Les eaux souterraines qui circulent dans le sous-sol à la suite de la fonte du pergélisol peuvent transporter du dioxyde de carbone et du méthane vers les lacs arctiques et être à leur tour rejetés dans l'atmosphère. Ce processus de transport des gaz à effet de serre augmente les effets du changement climatique et est actuellement quantifié pour la première fois par des chercheurs des universités d'Umeå, de Barcelone et de Linköping. L'étude est publiée dans Nature Communications .

Le pergélisol est le sol qui reste gelé toute l'année dans différentes parties de la planète, comme l'Arctique et l'Antarctique, ainsi que dans les hautes montagnes et les hauts plateaux. L'étude actuelle se concentre sur les lacs arctiques situés dans la région de pergélisol sporadique du nord de la Suède. Dans cette zone, écosystème typique de la toundra, entre 10 et 50 % des sols sont gelés en permanence. La couche supérieure du sol au-dessus du pergélisol, la couche active, gèle et dégèle chaque année.

Dans cette région, la température annuelle moyenne a considérablement augmenté ces dernières années et dépasse désormais 0 degré Celsius. Cela provoque le dégel du pergélisol, avec sa matière organique abondante riche en carbone et en gaz à effet de serre. Par la circulation des eaux souterraines, le pergélisol agit comme une source qui alimente en gaz à effet de serre les lacs hydrologiquement reliés de la région. Les gaz sont finalement émis des lacs dans l'atmosphère.

À ce jour, on connaît peu de détails sur l'importance des eaux souterraines sur les émissions de gaz à effet de serre des lacs arctiques. Pour répondre aux questions sur ce processus, l'équipe de chercheurs hispano-suédois de la présente étude a utilisé le radon, un gaz abondant dans les courants souterrains, comme traceur du déversement des eaux souterraines dans les lacs.

Beaucoup de difficultés techniques

Cependant, la quantification du radon dans les eaux de surface et les eaux souterraines pour estimer le transport des gaz à effet de serre du dégel du pergélisol vers les lacs a rencontré des difficultés techniques et opérationnelles.

"Le radon est un gaz radioactif, il se désintègre très rapidement, et nous avons donc dû installer des équipements de mesure à la station scientifique d'Abisko pour mesurer les échantillons le jour même de leur collecte", explique Carolina Olid, maître de conférences à l'université de Barcelone et ancienne Professeur adjoint à l'Université d'Umeå.

"Les concentrations de radon et de méthane dans l'eau du sous-sol sont très variables, ce qui signifie qu'il a fallu travailler avec un grand nombre et un grand volume d'échantillons pour pouvoir déterminer leur ampleur avec une bonne précision", explique Valentí Rodellas, postdoc chercheur à l'Université Autonome de Barcelone. "De plus, les sols de ces régions riches et denses, ont une grande capacité de rétention d'eau, ce qui rend encore plus difficile l'obtention d'un volume d'eau suffisant pour réaliser les analyses."

Plus d'émissions en été

L'étude a révélé que l'afflux de gaz méthane par les eaux souterraines dans les lacs est plus intense en été qu'en automne en raison de la plus grande abondance d'eau circulant dans le sous-sol (fonte, pluie, etc.). Les températures plus élevées en été favorisent également la production de méthane dans le sous-sol et, par conséquent, enrichissent la teneur en gaz des eaux souterraines qui se dirigent vers les lacs.

« Le changement climatique et la fonte accélérée du pergélisol augmenteront la quantité de gaz à effet de serre pouvant être transportés vers les lacs par les eaux souterraines. L'augmentation des précipitations - jusqu'à 40 % dans l'Arctique au cours de la prochaine décennie - augmentera également le débit des eaux souterraines et, donc le rejet de méthane dans les lacs", explique Carolina Olid.

Une plus grande émission de gaz à effet de serre dans l'atmosphère n'est pas le seul effet causé par la fonte du pergélisol.

"L'eau du pergélisol contient de fortes concentrations non seulement de gaz tels que le dioxyde de carbone ou le méthane, mais également d'autres composés tels que les nutriments, le mercure et d'autres polluants. La présence de ces composés dans les lacs peut générer des impacts nocifs sur l'environnement naturel et les organismes. qui vivent dans les écosystèmes lacustres, ainsi que dans les systèmes terrestres", déclare Gerard Rocher-Ros, chercheur postdoctoral à l'université d'Umeå.

"Ce sont des effets qui ont des implications sur l'ensemble de la chaîne trophique aquatique du lac lui-même et du réseau de rivières et de ruisseaux interconnectés, qui ont un impact sur les services écosystémiques fournis par les ressources naturelles à la société", ajoute Carolina Olid.

Meilleure prévision du changement climatique

Il est encore difficile de déterminer les zones de la planète où le processus de fonte du pergélisol sera plus prononcé ou plus rapide. Dans certaines régions, les lacs s'assèchent car l'eau s'écoule par les drains ou les nouveaux canaux formés par la fonte. Dans d'autres cas, les lacs élargiront leurs marges au fur et à mesure de la fonte - un processus connu sous le nom de thermokarst - et de nouveaux lacs émergeront dans les dépressions de relief.

Dans ce scénario d'incertitude climatique, l'introduction de l'évacuation des eaux souterraines dans les modèles climatiques améliorera les prévisions des futures émissions de méthane des lacs.

"Cela nous permettra d'évaluer le rôle réel des lacs dans le cycle du carbone et s'ils fonctionnent vraiment comme des sources ou comme des réservoirs possibles de gaz à effet de serre. Cette information est essentielle pour pouvoir développer des politiques de conservation appropriées pour atténuer le changement climatique", dit Carolina Olid. + Explorer plus loin

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