La fonte du Permafrost ou Pergisol est selon les scientifiques, une bombe à retardement pour le climat. Pourquoi cette alarmisme et quelles sont les conséquences possibles de cette catastrophe ? Nous vous en disons plus dans cet article dédié

A Bethel, en Alaska, les murs se fendent, les maisonclimas s’effondrent et la route principale ressemble à une montagne russe pour enfants. Dans la ville côtière de Kongiganak, les cimetières qui s’effondrent empêchent les habitants de l’Alaska d’enterrer leurs morts dans le sol. Le village de Shishmaref, situé sur une île à huit kilomètres de l’ouest de l’Alaska, s’est tellement érodé qu’il envisage une relocalisation totale. Ces communautés sont en proie au dégel du permafrost.

Qu’est-ce que le Permafrost ?

Le permafrost est un sol qui reste gelé pendant deux années consécutives ou plus. Il est composé de roches, de sol, de sédiments et de quantités variables de glace qui lient les éléments entre eux. Une partie du pergélisol est gelée depuis des dizaines ou des centaines de milliers d’années.

Situé sous une couche de sol, le permafrost peut avoir une épaisseur de 1,5 à 2,5 mètres. Il stocke les restes à base de carbone des plantes et des animaux qui ont gelé avant de pouvoir se décomposer. Les scientifiques estiment que le pergélisol du monde entier contient 1 500 milliards de tonnes de carbone, soit presque le double de la quantité de carbone actuellement présente dans l’atmosphère.

Malheureusement, lorsque le permafrost se réchauffe et dégèle, il libère du dioxyde de carbone et du méthane dans l’atmosphère. Avec l’augmentation du thermostat mondial, le pergélisol, au lieu de stocker du carbone, pourrait devenir une source importante d’émissions de gaz à effet de serre.

Le pergélisol dégèle déjà à certains endroits, et si le problème s’étend, les scientifiques craignent qu’il ne déclenche un processus de réchauffement planétaire accéléré.

Le réchauffement de l’Arctique et le Permafrost

Le pergélisol couvre environ 24 % de la masse terrestre exposée de l’hémisphère nord, soit environ 9 millions de kilomètres carrés. On le trouve à des latitudes et à des altitudes élevées, principalement en Sibérie, sur le plateau tibétain, en Alaska, dans le nord du Canada, au Groenland, dans certaines parties de la Scandinavie et en Russie. Les plateaux continentaux sous l’océan Arctique, qui ont été exposés pendant la dernière période glaciaire, contiennent également du permafrost.

Cependant, les régions polaires et de haute altitude sont parmi les endroits les plus sensibles au climat de la planète. L’Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète, à un rythme de changement de température qui n’a pas été observé depuis au moins 2 000 ans, selon l’Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA). En 2016, les températures annuelles moyennes à la surface de la Terre étaient de 3,5 degrés Celsius plus élevées qu’au début du XXe siècle. Cette année-là, les températures du permafrost dans l’Arctique étaient les plus chaudes jamais enregistrées.

En Alaska, les températures du permafrost se sont réchauffées autant que 2˚C au cours des dernières décennies. Une étude récente prévoit qu’à chaque augmentation de la température de 1˚C, 1,5 million de miles carrés de permafrost pourraient être perdus par le dégel.

Quand le pergélisol dégèle

O. Roger Anderson, biologiste à l’observatoire terrestre Lamont-Doherty de l’Institut de la Terre, a expliqué pourquoi le permafrost libère du carbone lors de son dégel.

La « couche active » du sol au-dessus du pergélisol, qui peut avoir une profondeur de 0,6 à 4 mètres, dégèle chaque été et peut soutenir la vie végétale. Cette couche libère le carbone des racines des plantes qui respirent le CO2, et des microbes du sol. Certains microbes décomposent la matière organique en CO2. D’autres, appelés archaebactéries, produisent du méthane lorsque les conditions sont anaérobies, c’est-à-dire lorsque le sol est saturé d’eau ou qu’il n’y a pas d’oxygène disponible. Le méthane est 20 à 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour aggraver le réchauffement climatique, mais il reste moins longtemps dans l’atmosphère.

À mesure que le pergélisol dégèle, la couche active s’approfondit. Les microbes deviennent actifs et les racines des plantes peuvent pénétrer plus bas, ce qui entraîne la production de plus de CO2. La quantité de méthane produite dépend du degré de saturation du sol.

