Le dégel brutal du pergélisol doublera les estimations précédentes des émissions potentielles de carbone dues au dégel du pergélisol dans l'Arctique, et change déjà rapidement le paysage et l'écologie du nord circumpolaire, une nouvelle étude menée par CU Boulder trouve.

Pergélisol, une couche perpétuellement gelée sous la couche superficielle dégelée saisonnièrement du sol, affecte 18 millions de kilomètres carrés aux hautes latitudes ou un quart de toutes les terres exposées de l'hémisphère nord. Les estimations actuelles prédisent que le pergélisol contient environ 1, 500 pétagrammes de carbone, ce qui équivaut à 1,5 billion de tonnes métriques de carbone.

La nouvelle étude fait la distinction entre le dégel progressif du pergélisol, qui affecte le pergélisol et ses réserves de carbone lentement, par rapport à des types plus abrupts de dégel du pergélisol. Environ 20 % de la région arctique présente des conditions propices à un dégel brutal en raison de sa couche de pergélisol riche en glace. Le pergélisol qui dégèle brusquement est un gros émetteur de carbone, y compris la libération de dioxyde de carbone ainsi que de méthane, qui est plus puissant comme gaz à effet de serre que le dioxyde de carbone. Cela signifie que même si à un moment donné, moins de 5 % de la région du pergélisol arctique est susceptible de connaître un dégel brutal, leurs émissions seront égales à celles des zones connaissant un dégel progressif.

Cette décongélation brutale est « rapide et dramatique, affectant les paysages de manières sans précédent, " dit Merritt Turetsky, directeur de l'Institut de recherche arctique et alpin (INSTAAR) à CU Boulder et auteur principal de l'étude publiée aujourd'hui dans Géosciences de la nature . « Les forêts peuvent devenir des lacs en l'espace d'un mois, les glissements de terrain se produisent sans avertissement, et des trous d'infiltration de méthane invisibles peuvent avaler des motoneiges entières. »

Le dégel brutal du pergélisol peut se produire de diverses manières, mais cela représente toujours un changement écologique brutal et dramatique, Turetsky ajouté.

"Les systèmes sur lesquels vous pouvez marcher avec des chaussures de randonnée ordinaires et qui étaient suffisamment secs pour soutenir la croissance des arbres lorsqu'ils sont gelés peuvent dégeler, et maintenant, tout d'un coup, ces écosystèmes se transforment en un fouillis, " a déclaré Turetski.

Pourquoi le dégel du pergélisol est important

Le pergélisol contient des roches, sol, sable, et dans certains cas, poches de glace au sol pure. Il stocke en moyenne deux fois plus de carbone que dans l'atmosphère car il stocke les restes de vie qui s'épanouissaient autrefois dans l'Arctique, y compris les plantes mortes, animaux et microbes. Cette affaire, qui ne s'est jamais complètement décomposé, a été enfermé dans le réfrigérateur de la Terre pendant des milliers d'années.

Alors que le climat se réchauffe, le pergélisol ne peut pas rester gelé. Sur 80 pour cent du nord de l'Arctique circumpolaire, un réchauffement climatique est susceptible de déclencher un dégel progressif du pergélisol qui se manifeste sur des décennies voire des siècles.

Mais dans les autres parties de l'Arctique, où la teneur en glace au sol est élevée, un dégel brutal peut se produire en quelques mois, entraînant des conséquences extrêmes sur le paysage et l'atmosphère, surtout là où il y a du pergélisol riche en glace. Ce processus rapide est appelé « thermokarst » car un changement thermique provoque un affaissement. Cela conduit à un paysage karstique, connu pour son érosion et ses gouffres.

Turetsky a déclaré qu'il s'agissait du premier article à rassembler un vaste corpus de littérature sur le dégel brutal passé et actuel à travers différents types de paysages.

Les auteurs ont ensuite utilisé ces informations avec un modèle numérique pour projeter les futures pertes de carbone dues au dégel brutal. Ils ont découvert que le thermokarst implique toujours des inondations, inondation, ou des glissements de terrain. Les événements pluvieux intenses et l'ouvert, les paysages noirs résultant d'incendies de forêt peuvent accélérer ce processus dramatique.

Les chercheurs ont comparé la libération abrupte de carbone du dégel du pergélisol à celle du dégel progressif du pergélisol, essayer de quantifier un "inconnu connu". Il existe des estimations générales du dégel progressif contribuant aux émissions de carbone, mais ils n'avaient aucune idée de ce que cela serait causé par le thermokarst.

Ils voulaient également savoir à quel point ces informations seraient importantes à inclure dans les modèles climatiques mondiaux. Maintenant, il n'existe pas de modèles climatiques intégrant le thermokarst, et seulement une poignée qui considère le dégel du pergélisol. Alors que les modèles à grande échelle au cours de la dernière décennie ont tenté de mieux tenir compte des boucles de rétroaction dans l'Arctique, le rapport le plus récent du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ne comprend que des estimations du dégel progressif du pergélisol en tant que rétroaction non résolue du système terrestre.

"Les impacts du dégel brutal ne sont représentés dans aucun modèle mondial existant et nos résultats indiquent que cela pourrait amplifier la rétroaction climat-carbone du pergélisol jusqu'à un facteur de deux, exacerbant ainsi le problème des émissions admissibles pour rester en deçà des objectifs spécifiques en matière de changement climatique, " a déclaré David Lawrence, du National Center for Atmospheric Research (NCAR) et co-auteur de l'étude.

Les résultats apportent une nouvelle urgence à inclure le pergélisol dans tous les types de modèles climatiques, parallèlement à la mise en œuvre d'une politique climatique et d'atténuation solides, Turetsky ajouté.

« Nous pouvons certainement éviter les pires conséquences du changement climatique si nous agissons au cours de la prochaine décennie, " a déclaré Turetsky. "Nous avons des preuves claires que la politique va aider le nord et donc elle va aider à dicter notre climat futur."