Une nouvelle analyse du caractère changeant du ruissellement, le débit des rivières et d'autres éléments du cycle hydrologique à travers le versant nord de l'Alaska révèle des augmentations significatives de la proportion de ruissellement souterrain et de débit de la saison froide, les changements que les auteurs disent sont "cohérents avec le réchauffement et le dégel du pergélisol".

Premier auteur et modélisateur principal du climat Michael Rawlins, professeur agrégé de géosciences à l'Université du Massachusetts Amherst et directeur associé de son centre de recherche sur les systèmes climatiques, dit que le réchauffement devrait faire passer l'Arctique d'un système dominé par les eaux de surface à un système dominé par les eaux souterraines, avec des chemins d'écoulement d'eau plus profonds à travers les sols nouvellement dégelés.

"Nos estimations du modèle de dégel du pergélisol sont cohérentes avec l'idée que les écosystèmes de la région du pergélisol passent d'un puits net à une source nette de carbone, " il dit.

Nutriments d'eau douce et fluviaux, principalement du carbone organique dissous, sont transportés vers les estuaires côtiers et les lagunes qui se trouvent à l'interface terre-mer, il explique. Les mesures sur le terrain du débit fluvial et d'autres éléments du cycle hydrologique dans cette région sont rares, ce qui nécessite une approche de modélisation pour quantifier les flux terre-océan et leur caractère changeant. Les détails de cette enquête sur les bassins hydrographiques de l'Arctique entre Utqiagvik (anciennement Barrow) et juste à l'ouest du fleuve Mackenzie au cours de la période 1981-2010 se trouvent dans le numéro actuel de la revue en libre accès, La cryosphère .

Rawlins explique, « Notre modèle comprend une simulation de pointe des cycles de gel-dégel du sol qui nous permet de mieux comprendre comment le dégel du pergélisol influence l'ampleur et le calendrier des flux hydrologiques. Nos résultats indiquent des impacts plus importants du réchauffement dans la chaîne de Brooks. , y compris l'augmentation du débit fluvial de la saison froide (de novembre à avril) et une proportion plus élevée de ruissellement souterrain. »

Plus loin, les afflux terrestres changeants peuvent influencer la structure du réseau trophique dans les lagunes, il ajoute. « Les communautés autochtones locales dépendent des poissons et d'autres ressources de l'écosystème de la lagune pour leur mode de vie de subsistance. Plus de 150 espèces d'oiseaux migrateurs et de sauvagine sont soutenues par les réseaux trophiques de la région, et les lagunes sont une riche source de poissons pour les communautés indigènes. Brouette, Les chasseurs et les résidents de Nuiqsut et de Kaktvik comptent sur la productivité élevée des systèmes de la lagune de Beaufort pour soutenir les populations de poissons et d'oiseaux sur lesquelles ils vivent, fait remarquer Rawlins.

Dans cette étude, le modèle de bilan hydrique du pergélisol a été validé par rapport aux mesures disponibles du débit de la rivière et de l'eau contenue dans le manteau neigeux. Rawlins et ses collègues développent des modèles et tirent parti des mesures in situ et de télédétection pour mieux comprendre les flux dans les lagunes de Beaufort et prédire comment le dégel du pergélisol et l'intensification du cycle de l'eau affecteront la dynamique de l'écosystème lagunaire à l'avenir.

Les chercheurs ont observé des augmentations significatives des débits de saison froide, comme 134 % de la moyenne à long terme pour le versant nord, et 215 % dans le bassin de la rivière Colville, par exemple. Ils rapportent une augmentation significative du rapport ruissellement souterrain sur ruissellement total pour la région et pour 24 des 42 bassins d'étude, avec le changement le plus répandu dans les contreforts nord de la chaîne Brooks. Ils ont également observé une baisse du stockage d'eau terrestre, qu'ils attribuent aux pertes de glace du sol qui l'emportent sur les gains de stockage d'eau liquide dans le sol. Le moment de la crue printanière de pointe, le flot de la fonte des neiges dans la mer, a également décalé plus tôt de 4,5 jours.

Les auteurs disent que les résultats ont des implications pour l'eau, cycle du carbone et des nutriments dans les écosystèmes côtiers et au-delà. Les rivières du versant nord sont une source principale de nouveaux nutriments organiques pour les lagunes de la mer de Beaufort, la moitié des exportations annuelles d'eau douce se produisant dans une fenêtre de deux semaines suivant la fonte des neiges au printemps. Alors que le climat se réchauffe, le carbone séquestré depuis des milliers d'années dans les sols du pergélisol dégèle et est mobilisé et transféré vers les systèmes fluviaux, avec une partie émise dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone et de méthane, accélération du réchauffement.