Des études ont montré que l'Arctique se réchauffe environ deux fois plus vite que le reste du monde, et son sol contient deux fois plus de dioxyde de carbone que l'atmosphère. Une nouvelle recherche de l'Université d'État de San Diego révèle que l'eau provenant de la fonte des neiges printanière s'infiltre dans le sol et déclenche la production de dioxyde de carbone frais à des taux plus élevés qu'on ne le supposait auparavant.

Ceci s'ajoute au carbone piégé qui s'échappe du sol, ce qui signifie une accélération du réchauffement qui n'est pas tout à fait prise en compte dans les techniques de mesure actuelles.

Kyle Arndt, chercheur postdoctoral SDSU et Donatella Zona, écologiste des écosystèmes, ont passé plusieurs années à évaluer la situation sur le terrain à Utqiagvik (anciennement Barrow), en Alaska et en analysant leurs découvertes une fois de retour à San Diego.

La saison froide est une composante essentielle du bilan carbone annuel, et il a été supposé qu'il avait un impact négligeable sur la production de carbone.

En analysant des échantillons de carottes de sol, ce qu'ils ont découvert, c'est qu'il ne s'agissait pas seulement de gaz à effet de serre piégés qui s'échappaient, mais aussi d'une augmentation probable de la nouvelle production de carbone pendant le dégel printanier.

Publié le 30 juin dans Biologie du changement global , leur étude a découvert que le dégel froid représente près de la moitié des émissions de carbone, ce qui peut compenser l'absorption ou l'absorption estivale de dioxyde de carbone par la végétation. Leurs résultats comblent une lacune dans les données qui existent depuis longtemps, car les hivers et les printemps rigoureux ont rendu l'Arctique difficile d'accès pour mener des études.

"Auparavant, nous n'avions pas ces données, mais maintenant que nous le faisons, nous voyons que ces écosystèmes se réchauffent rapidement, " a déclaré Arndt. " De nombreux modèles prédisent déjà que l'Arctique se transformera en CO 2 la source, mais ils peuvent sous-estimer la taille de la source si ce processus printanier n'est pas pris en compte."

Arndt, premier auteur de l'article, a commencé à visiter Utqiagvik à l'été 2016 pour entretenir les équipements mis en place par l'écologiste du SDSU Walter Oechel, qui travaille depuis près de 40 ans sur ces sites arctiques.

En utilisant la covariance de Foucault, une technique pour mesurer le mouvement du dioxyde de carbone entre le sol et l'atmosphère ainsi que les températures du sol et de l'air, flux de chaleur au sol et épaisseur de neige, Arndt a mesuré les flux.

Le flux de chaleur est l'énergie transférée par unité de surface pendant une période de temps donnée, et il est difficile de le récupérer pendant le gel. Arndt "a eu l'idée de le mesurer pendant la fonte des neiges au printemps, en s'appuyant sur la nécessité de combler une lacune dans les données sur les flux de chaleur arctiques de la saison froide, " dit Zona.

Arndt a également travaillé avec le microbiologiste du SDSU David Lipson qui a collecté des échantillons de carottes de sol, ce qui l'a aidé, lui et Zona, à comprendre les propriétés physiques du sol au printemps et à l'automne.

Arndt a constaté que le CO frais 2 la production se produisait lorsque "nous avons trouvé des poches d'air au milieu du noyau du sol qui ont permis à la neige fondue de s'y précipiter. La fonte des neiges est riche en oxygène, ce qui contribue à la production de dioxyde de carbone".

Le fer est l'un des nombreux minéraux que contient le sol. Leur analyse a montré que le fer était complètement oxydé, ce qui ne peut se produire que si l'oxygène frais du sol se lie au fer et l'oxyde. Les chercheurs ont constaté une augmentation constante du CO 2 pendant cette période de dégel, suggérant en outre l'existence d'une production à ce moment-là.

Des modèles d'analyse de données plus simples peuvent ignorer le réchauffement rapide dû à la fonte des neiges, lorsqu'il y a une introduction rapide d'oxygène conduisant au réchauffement.

"Il se passe beaucoup plus de choses dans le sol qu'on ne le pensait auparavant, " a déclaré Arndt. " La nature est efficace en ce sens qu'elle décompose les composés les plus légers de préférence aux plus lourds, créer des signatures isotopiques uniques, un peu comme des empreintes digitales. En regardant les isotopes, nous pouvons dire depuis combien de temps les composés sont là et la source du carbone émis."

Arndt et Zona prévoient de se concentrer ensuite sur l'analyse isotopique, pour reconstituer l'âge des composés dans les échantillons, et les implications à plus grande échelle de ces résultats.

« Nous rechercherons les tendances à long terme des rejets de dioxyde de carbone et la façon dont les flux de chaleur ont changé au cours de la dernière décennie, " dit Zona.