Alors que les températures augmentent dans l'Arctique, pergélisol, ou sol gelé, est en train de dégeler. Comme il le fait, les gaz à effet de serre piégés à l'intérieur sont rejetés dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone et de méthane, conduisant à des problèmes auparavant sous-estimés d'acidification des océans et d'empoisonnement potentiel au mercure.

Environ un quart de la région est recouvert de pergélisol, qui est le sol, sédiments ou roches gelés depuis au moins deux ans. Avec sa retraite, le carbone qui est libéré pourrait contribuer de manière significative au réchauffement climatique.

"Nous l'appelons le géant endormi du cycle mondial du carbone, " a déclaré le professeur Örjan Gustafsson, un scientifique de l'environnement à l'Université de Stockholm en Suède. "Ce n'est pas vraiment pris en compte dans les modèles climatiques."

Le professeur Gustafsson et ses collègues tentent de déterminer exactement en quoi consiste le pergélisol, à quelle vitesse il se réchauffe et que se passe-t-il lorsqu'il dégèle. Pour faire ça, ils forent dans trois types de pergélisol autour de la mer de Sibérie orientale dans le cadre d'un projet appelé CC-Top.

En plus du type le plus commun trouvé dans le sol sur terre, ils examineront également le pergélisol à haute teneur en carbone qui en a formé environ 50, Il y a 000 ans appelé Yedoma, et un autre type trouvé sous le fond marin des zones côtières peu profondes du plateau continental qui ont été inondées lorsque le niveau de la mer a augmenté d'environ 11, il y a 650 ans. "(Ce) pergélisol sous-marin est le plus vulnérable des trois, c'est donc l'objectif principal du projet, " a déclaré le professeur Gustafsson.

Les chercheurs ont comparé les températures du pergélisol sur terre et sous l'eau. Environ 10, il y a 000 ans, la température des deux types de pergélisol était d'environ -18˚C. Ils ont découvert que le pergélisol au sol s'est maintenant réchauffé à environ -10˚C, mais sous la mer, il a atteint 0˚C. "C'était surprenant, " a déclaré le professeur Gustafsson. "Je n'avais aucune idée que le pergélisol sous-marin fondait si rapidement."

L'acidification des océans

Ils ont également examiné ce qui se passe lorsque le pergélisol dégelé de la terre atteint la mer. Une partie du carbone libéré réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique, le même gaz présent dans l'eau gazeuse. Bien que ce soit un acide faible, Le professeur Gustafsson et ses collègues ont découvert qu'il contribue de manière significative à l'acidification de l'océan Arctique. Cela affecte la biodiversité marine. Eau acide, par exemple, dissout les squelettes carbonatés d'organismes tels que le plancton.

Les résultats de l'équipe indiquent des niveaux d'acidification des océans beaucoup plus élevés que ceux prédits par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) dans leur rapport publié en 2014, qui a largement pris en compte l'effet des émissions de carbone anthropiques.

"L'acidification pourrait être 100 fois plus sévère, " a déclaré le professeur Gustafsson. " L'acidification des océans par le carbone du pergélisol à partir de la terre est un nouveau mécanisme auquel nous n'avions pas beaucoup pensé, et nous ne pensions pas que c'était si fort."

Prochain, l'équipe prévoit d'enquêter sur le méthane qui s'échappe du pergélisol sous-marin. Dans de nombreuses régions de l'Arctique, la concentration du gaz dans l'eau de mer est élevée mais les chercheurs ne sont pas exactement sûrs de sa source. Cela pourrait être le résultat du dégel du sol du pergélisol ou des hydrates de méthane – du méthane solide enfoui sous l'eau. Ou il pourrait provenir de gaz naturel beaucoup plus profond qui atteint la surface à travers des fissures dans le pergélisol lorsqu'il fond.

"Nous devons vraiment comprendre que pour prédire comment les rejets de méthane se développeront dans les décennies ou les siècles à venir, " a déclaré le professeur Gustafsson.

Le dégel du pergélisol est déjà une préoccupation croissante pour les habitants de la région qui en subissent les effets. Dans les zones côtières, où il est particulièrement sujet au dégel, les bâtiments construits sur le pergélisol s'effondrent ou sont endommagés par le dégel tandis que les routes se fissurent. La fuite de carbone et de matière organique est également susceptible d'avoir un impact sur la faune dont les communautés dépendent pour se nourrir.

