Une figure montrant les sites d'échantillonnage du pergélisol et les types de paysage dans la région. Chaque point jaune est un échantillon. La figure comprend également une image d'un échantillon de sol de pergélisol typique. Crédit :O'Connor et al.
L'Arctique couvre environ 20 % de la planète. Mais presque tout ce que les hydrologues savent sur les sols riches en carbone recouvrant son pergélisol provient de très peu de mesures prises à quelques mètres de la Dalton Highway en Alaska.
La petite taille de l'échantillon est un problème, en particulier pour les scientifiques qui étudient le rôle de l'hydrologie arctique sur le changement climatique. Les sols du pergélisol contiennent de grandes quantités de carbone, qui pourraient se transformer en gaz à effet de serre. Mais le manque de données rend difficile de prédire ce qui arrivera à l'eau et au carbone lorsque le pergélisol fondra en raison du réchauffement des températures.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Université du Texas à Austin pourraient aider à résoudre ce problème.
Les scientifiques ont passé les quatre derniers étés à mesurer les sols de pergélisol sur un 5, Une bande de 000 milles carrés du versant nord de l'Alaska, une zone de la taille du Connecticut. Tout en travaillant à la constitution d'un ensemble de données sur le sol indispensable, leurs mesures ont révélé un modèle important :les propriétés hydrologiques des différents types de sol de pergélisol sont très cohérentes, et peut être prédit en fonction du paysage environnant.
"Il y a une vaste bande de terre qui est éminemment prévisible, " a déclaré Michael O'Connor, qui a dirigé la recherche tout en obtenant son doctorat de l'UT Jackson School of Geosciences. "Notre article montre que sur une vaste zone d'étude, ces modèles très simples dans ces propriétés sont vrais."
L'étude a été publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique . Les co-auteurs comprennent des chercheurs de la Jackson School, École d'ingénierie Cockrell de l'UT, Université d'État de l'Utah et Université du Michigan.
L'auteur principal Michael O'Connor échantillonne des sols de pergélisol sur le versant nord de l'Alaska. Crédit :Bayani Cardenas/Université du Texas à Austin.
Les chercheurs ont examiné près de 300 échantillons de sol provenant de différents types de terrain. Ils ont constaté que les types de sol et leur épaisseur sont étroitement associés au paysage, les chercheurs ont classé les paysages en cinq catégories en fonction de la végétation dominante et du fait que l'environnement se trouvait sur le versant d'une colline ou près du fond d'une vallée fluviale.
Ils ont également découvert que chacun des trois types de sol avait des propriétés distinctes qui avaient un impact sur la facilité avec laquelle le sol pouvait transférer la chaleur et l'eau, ce qui détermine comment le dioxyde de carbone et le méthane, un autre puissant gaz à effet de serre, sont libérés.
Les résultats permettront aux scientifiques d'examiner le paysage pour comprendre comment le carbone et les gaz à effet de serre se déplacent dans le sol en dessous.
Bien que l'étude ne fasse pas de prédictions sur les émissions de carbone, co-auteur Bayani Cardenas, professeur au département des sciences géologiques de la Jackson School, dit qu'il fournit un cadre de recherche.
"Nos données comblent un manque de connaissances qui existe depuis 30 ans, " Cardenas a dit. " La communauté qui étudie le pergélisol et le changement climatique appréciera sa valeur inhérente. "
Le pergélisol emprisonne à peu près autant de carbone que ce qui se trouve déjà dans l'atmosphère. Cependant, jusqu'à cette étude, les modélisateurs climatiques manquaient d'informations directes sur le sol du pergélisol, avec le dossier de recherche limité à environ une douzaine d'échantillons prélevés le long de la route Dalton et des rapports d'ingénierie qui ont étudié le pergélisol pour la construction de routes et de pipelines.
Les chercheurs ont utilisé un hélicoptère pour atteindre les régions éloignées de l'Alaska pour l'échantillonnage. L'auteur principal Michael O'Connor (à gauche) et le co-auteur Stephen Ferencz sont photographiés ici en train de prélever un échantillon de sol de pergélisol. Crédit :Bayani Cardenas/Université du Texas à Austin.
L'amélioration des données disponibles pour les climatologues a été la principale motivation de la campagne de collecte du pergélisol, dit O'Connor. Le versant nord de l'Alaska est presque une nature sauvage. L'équipe de recherche s'est appuyée sur un hélicoptère pour se déplacer et un couteau à pain de 18 pouces pour découper des blocs de terre de la terre.
"Nous étions dans des endroits sur lesquels aucun humain n'avait probablement mis les pieds." dit Cardenas.
Trouver un modèle entre le paysage et les modèles de sol du pergélisol n'a pas été une surprise. Les écologistes végétaux travaillant dans la région l'avaient mentionné de manière anecdotique. Mais les données nouvellement publiées sont quelque chose sur lequel toute la communauté des chercheurs peut s'appuyer.
Cathy Wilson, un hydrologue et modélisateur climatique au Laboratoire national de Los Alamos qui mène également des recherches sur le pergélisol en Alaska, dit que l'étude est un grand pas pour les modèles climatiques, et qu'elle a hâte d'appliquer les techniques d'étude dans son propre travail.
"Cela nous permet de vraiment commencer à étendre ces informations précieuses sur les propriétés du sol au moins au versant nord, les contreforts des chaînes de montagnes, et au-delà, " elle a dit.
