30/08/2012 - Changements climatiques: les rejets de carbone dans l'Arctique augmentent

Menéame

L’augmentation des températures moyennes dans l’Arctique provoque la dégivrage du permafrost (sol semi-permanent gelé) pendant plus longtemps en été et à plus grande profondeur, activant ainsi les réservoirs de carbone précédemment protégés par la glace.

Deux tiers du carbone organique contenu dans ce sol s’échappe directement à l’atmosphère, surtout sous forme de CO2, assure l’étude publiée cette semaine dans le magazine Nature.

En août et septembre 2008, des scientifiques de l’Université de Stockholm, en collaboration avec des participants de Russie, de Suède, du Royaume-Uni et des États-Unis, se sont lancés dans une vaste campagne océanographique (International Siberian Shelf Study, ISSS-08) pour recueillir et analyser des échantillons géochimiques sur quelque 8 400 kilomètres du plus grand plateau continental du monde (East Siberian Arctic Shelf, ESA).

"La pertinence de cette étude réside dans l’ampleur d’une campagne in situ sans précédent d’échantillonnage et d’étude par l’étendue et la quantité d’échantillons prélevés, dont l’analyse a permis de revoir les conceptions antérieures sur l’ampleur des flux de carbone arctique avec un rôle clé dans l’interaction avec le climat," explique la chercheuse postdoctorale de l’IC3 Laura Sánchez-García, co-auteur principale de l’article.

Comme l’a souligné Örjan Gustafsson, professeur de biogéochimie à l’Université de Stockholm et coauteur de l’article, "il est extrêmement important d’étudier l’interaction entre le réchauffement climatique et les émissions résultant des énormes réservoirs de carbone présents sur les côtes et le permafrost sous-marin, ainsi que les glucides sous-marins de méthane, pour projeter la trajectoire future des gaz à effet de serre dans l’atmosphère."

Réservoirs de carbone équivalents à deux fois Espagne

Toutefois, ces dépôts, qui couvrent une superficie égale au double de celle de l’Espagne, ont été jusqu'à présent peu étudiés, en raison de l’accessibilité difficile de la région arctique. L’analyse de centaines d’échantillons de sédiments, de permafrost, d’air, d’eau et de matières particulaires a permis de mieux comprendre la qualité et l’état de conservation de différentes formes de carbone arctique.

En étudiant différents outils moléculaires et isotopiques, les scientifiques ont estimé la quantité de carbone fossile qui s’accumule au fond de l’océan Arctique en raison de l’érosion et de la déstabilisation thermique des côtes sibériennes. Contrairement aux idées précédentes, l’érosion du Yedoma, un sol arctique riche en glace et en carbone organique, fournit la plus grande part du carbone organique accumulé dans les sédiments marins, par rapport aux sources marines ou terrestres d’origine fluviale. Les deux tiers de la quantité totale estimée de 44 Tg de carbone libéré seront émis directement dans l’atmosphère, principalement sous forme de CO2.

Ces résultats s’ajoutent à ceux obtenus précédemment par cette équipe sur les émissions de méthane issues de l’effondrement étendu du pergélisol sous-marin dans l’est de l’ESAS. L’étude conclut que l’effondrement thermique progressif du pergélisol côtier libère dix fois plus de carbone que les estimations antérieures, ce qui pourrait accélérer le réchauffement de l’Arctique. Bien que le rythme actuel des émissions de carbone le long de la côte nord-ouest de la Sibérie n’affecte pas sensiblement les niveaux de CO2 dans l’atmosphère mondiale, l’étude montre que ce processus est bien engagé.

Yedoma, un écosystème arctique de steppe et de toundra

La région côtière de l’Arctique, où se trouve la moitié des réservoirs planétaires de carbone terrestre, est en train de subir un réchauffement deux fois supérieur à la moyenne mondiale. Le long des ~7000 km de ligne de côte et plateau continental de l’Arctique Sibérien se trouvent d’énormes réservoirs de permafrost riches en glace et en matière organique, appelé Yedoma par l’origine russe du mot.

Le Yedoma, également appelé Ice Complex dans le domaine scientifique, est un complexe de steppe arctique et de toundra qui se compose de sols rélicts, dont les composants organiques comme le carbone sont restés pratiquement inchangés depuis sa formation à l’ère glaciaire précédente.

Son ancienneté et sa forte teneur en glace en font un matériau très fragile du point de vue géochimique, ce qui rend le carbone organique qu’il contient très facile à décomposer une fois qu’il cesse d’être protégé par le " bouclier thermique " de la glace. Le Yedoma côtier est plus vulnérable à la libération de carbone que d’autres types de permafrost, car non seulement il fait l’objet de l’effondrement thermique vertical, mais il est également affecté par l’effet érosif des vagues, des marées et du vent côtier résultant de l’élévation du niveau de la mer et de la fonte saisonnière.

L’augmentation moyenne de la température globale est amplifiée dans la région arctique, où la quantité de permafrost dégelant chaque été est de plus en plus élevée. Ce processus de dégivrage augmente le transfert du carbone organique de formes inactives (gelées) à formes actives (dégelées). De même, la fonte de l’océan provoque une élévation du niveau de la mer, ce qui aggrave l’impact des vagues et des marées sur le Yedoma côtier.

Par ailleurs, la fonte de la glace du complexe yédomique provoque la déstabilisation mécanique, et par conséquent la subsidence et l’effondrement de ces réservoirs terrestres, qui, dans les deux cas, exposent les vastes gisements de carbone yédomymique. L’intensité avec laquelle se produisent les processus d’effondrement thermique et d’érosion côtière du Yedoma Sibérien est illustrée de façon éclatante par des images satellite de la zone, qui montrent la quantité de matériaux côtiers introduits dans l’océan par son érosion.

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Référence bibliographique:

J. E. Vonk, L. Sánchez-García, B. E. van Dongen, V. Alling, D. Kosmach, A. Charkin , I. P. Semiletov, O. V. Dudarev, N. Shakhova, P. Roos, T.I. Eglinton, A. Andersson y Ö. Gustafsson "Activation of old carbon by erosion of coastal and subsea permafrost in Arctic Siberia" Nature, DOI: 10.1038/nature11392

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