Le pergélisol de l'Arctique fond à mesure que la Terre se réchauffe en raison du changement climatique. Dans certains cas, les scientifiques prédisent que ce sol en dégel va libérer des quantités croissantes de méthane, un puissant gaz à effet de serre, qui est connu pour piéger plus de chaleur dans l'atmosphère de notre planète.

Maintenant, une équipe dirigée par l'Université de Washington a trouvé une nouvelle raison derrière l'augmentation des émissions de méthane d'une tourbière de pergélisol en dégel en Alaska :les précipitations du début du printemps réchauffent la tourbière et favorisent la croissance des plantes et des microbes producteurs de méthane. L'équipe a montré que les précipitations précoces de 2016 ont réchauffé la tourbière environ trois semaines plus tôt que d'habitude, et augmenté les émissions de méthane de la tourbière de 30 % par rapport aux années précédentes. Ces résultats ont été récemment publiés dans Lettres de recherche géophysique .

"En général, les chances de générer du méthane augmentent avec l'augmentation des précipitations, car les sols sont gorgés d'eau. Mais ce que nous voyons ici est différent, " a déclaré l'auteur correspondant Rebecca Neumann, professeur agrégé au département de génie civil et environnemental de l'UW. "Les premières pluies ont envoyé une masse d'eau chaude dans notre tourbière. Nous pensons que les microbes de la tourbière se sont excités parce qu'ils se sont réchauffés, ils ont donc libéré des nutriments du sol qui ont permis une plus grande croissance des plantes. La production et les émissions de méthane sont étroitement liées à la température du sol et à la croissance des plantes.

« Nos résultats soulignent que ces régions de pergélisol sont sensibles aux effets thermiques de la pluie, et parce que nous prévoyons que ces environnements vont devenir plus humides à l'avenir, nous pourrions assister à des augmentations des émissions de méthane auxquelles nous ne nous attendions pas."

Sous les latitudes septentrionales, des tourbières se forment lorsque le pergélisol riche en glace dégèle. La zone dégelée s'enfonce par rapport au paysage environnant à mesure que la glace fond, et le sol devient gorgé d'eau, créant une zone humide avec des plantes herbacées appelées carex qui poussent à la surface.

Neumann et son équipe ont étudié une tourbière de pergélisol en dégel située à environ 20 miles de Fairbanks, Alaska, de 2014 à 2016. Au fil des ans, les chercheurs ont suivi les émissions de méthane dans et autour de la tourbière, croissance des plantes de carex et température du sol à 16 profondeurs différentes.

En 2016, l'équipe a vu les températures au bord de la tourbière augmenter 20 jours plus tôt, et les émissions cumulatives de méthane dans la tourbière augmentent de 30 % par rapport aux années précédentes.

"Nous avons vu les usines devenir folles et les émissions de méthane devenir folles, " a déclaré Neumann. " 2016 a eu des précipitations supérieures à la moyenne, mais 2014. Alors, qu'est-ce qui était différent cette année ?"

La clé s'est avérée être le moment des précipitations :les précipitations printanières ont commencé plus tôt en 2016 par rapport à 2014. Au printemps, le sol est plus froid que l'air. Alors la pluie, qui est la même température que l'air, réchauffe le sol lorsqu'il pénètre dans le sol. Plus les pluies printanières arrivent tôt, plus tôt le sol de la forêt environnante se sature. Tout surplus de pluie s'écoule ensuite dans la tourbière, réchauffement rapide des sols des tourbières.

Le sol chaud aide les microbes vivant dans la tourbière et accélère leur métabolisme. Normalement, les microbes utilisent de l'oxygène pour décomposer la matière organique, et ils libèrent du dioxyde de carbone dans l'air. Mais dans les sols gorgés d'eau, comme une tourbière créée par le dégel du pergélisol, il n'y a pas d'oxygène autour. Les microbes doivent donc utiliser tout ce qui est disponible, et ils finissent par convertir la matière organique en méthane.

"C'est le fond du baril en termes de production d'énergie pour eux, " a déclaré Neumann. "Les microbes dans cette tourbière à un certain niveau sont comme 'Oh mec, nous sommes obligés de produire du méthane parce que c'est tout ce que cette tourbière nous permet de faire.'"

À la fois, les plantes de carex sont également alimentées par le sol plus chaud. En 2016, l'équipe a trouvé plus de ces plantes sur les bords plus chauds de la tourbière. Carex, comme la plupart des plantes, prendre le dioxyde de carbone de l'air pour faire leur nourriture, qu'ils envoient à leurs racines pour les aider à grandir. Parfois, la nourriture s'écoule des racines dans le sol où elle peut devenir de la nourriture pour les microbes. Ainsi, plus de carex alimentent directement les microbes pour produire plus de méthane.

En outre, les carex contiennent des creux, tubes remplis d'air qui permettent à l'oxygène de circuler de l'air vers leurs racines. Ces tubes permettent également au méthane des microbes de s'échapper de la tourbière et d'entrer dans l'atmosphère.

"Les plantes font vraiment deux choses, " a déclaré Neumann. " Ils fournissent du carbone délicieux qui permet aux microbes de produire plus de méthane qu'ils n'en auraient autrement. Les plantes fournissent également un conduit qui permet au méthane de s'échapper dans l'atmosphère. C'est un double coup dur pour la production et l'émission de méthane."

Alors que la Terre se réchauffe, ces régions de latitude nord devraient connaître davantage de précipitations. Si cette pluie tombe au printemps ou au début de l'été, ces zones pourraient libérer plus de méthane dans l'atmosphère qu'on ne le prévoit actuellement. Neumann et son équipe prévoient d'examiner les émissions de méthane d'autres tourbières pour voir si cette tendance se vérifie sous les latitudes septentrionales.

"En général, la capacité de la pluie à transporter l'énergie thermique dans les sols a été sous-estimée, " a déclaré Neumann. " Notre étude montre qu'en affectant la température du sol et les émissions de méthane, la pluie peut augmenter la capacité du dégel des paysages de pergélisol à réchauffer le climat. »