pergélisol de la Sibérie s'est étendu et rétréci en réponse aux changements climatiques du passé, et le rôle des périodes glaciaires froides et interglaciaires plus chaudes.

L'étude sera la première à combiner collectivement les archives de glace de pergélisol, des dépôts de grottes et des fossiles de crustacés pour reconstituer les températures passées et les histoires climatiques régionales. Des études antérieures n'ont examiné ces archives qu'individuellement.

La glace du pergélisol provient de, et conserve, précipitations atmosphériques, ce qui signifie qu'il détient des records de températures hivernales et estivales. La composition des anciens échantillons de glace de pergélisol permettra aux chercheurs de décrypter les conditions climatiques au moment de la formation de la glace. Dans le même esprit, les dépôts de grottes peuvent informer sur les changements de température moyenne à long terme, et les fossiles de crustacés racontent l'histoire de la température estivale, chacun contenant une importante archive climatique.

Les chercheurs espèrent que la vue holistique obtenue en combinant les résultats de chacune de ces archives donnera de nouvelles informations sur la façon dont les températures ont changé, ce qui peut aider à révéler les changements de saisonnalité dans le passé.

L'équipe a trouvé plusieurs sites qu'ils décrivent comme étant très prometteurs pour leur fournir les échantillons et les données importants dont ils ont besoin pour les grottes, dépôts de glace et de lac.

Ils utiliseront de minuscules lacs peu profonds et de la glace de pergélisol de la côte arctique, du Batagay Megaslump et du site de Mamontova Gora en Yakoutie centrale; la grotte Botovskaya dans le sud de la Sibérie; et la région du Kirensk Karst encore peu étudiée, à plus de 500 miles au nord-est du lac Baïkal.

Les grottes contiennent des preuves cruciales des conditions environnementales passées. Les formations carbonatées connues sous le nom de spéléothèmes ne peuvent se développer que lorsque l'eau s'écoule dans la grotte depuis le sol au-dessus. Comme dans le pergélisol, toute l'eau est gelée, cela signifie que les spéléothèmes n'ont pu pousser qu'à une époque où le climat était plus chaud et la terre au-dessus de la grotte n'était pas gelée.

Les fossiles de minuscules créatures ressemblant à des crevettes, appelés ostracodes, sont également très prometteurs pour l'équipe de recherche. D'une taille de seulement 0,5 à 2 mm, les ostracodes ne vivent que quelques mois en été et construisent une coquille carbonatée semblable à celle des moules. Les coquilles carbonatées fossilisées des étangs peu profonds de la région du pergélisol fourniront aux chercheurs une archive de données sur les températures au moment où elles se sont formées.

Grâce à un investissement récent dans un laboratoire de spectrométrie de masse au Département de géographie et des sciences de l'environnement de Northumbria, les chercheurs utiliseront une méthode connue sous le nom de géothermométrie isotopique en bloc pour extraire des détails sur la composition isotopique des coquilles carbonatées fossilisées et reconstruire les températures estivales du nord de la Sibérie au cours des millénaires. De la même manière, l'équipe utilisera des spéléothèmes pour explorer le développement de la température à long terme pendant les périodes interglaciaires.

Dr Sebastian Breitenbach, Le chercheur principal du vice-chancelier du département de géographie et des sciences de l'environnement de l'Université de Northumbria a déclaré :« Le pergélisol sibérien s'est formé principalement, mais pas exclusivement, pendant les périodes froides, appelées périodes glaciaires ou glaciaires, au cours des deux derniers millions d'années, tandis qu'au moins une partie du pergélisol a dégelé pendant les phases chaudes, appelés interglaciaires.

"Si nous regardons les températures en Sibérie aujourd'hui, nous voyons qu'ils varient jusqu'à 90 degrés au cours de l'année, de -60 en hiver jusqu'à environ 30 degrés en été. Cependant, nous devons voir cette amplitude saisonnière en proxy. Le changement de température était-il toujours le même que nous le connaissons aujourd'hui, ou était-ce différent dans le passé ? Combien plus chauds étaient les étés passés, à quel point les hivers sont-ils différents?

"Nous savons que la façon dont le pergélisol réagit au changement climatique et aux contrôles climatiques à long terme semble être plus complexe que de simplement réagir à des températures plus chaudes ou plus froides. Nous pensons donc que si nous pouvons fournir des preuves sur l'interaction de la température et des précipitations sur une saison escalader, nous pouvons répondre à la question cruciale de savoir si la formation et la dégradation passées du pergélisol peuvent être attribuées à des conditions climatiques spécifiques ou à des modèles de saisonnalité.

"Cette étude nous permettra de reconstruire les conditions climatiques et, espérons-le, de créer une nouvelle compréhension pour savoir si la formation passée, et surtout la dégradation, du pergélisol peut être attribué à des températures ou à des modèles saisonniers spécifiques.

Dr Hanno Meyer, Le directeur de l'installation d'isotopes stables à AWI Potsdam et expert en paléoclimatologie du pergélisol à base d'isotopes a déclaré :glaciaires et interglaciaires.

"En combinant ces informations paléoclimatiques avec des preuves géologiques de la formation du pergélisol, la stabilité ou la dégradation nous aidera à identifier les seuils potentiels dans différents paramètres climatiques qui étaient responsables de la réponse du système de pergélisol aux changements climatiques passés. Ces connaissances nous aideront à estimer les effets futurs du réchauffement climatique sur le pergélisol en Sibérie orientale et les conséquences pour les communautés locales ainsi que le mécanisme de rétroaction sur le système climatique mondial."

Le Dr Breitenbach a ajouté :« Avec l'installation de notre nouveau laboratoire de spectrométrie de masse, Northumbria devient l'une des quatre seules universités d'Angleterre à pouvoir entreprendre les tests isotopiques regroupés détaillés nécessaires pour reconstruire ces conditions de température. Nous sommes très heureux de commencer à utiliser notre nouvel équipement et de faire de Northumbria un centre de premier plan pour la géothermométrie et la recherche sur les carbonates. »