La perte des dépôts de pergélisol arctique par l'érosion côtière pourrait amplifier le réchauffement climatique via l'effet de serre. Une étude utilisant des échantillons de sédiments de la mer d'Okhotsk sur la côte orientale de la Russie menée par des chercheurs de l'AWI a révélé que la perte du pergélisol arctique à la fin de la dernière période glaciaire a entraîné des augmentations soudaines et répétées de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Aujourd'hui, l'ampleur exacte de l'augmentation future des concentrations de gaz à effet de serre reste inconnue. Cela est dû en partie au fait que le dioxyde de carbone n'est pas seulement produit par les humains qui brûlent du gaz, charbon et pétrole; il peut également se retrouver dans l'atmosphère à la suite de processus environnementaux naturels. La rétroaction positive entre le réchauffement et la libération de quantités toujours croissantes de dioxyde de carbone à partir de sources naturelles est une menace particulière. Afin de permettre une meilleure évaluation de si, et comment, de tels développements sont possibles, les chercheurs en climatologie étudient les archives du passé pour trouver des preuves de ces événements.

Des chercheurs de l'Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) ainsi que des collègues de Copenhague et de Zurich ont maintenant trouvé des preuves de ce phénomène pour les régions de pergélisol arctique. Comme le rapportent les auteurs dans la revue Communication Nature , par leurs investigations le long de la côte de la mer d'Okhotsk dans l'est de la Russie, ils ont pu montrer qu'il y a plusieurs milliers d'années, de grandes quantités de dioxyde de carbone ont été libérées du pergélisol arctique en raison d'une élévation rapide du niveau de la mer. Le pergélisol est un sol qui reste gelé toute l'année jusqu'à des profondeurs allant jusqu'à plusieurs centaines de mètres. Certaines zones ont été gelées depuis la dernière période glaciaire 20, il y a 000 ans ou même plus. Comme un congélateur géant, les sols de pergélisol préservent d'énormes quantités de biomasse morte, principalement des restes végétaux. Lorsque le pergélisol dégèle, les bactéries commencent à dégrader l'ancienne biomasse, et leur métabolisme libère des gaz à effet de serre, du dioxyde de carbone et du méthane.

Nous savons maintenant qu'environ 11 500, 14, 600 et 16, il y a 500 ans, des augmentations importantes et soudaines du niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère se sont produites, mais les raisons de ces trois fluctuations rapides restent mal comprises. Afin de rechercher les causes, un groupe de chercheurs dirigé par les géologues de l'AWI, le Dr Maria Winterfeld et le professeur Dr. Gesine Mollenhauer, est parti pour la mer d'Okhotsk. "Initialement, nous avons supposé qu'à l'époque, le vaste fleuve Amour transportait d'énormes quantités de matériel végétal de l'arrière-pays, quels micro-organismes dans l'eau se sont ensuite décomposés en dioxyde de carbone. Nous avons donc collecté des échantillons de sédiments du fond marin, que nous avons ensuite analysés. » Les résultats étaient surprenants :Profondément dans les sédiments, les chercheurs ont trouvé des traces de restes végétaux déposés au fond de la mer. Ceux-ci étaient plusieurs milliers d'années plus vieux que les dépôts environnants, ce qui montrait clairement qu'ils devaient provenir d'un pergélisol extrêmement ancien qui, pour une raison quelconque, avait soudainement dégelé. Des quantités particulièrement importantes de ces restes végétaux ont été rejetées dans la mer 11, 500, 14, 600 et 16, il y a 500 ans. Mais le taux de décharge de l'Amour n'était pas significativement plus élevé à ces moments-là.

Gesine Mollenhauer et son équipe ont trouvé la solution à cette énigme en étudiant les changements du niveau de la mer depuis la dernière période glaciaire. Environ 11, 500 et 14, il y a 600 ans, la fonte particulièrement intense des calottes glaciaires a conduit à ce que l'on appelle des impulsions d'eau de fonte - et à chaque fois, le niveau de la mer s'est élevé jusqu'à 20 mètres en quelques siècles. "Nous supposons que cela a entraîné une grave érosion de la côte du pergélisol dans la mer d'Okhotsk et le Pacifique Nord, un phénomène que nous pouvons observer dans l'Arctique aujourd'hui." Cela a permis à de grandes quantités de restes végétaux de plusieurs milliers d'années d'entrer dans l'océan, dont certains ont été décomposés en dioxyde de carbone par des bactéries ou déposés au fond de l'océan.

Pour déterminer si une telle érosion du pergélisol aurait pu être un facteur clé dans l'augmentation de la concentration mondiale de dioxyde de carbone, Le collègue de l'AWI, le Dr Peter Köhler, a utilisé un modèle informatique pour simuler le cycle mondial du carbone. En estimant la superficie de pergélisol perdue à la mer à l'époque, il a obtenu des données sur la quantité probable de dioxyde de carbone libéré. Les résultats sont une ouverture des yeux-11, 500 et 14, il y a 600 ans, l'érosion du pergélisol arctique a probablement contribué à environ 50 pour cent de l'augmentation du dioxyde de carbone, et 16, il y a 500 ans à environ un quart.

L'équipe d'AWI a ainsi révélé un processus qui pourrait devenir réalité dans le futur. Aujourd'hui, la côte du pergélisol de l'Arctique s'érode gravement parce que la région se réchauffe rapidement — à certains endroits, la côte recule au rythme de 20 mètres par an. Gesine Mollenhauer dit, "Nos résultats montrent que cette érosion côtière est un processus important, mais à ce jour, il n'a pas été suffisamment pris en compte dans les modèles climatiques. De tels effets doivent être inclus dans les futurs modèles."