Dr Hugues Lantuit, chercheur à l'Institut Alfred-Wegener de Potsdam, Allemagne, et ses collègues s'intéressent à ce qu'il advient du carbone et d'autres substances qui s'échappent du pergélisol dans ces zones côtières dans le cadre d'un projet appelé Nunataryuk. Ils effectueront des travaux de terrain en Russie, Svalbard, Groenland, Canada et Alaska.

Le projet implique les communautés locales dans leur travail. À Aklavik, un hameau sur la côte du Yukon au Canada, par exemple, l'équipe consulte les communautés inuites pour identifier les sites pertinents pour leurs recherches, comme les zones où le poisson est abondant ou où l'érosion est prononcée.

Par des rencontres, les chercheurs acquièrent un aperçu des problèmes locaux qui pourraient être abordés dans leur recherche. Au Svalbard, par exemple, où le littoral est rocheux, le dégel du pergélisol affecte principalement les infrastructures terrestres, tandis que l'érosion côtière est plus préoccupante en Russie et en Amérique du Nord. À la fois, les habitants peuvent apprendre des techniques scientifiques auprès des chercheurs. "C'est vraiment une expérience d'apprentissage des deux côtés, " a déclaré le Dr Lantuit.

Subsistance

Certaines communautés s'inquiètent des effets du changement climatique sur la faune, dont ils dépendent pour leur subsistance. L'un des objectifs du projet est donc d'étudier la libération de matière organique provenant du dégel du pergélisol dans l'océan Arctique. "Cela a un impact direct sur la population de poissons mais nous ne comprenons pas exactement comment, " a déclaré le Dr Lantuit.

L'équipe essaie de déterminer si le dégel du pergélisol rendra la mer trouble en libérant des sédiments dans l'eau, permettant ainsi à moins de lumière de pénétrer. Cela pourrait entraîner moins de poissons, car les algues et les plantes dont ils dépendent pour se nourrir ne peuvent pas faire la photosynthèse dans l'eau sombre. Alternativement, cela pourrait avoir un effet positif. "Plus de carbone pourrait aussi signifier plus de nutriments, si grande fête pour les micro-organismes, phytoplancton et potentiellement poisson, " a déclaré le Dr Lantuit.

Le dégel du pergélisol est également un problème de santé, car il devrait libérer des contaminants et des agents pathogènes. Dans une étude publiée plus tôt cette année, Les membres de l'équipe ont découvert que le pergélisol contient plus de mercure que toute autre source sur la planète alors qu'on pensait auparavant qu'il en contenait une quantité insignifiante. Puisque le mercure est un poison, cela pourrait avoir de graves conséquences sur la santé, allant des troubles de la mémoire aux problèmes de vision s'il sort. "Maintenant, nous essayons de quantifier les rejets de mercure et de voir quelles régions sont sensibles, " a déclaré le Dr Lantuit.

Finalement, l'équipe espère trouver des solutions pour gérer les effets du dégel du pergélisol. Ils développent des modèles qui devraient aider. Dans un projet, ils étudient ce qui se passerait si le pergélisol était à l'origine d'une épidémie d'anthrax - une bactérie qui peut infecter la peau, poumons et intestins. Ils créent également des modèles pour prédire les dommages aux infrastructures.

Des améliorations sont déjà en cours. Les chercheurs du Nunataryuk ont ​​travaillé sur le développement de bâtiments qui peuvent mieux résister au dégel du pergélisol en incitant les communautés d'Amérique du Nord et de Russie à échanger des stratégies. En Amérique du Nord, par exemple, il y avait une tendance à construire des constructions légères en bois ou en métal alors que les bâtiments sont en béton en Russie.

« Il y a un mouvement vers l'utilisation d'une partie des connaissances des deux côtés pour créer de nouvelles et meilleures infrastructures, " a déclaré le Dr Lantuit. " Nous avons maintenant 40 à 50 ans de réchauffement dans certaines régions, nous pouvons donc vraiment voir ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas. "