Les scientifiques ne connaissent pas les proportions relatives des émissions de dioxyde de carbone et de méthane qui pourraient résulter du dégel à grande échelle du pergélisol, a déclaré M. Anderson, car cela ne s’est jamais produit dans l’histoire de l’humanité. Cependant, les recherches sur la couche supérieure de la toundra (plaines sans arbres recouvrant le permafrost) suggèrent que les émissions moyennes de dioxyde de carbone sont environ 50 fois plus élevées que celles de méthane.

« Et nous savons que pour chaque 10 degrés Celsius de réchauffement du sol, l’émission de CO2 doublera », a déclaré M. Anderson.

Une étude de 2017 a estimé que si les températures mondiales augmentent 1.5˚C au-dessus des niveaux de 1861, le dégel du permafrost pourrait libérer de 68 à 508 gigatonnes de carbone. Sans tenir compte de l’activité humaine, ce carbone à lui seul ferait augmenter les températures mondiales de 0,13 à 1,69˚C d’ici 2300. Étant donné que nous avons peut-être déjà enregistré un réchauffement de 1,5˚C au-dessus des niveaux préindustriels, cette quantité supplémentaire de réchauffement pourrait avoir des conséquences catastrophiques sur le changement climatique.

Bien qu’un Arctique plus chaud puisse abriter davantage de plantes et que les plantes absorbent le dioxyde de carbone par photosynthèse, la nouvelle croissance ne devrait compenser qu’environ 20 % des émissions de carbone du permafrost.

Ben Gaglioti, chercheur postdoctoral à l’Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty, a étudié les enregistrements des sédiments lacustres dans le nord de l’Alaska pour déterminer la quantité de carbone que le permafrost a libérée en réponse aux périodes de réchauffement à la fin de la dernière période glaciaire. Il s’avère que le permafrost était beaucoup plus sensible – c’est-à-dire qu’il libérait plus de carbone – lors des réchauffements passés, avec une réponse progressivement moindre au fil du temps. Au cours des 150 dernières années de réchauffement, il y a eu relativement peu de réaction.

« Notre hypothèse est que l’accumulation de matière organique ou de tourbe dans le bassin versant s’est produite en raison d’un climat relativement chaud et stable depuis la période glaciaire », a déclaré M. Gaglioti. « Cette tourbe, qui a commencé à s’accumuler il y a environ 13 000 ans, fait un excellent travail d’isolation du sol sous-jacent contre le dégel, donc nous pensons qu’elle tamponne le permafrost ».

Les modèles de Gaglioti montrent que la sensibilité du permafrost sous-jacent dépend fortement de l’épaisseur de la tourbe. « Le sort du permafrost sous-jacent repose d’une certaine manière sur la stabilité de la couche de tourbe », a-t-il déclaré.

Un cycle irréversible ?

Les feux de forêt peuvent éplucher la tourbe et rendre le permafrost plus sensible au changement climatique – et on s’attend à ce qu’ils augmentent dans les régions de toundra, a déclaré M. Gaglioti. Les étés plus chauds et plus secs rendent la végétation plus combustible. Les températures plus chaudes entraînent également une augmentation des orages et des éclairs qui peuvent déclencher des incendies.

Les incendies ne libèrent pas seulement du CO2 en brûlant ; ensuite, le sol noirci absorbe davantage de rayonnement solaire et se réchauffe davantage. Et une fois que le feu a enlevé la tourbe et la végétation qui ombrage le sol, le paysage peut devenir trop bien drainé pour régénérer la tourbe.

De nombreux scientifiques craignent que le dégel du pergélisol ne soit un point de basculement qui déclenche un cycle irréversible : Lorsque le pergélisol libère son carbone sous forme de CO2 ou de méthane, il accélère le réchauffement, ce qui précipite alors davantage de dégel du pergélisol, et ainsi de suite. L’homme ne pourra rien faire pour l’arrêter.

Les régions où le permafrost est gelé toute l’année se déplacent déjà vers le nord ; et dans certaines régions, la toundra gèle maintenant plus tard à l’automne, ce qui laisse plus de temps aux microbes pour décomposer la matière organique et aux plantes pour respirer.

Impacts du dégel du pergélisol

Lorsque la glace du permafrost fond, le sol devient instable et peut s’affaisser, provoquant des éboulements de rochers et des glissements de terrain, des inondations et l’érosion des côtes.

