Des chercheurs découvrent une source de méthane d’une ampleur inattendue dans un paysage méconnu

Lorsque Katey Walter Anthony a entendu des rumeurs selon lesquelles du méthane, un puissant gaz à effet de serre, se formait sous les pelouses des habitants de Fairbanks, elle a failli ne pas y croire.

« Je l’ai ignoré pendant des années parce que je pensais : « Je suis limnologue, le méthane est dans les lacs » », a-t-elle déclaré.

Mais lorsqu’un journaliste local a contacté Walter Anthony, professeur de recherche à l’Institut d’ingénierie du Nord de l’Université d’Alaska Fairbanks, pour inspecter le sol en forme de lit d’eau d’un terrain de golf voisin, elle a commencé à y prêter attention. Comme d’autres à Fairbanks, ils ont allumé des « bulles de gazon » et ont confirmé la présence de méthane.

Puis, lorsque Walter Anthony a observé les sites voisins, elle a été choquée de constater que le méthane ne sortait pas seulement d’une prairie. « J’ai traversé la forêt, les bouleaux et les épinettes, et j’ai vu du méthane sortir du sol en gros et puissants courants », a-t-elle déclaré.

« Nous venons avait « Pour étudier cela davantage », a déclaré Walter Anthony.

Grâce au financement de la National Science Foundation, elle et ses collègues ont lancé une étude complète des écosystèmes des zones arides de l’intérieur et de l’Arctique de l’Alaska pour déterminer s’il s’agissait d’une particularité ponctuelle ou d’un problème imprévu.

Leur étudepublié dans la revue Nature Communications En juillet dernier, des chercheurs ont signalé que les paysages de hautes terres libéraient certaines des émissions de méthane les plus élevées jamais observées parmi les écosystèmes terrestres du Nord. De plus, le méthane était constitué de carbone plus vieux de plusieurs milliers d’années que ce que les chercheurs avaient observé jusqu’à présent dans les environnements de hautes terres.

« C’est un paradigme totalement différent de la façon dont chacun pense au méthane », a déclaré Walter Anthony.

Étant donné que le méthane est 25 à 34 fois plus puissant que le dioxyde de carbone, cette découverte suscite de nouvelles inquiétudes quant au potentiel du dégel du pergélisol à accélérer le changement climatique mondial.

Ces résultats remettent en cause les modèles climatiques actuels, qui prédisent que ces environnements seront une source insignifiante de méthane, voire un puits, à mesure que l’Arctique se réchauffe.

En règle générale, les émissions de méthane sont associées aux zones humides, où les faibles niveaux d’oxygène dans les sols saturés en eau favorisent les microbes qui produisent le gaz. Pourtant, les émissions de méthane dans les sites bien drainés et plus secs de l’étude étaient dans certains cas plus élevées que celles mesurées dans les zones humides.

Cela était particulièrement vrai pour les émissions hivernales, qui étaient cinq fois plus élevées à certains sites que les émissions des zones humides du Nord.

Creuser à la source

« J’avais besoin de prouver à moi-même et à tout le monde que ce n’était pas un problème de terrain de golf », a déclaré Walter Anthony.

Elle et ses collègues ont identifié 25 sites supplémentaires dans les forêts sèches des hautes terres d’Alaska, les prairies et la toundra et ont mesuré le flux de méthane dans plus de 1 200 endroits tout au long de l’année pendant trois ans. Les sites comprenaient des zones à forte teneur en limon et en glace dans leurs sols et des signes de dégel du pergélisol connus sous le nom de monticules thermokarstiques, où le dégel de la glace au sol provoque l’affaissement de certaines parties du sol. Cela laisse derrière lui un motif de collines coniques et de tranchées encaissées ressemblant à une « boîte à œufs ».

Les chercheurs ont découvert que tous les sites, sauf trois, émettaient du méthane.

L’équipe de recherche, qui comprenait des scientifiques de l’Institut de biologie arctique et de l’Institut géophysique de l’UAF, a combiné des mesures de flux avec un éventail de techniques de recherche, notamment la datation au radiocarbone, les mesures géophysiques, la génétique microbienne et le forage direct dans les sols.

Ils ont découvert que des formations uniques appelées taliks, où de vastes poches de sol enfoui restent non gelées toute l’année, étaient probablement responsables des rejets élevés de méthane.

Ces refuges hivernaux chauds permettent aux microbes du sol de rester actifs, de se décomposer et de respirer du carbone pendant une saison où ils ne contribueraient normalement pas aux émissions de carbone.

Selon Walter Anthony, les taliks des hautes terres sont une nouvelle source d’inquiétude pour les scientifiques en raison de leur potentiel à augmenter les émissions de carbone du pergélisol. « Mais tout le monde pense aux émissions de dioxyde de carbone associées, pas au méthane », a-t-elle déclaré.

L’équipe de recherche a souligné que les émissions de méthane sont particulièrement élevées dans les sites où se trouvent des gisements de Yedoma datant du Pléistocène. Ces sols contiennent d’importantes réserves de carbone qui s’étendent sur des dizaines de mètres sous la surface du sol. Walter Anthony soupçonne que leur forte teneur en limon empêche l’oxygène d’atteindre les sols profondément dégelés des taliks, ce qui favorise à son tour les microbes producteurs de méthane.

Selon Walter Anthony, ce sont ces gisements riches en carbone qui font de leur nouvelle découverte une préoccupation mondiale. Même si les sols de Yedoma ne couvrent que 3 % de la région du pergélisol, ils contiennent plus de 25 % du carbone total stocké dans les sols du pergélisol du nord.

L’étude a également révélé, grâce à la télédétection et à la modélisation numérique, que des monticules thermokarstiques se développent dans le domaine panarctique de Yedoma. Leurs taliks devraient se former massivement d’ici le 22e siècle avec le réchauffement continu de l’Arctique.

« Partout où il y a des Yedoma de haute altitude qui forment un talik, nous pouvons nous attendre à une forte source de méthane, surtout en hiver », a déclaré Walter Anthony.

« Cela signifie que la rétroaction du carbone du pergélisol sera beaucoup plus importante au cours de ce siècle que quiconque ne l’aurait imaginé », a-t-elle déclaré.