Environ un quart de l'hémisphère nord est recouvert de pergélisol. Maintenant, ces lits de terre gelés en permanence, Roche, et les sédiments ne sont en fait pas si permanents :ils dégelent à un rythme croissant.

Le changement climatique induit par l'homme réchauffe ces terres, faire fondre la glace, et ameublir le sol. Cela peut ressembler à un dégel printanier bénin, mais le pergélisol qui s'effondre peut causer de graves dommages :les forêts tombent; les routes s'effondrent; et, dans une tournure ironique, le sol plus chaud libère encore plus de gaz à effet de serre, qui pourraient exacerber les effets du changement climatique.

Dès les premiers signes de dégel, les scientifiques se sont précipités pour surveiller les émissions des deux gaz à effet de serre anthropiques (générés par l'homme) les plus influents (dioxyde de carbone et méthane). Mais jusqu'à récemment, la menace du troisième plus grand (protoxyde d'azote) a été largement ignorée.

Dans le rapport le plus récent de l'Environmental Protection Agency (EPA) (de 2010), l'agence évalue ces émissions comme « négligeables ». Peut-être parce que le gaz est difficile à mesurer, peu d'études contredisent cette affirmation.

Maintenant, un article récent montre que les émissions d'oxyde nitreux provenant du dégel du pergélisol de l'Alaska sont environ douze fois plus élevées qu'on ne le supposait auparavant. "Des augmentations beaucoup plus faibles de l'oxyde nitreux entraîneraient le même type de changement climatique qu'un grand panache de CO2 provoquerait", explique Jordan Wilkerson, premier auteur et étudiant diplômé dans le laboratoire de James G. Anderson, le professeur Philip S. Weld de chimie atmosphérique à Harvard.

Puisque le protoxyde d'azote est environ 300 fois plus puissant que le dioxyde de carbone, cette révélation pourrait signifier que l'Arctique et notre climat mondial sont plus en danger que nous ne le pensions.

En août 2013, des membres du laboratoire Anderson (avant Wilkerson) et des scientifiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) se sont rendus sur le versant nord de l'Alaska. Ils ont amené un avion juste assez grand pour un (petit) pilote.

Voler bas, pas à plus de 50 mètres au-dessus du sol, l'avion a collecté des données sur quatre gaz à effet de serre différents sur environ 310 kilomètres carrés, une superficie 90 fois plus grande que Central Park. En utilisant la technique de covariance de Foucault, qui mesure la vitesse verticale du vent et la concentration de gaz à l'état de traces dans l'atmosphère, l'équipe a pu déterminer si plus de gaz montait que descendait.

Dans ce cas, Qu'est ce qui monte, ne descend pas toujours :les gaz à effet de serre montent dans l'atmosphère où ils piègent la chaleur et réchauffent la planète. Et, le protoxyde d'azote en pose une seconde, menace spéciale :dans la stratosphère, la lumière du soleil et l'oxygène s'associent pour convertir le gaz en oxydes d'azote, qui mangent à l'ozone. Selon l'EPA, les niveaux atmosphériques de gaz augmentent, et les molécules peuvent rester dans l'atmosphère jusqu'à 114 ans.

En Alaska, L'équipe de terrain d'Anderson s'est concentrée sur le dioxyde de carbone, méthane, et la vapeur d'eau (un gaz à effet de serre naturel). Mais, leur petit avion a capté les niveaux d'oxyde nitreux, trop.

Lorsque Wilkerson a rejoint le laboratoire en 2013, les données sur le protoxyde d'azote étaient encore brutes, intact. Donc, il a demandé s'il pouvait analyser les chiffres comme un projet parallèle. Sûr, Anderson a dit, allez-y. Tous deux s'attendaient à ce que les données confirment ce que tout le monde semblait déjà savoir :l'oxyde nitreux n'est pas une menace crédible du pergélisol.

Wilkerson a effectué les calculs. Il a vérifié ses données. Il l'a envoyé à Ronald Dobosy, le deuxième auteur de l'article, un scientifique de l'atmosphère et un expert en covariance de Foucault aux universités associées d'Oak Ridge (ORAU) à la NOAA. "J'étais sceptique à l'idée qu'il en résulterait quelque chose, " dit Dobosy.

Après triple contrôle, Wilkerson a dû admettre :« C'est répandu, émissions assez élevées. » En un mois seulement, l'avion a enregistré suffisamment d'oxyde nitreux pour atteindre le plafond attendu pendant une année entière.

Toujours, l'étude n'a collecté des données sur les émissions qu'en août. Et, même si leur avion couvrait plus de terrain que n'importe quelle étude précédente, les données ne représentent que 310 des 14,5 millions de kilomètres carrés de l'Arctique, comme utiliser un tracé de la taille du Rhode Island pour représenter l'ensemble des États-Unis.

Toutefois, quelques études récentes corroborent les conclusions de Wilkerson. D'autres chercheurs ont utilisé des chambres—couvertes, des contenants de la taille d'une assiette à tarte plantés dans la toundra pour surveiller les émissions de gaz sur des mois, voire des années.

D'autres études extraient des « carottes » cylindriques du pergélisol. De retour dans un labo, les chercheurs réchauffent les carottes dans un environnement contrôlé et mesurent la quantité de gaz libérée par la tourbe. Plus ils chauffaient le sol, le plus d'oxyde nitreux s'est échappé.

Les chambres et les noyaux couvrent encore moins de terrain (pas plus de 50 mètres carrés) que le système aéroporté d'Anderson. Mais ensemble, tous trois aboutissent à la même conclusion :le pergélisol émet beaucoup plus d'oxyde nitreux que prévu. "Cela rend ces découvertes un peu plus sérieuses, " dit Wilkerson.

Wilkerson espère que ces nouvelles données inspireront de nouvelles recherches. "Nous ne savons pas combien cela va encore augmenter, " il dit, "et nous ne savions pas du tout que c'était important jusqu'à ce que cette étude soit publiée."

À l'heure actuelle, les tours à covariance de Foucault – la même technologie que l'équipage d'Anderson a utilisée dans leur avion – surveillent à la fois les émissions de dioxyde de carbone et de méthane dans l'Arctique. Anderson a été le premier à utiliser la covariance de Foucault aéroportée pour collecter des données sur les niveaux d'oxyde nitreux de la région. Et, mis à part les études de chambre et de noyau à petite échelle mais importantes, personne ne surveille le gaz à effet de serre le plus puissant.

Étant donné que l'Arctique se réchauffe presque deux fois plus vite que le reste de la planète, le pergélisol devrait dégeler à un rythme de plus en plus rapide. Ces températures chaudes pourraient également apporter plus de végétation dans la région. Puisque les plantes mangent de l'azote, ils pourraient aider à réduire les niveaux futurs d'oxyde nitreux. Mais, comprendre comment les plantes pourraient atténuer le risque, les chercheurs ont besoin de plus de données sur le risque lui-même.

A sa place, Wilkerson espère que les chercheurs se dépêchent et collectent ces données, que ce soit par avion, la tour, chambre, ou noyau. Ou mieux encore, tout les quatres. "Cela doit être pris plus au sérieux qu'il ne l'est actuellement, " il dit.

Le pergélisol est peut-être coincé dans un cycle de changement climatique perpétuel :alors que la planète se réchauffe, le pergélisol fond, réchauffer la planète, faire fondre le givre, et ainsi de suite. Pour savoir comment ralentir le cycle, nous devons d'abord savoir à quel point la situation est mauvaise.