Le sol s’est effondré à une profondeur de 280 pieds dans certaines parties de la Sibérie. Le flambage de la terre peut endommager les bâtiments, les routes, les lignes électriques et d’autres infrastructures.

Elle peut également endommager les écosystèmes naturels. Les lacs thermokarstiques – des dépressions formées lors de l’effondrement du permafrost et remplies d’eau de fonte – sont importants pour la faune et la flore et fournissent de l’eau aux communautés locales. Mais si le pergélisol sous-jacent continue à dégeler, les lacs et les zones humides peuvent s’assécher complètement, détruisant ainsi ces ressources importantes sur le plan biologique.

Comme les sédiments des glissements de terrain embourbent les cours d’eau et les lacs, ils affectent la vie végétale à la base de la chaîne alimentaire et potentiellement toutes les créatures qui en dépendent. Les changements dans le paysage peuvent modifier les schémas de reproduction et de migration des caribous. Et à mesure que l’Arctique se réchauffe, les castors se déplacent vers le nord. Leurs barrages inondent de nouvelles zones, créant des étendues marécageuses qui permettent à plus d’eau chaude de faire dégeler le pergélisol.

Le dégel du pergélisol peut libérer plus que des émissions de carbone. En 2016, un jeune garçon est mort et des dizaines d’autres ont été hospitalisés après avoir contracté l’anthrax sur la péninsule de Yamal en Sibérie. Une carcasse de renne infectée par l’anthrax, qui avait gelé 75 ans plus tôt, a été exposée lors du dégel du permafrost. Les spores de l’anthrax ont pénétré dans le sol et l’eau, et finalement dans les réserves alimentaires, infectant les humains.

Les hommes et les animaux et leurs maladies sont gelés dans le permafrost depuis des centaines d’années, mais les bactéries et les virus peuvent survivre dans le permafrost pendant des centaines de milliers d’années – les scientifiques ont récemment réanimé un virus vieux de 30 000 ans qui infecte les amibes. Des maladies comme la grippe espagnole, la variole ou la peste qui ont été éradiquées peuvent être gelées dans le permafrost. Avec le réchauffement de l’Arctique, une activité accrue, comme l’extraction de terres rares ou de métaux précieux, pourrait nous mettre à nouveau en contact avec eux.

Construire sur le permafrost est problématique, non seulement parce que le sol est instable, mais aussi parce que la chaleur des bâtiments et des tuyaux eux-mêmes peuvent réchauffer le permafrost. Les structures doivent être construites sur des pieux en bois ou sur des coussins de gravier épais. Les conduites d’eau et d’égout doivent être placées au-dessus du sol. Certaines routes de Béthel et les pistes de l’aéroport sont équipées de tuyaux remplis de liquide qui transfèrent la chaleur loin du permafrost, et l’hôpital a installé des machines qui maintiennent le sol constamment réfrigéré.

À Inuvik, une ville du nord-ouest du Canada, les chercheurs expérimentent de nouvelles variétés de pieux pour stabiliser les bâtiments, mais ils n’ont pas encore trouvé de solution parfaite. Ils affirment qu’il est difficile de savoir ce qui fonctionnera le mieux car personne dans l’Arctique n’a jamais connu le rythme de changement du permafrost qui se produit aujourd’hui.

De nombreuses questions subsistent

Bien que le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat ait reconnu que le permafrost se réchauffe, ses modèles climatiques n’ont pas tenu compte de ces émissions lors de l’établissement des projections climatiques.

En effet, le réchauffement de la planète dû à la fonte du permafrost dépendra en fin de compte de la quantité de carbone libéré, de la rapidité avec laquelle il est libéré et de sa forme (CO2 ou méthane). Mais pour mieux comprendre ce phénomène et pouvoir faire des projections climatiques plus précises, les scientifiques doivent pouvoir mieux évaluer la vulnérabilité du permafrost au dégel et ses nombreuses conséquences pour l’Arctique et la planète.

« La recherche scientifique est tellement importante pour comprendre », a déclaré M. Anderson. « Nous ne pouvons pas faire de prévisions à partir de ce que nous savons déjà, car jamais auparavant le pergélisol n’avait dégelé à ce point. Ce n’est que par une recherche scientifique plus prudente que nous pourrons répondre à ces questions ».

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