Des scientifiques de l'Université du Massachusetts à Amherst ont récemment combiné des données satellite, des observations sur le terrain et une modélisation numérique sophistiquée pour dresser un tableau de l'évolution des 22,45 millions de kilomètres carrés de l'Arctique au cours des 80 prochaines années.
Comme prévu, la région dans son ensemble sera plus chaude et plus humide, mais les détails – jusqu'à 25 % de ruissellement en plus, 30 % de ruissellement souterrain en plus et un sud de l'Arctique de plus en plus sec, offrent l'une des vues les plus claires à ce jour sur la façon dont le paysage réagira aux changements climatiques. changement climatique. Les résultats ont été publiés dans la revue The Cryosphere .
L'Arctique est défini par la présence de pergélisol, la couche gelée en permanence sur ou sous la surface de la Terre. C'est ce pergélisol qui détermine tout, depuis le ruissellement saisonnier jusqu'au déversement d'eau douce dans les lagons côtiers, en passant par les quantités de carbone du sol qui finissent par se déverser dans l'océan.
Mais l’Arctique se réchauffe deux fois et demie à quatre fois plus vite que la moyenne mondiale, ce qui signifie que des quantités massives de sols riches en carbone dans les régions de pergélisol fondent, libérant chaque année leur carbone dans les rivières et l’atmosphère. Le dégel intensifie également le cycle de l'eau de l'Arctique, la boucle continue de précipitations, de ruissellement et d'évaporation qui, en partie, détermine l'environnement d'une région.
La partie supérieure du pergélisol qui dégèle chaque été est appelée couche active, et elle intéresse particulièrement Michael Rawlins, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre, de la géographie et du climat à l'UMass Amherst et auteur principal de l'article. À mesure que l'Arctique se réchauffe, la couche active devient plus épaisse, et Rawlins voulait savoir comment cet épaississement, combiné au réchauffement et à l'intensification du cycle de l'eau, affecterait l'environnement terrestre de l'Arctique.
Rawlins a passé les 20 dernières années à construire et à affiner son modèle d'équilibre hydrique du pergélisol, qui prend en compte le dégel et le gel saisonniers du pergélisol et la manière dont ils influencent le ruissellement, les voies d'eau souterraines, le débit des rivières et d'autres aspects de l'hydrologie de la région.
Pour ce faire, Rawlins s'est associé à la National Science Foundation des États-Unis, au Département américain de l'énergie, à la NASA et à Ambarish Karmalkar, professeur adjoint de recherche à l'UMass Amherst lorsqu'il a terminé ses recherches et maintenant professeur adjoint de géosciences à l'Université de Rhode Island. .
Karmalkar est un expert dans l'utilisation des modèles climatiques mondiaux, et lui et Rawlins ont utilisé les scénarios de précipitations et de température de deux d'entre eux pour envisager deux possibilités différentes pour l'avenir :un cas modéré dans lequel les émissions de gaz à effet de serre, et donc les températures mondiales, seraient réduites.; et un scénario d'émissions élevées et de réchauffement.
Rawlins a ensuite introduit les données du modèle climatique dans son modèle d'équilibre hydrique du pergélisol et a découvert que le dégel du pergélisol et l'épaississement associé de la couche active qui, selon Rawlins, "agit comme un seau géant", modifieront fondamentalement l'hydrologie de la région. .
"Une couche active plus épaisse crée un seau plus grand pour stocker l'eau", explique Rawlins. "Nos travaux montrent qu'à mesure que les précipitations s'intensifient, l'eau sera stockée plus longtemps dans les sols dégelés et libérée plus tard via des voies souterraines, au lieu de s'écouler immédiatement dans les rivières et les ruisseaux, comme c'est le cas actuellement."
L'étude démontre comment le dégel des sols augmentera le ruissellement vers les rivières à l'automne, car le sol ne gèlera pas aussi tôt dans un monde plus chaud. D'ici 2100, la proportion annuelle du ruissellement souterrain augmentera jusqu'à 30 %.
De plus, cette augmentation du ruissellement se produira principalement dans les régions septentrionales de l’Arctique. Une partie de l’eau supplémentaire proviendra de l’évaporation provoquée par un océan Arctique de plus en plus libre de glace. Et les parties sud de l'Arctique se réchaufferont tellement que l'évaporation et la transpiration des plantes renverront une grande partie des précipitations supplémentaires dans l'atmosphère, entraînant un assèchement général du paysage.
Tout cela a un certain nombre d'implications pour l'Arctique :les rivières du nord, en particulier les plus grandes de la région, l'Ob, le Yenesey, le Lena et le Mackenzie, verront proportionnellement plus d'eau provenant de leur partie nord. Parce qu'il y a plus de carbone dans le sol du nord de l'Arctique, il est probable qu'une plus grande quantité de carbone, certains gelés pendant des milliers d'années, finira par s'écouler à travers les rivières jusqu'à l'océan Arctique.
L’augmentation du débit affectera la dynamique de la glace de mer côtière, modifiera l’écologie des lagons arctiques riches en biodiversité et affectera le stockage d’eau douce dans les océans, ralentissant potentiellement la circulation méridionale de retournement de l’Atlantique (AMOC), responsable du maintien du climat tempéré de l’Europe du Nord.
Il y a encore du travail à faire, dit Rawlins. "Davantage d'observations sur le terrain sont nécessaires sur les rivières de petite et moyenne taille près de la côte arctique pour mieux comprendre comment le réchauffement modifiera le transport de l'eau douce de la terre à l'océan et, par conséquent, aura un impact sur les environnements arctiques et sur la flore, la faune et les peuples autochtones. populations qui habitent dans la région."
Plus d'informations : Rawlins, M. A. et al, Changements de régime dans l'hydrologie terrestre de l'Arctique manifestés par les impacts du réchauffement climatique, La cryosphère (2024). DOI :10.5194/tc-18-1033-2024. tc.copernicus.org/articles/18/1033/2024/
Fourni par l'Université du Massachusetts Amherst
