D’autres zones de sol non gelé toute l’année ont commencé à parsemer l’intérieur et le nord-ouest de l’Alaska et continueront de s’étendre en raison du changement climatique, selon de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Institut géophysique Fairbanks de l’Université d’Alaska.
Les scientifiques ont déclaré que la propagation des taliks – des volumes de sol non gelé dans les zones de pergélisol – a des implications majeures pour le mouvement du carbone parmi les organismes, les minéraux et l’atmosphère. Les taliks affecteront également le transfert dans l’eau de matières telles que les nutriments et augmenteront le développement des thermokarsts, des zones de terres englouties formées par le dégel du pergélisol.
Leurs conclusions ont été publiées aujourd’hui dans la revue Géoscience de la nature.
Louise Farquharson, professeure adjointe de recherche, est l’auteur de l’article. Le professeur émérite de géophysique Vladimir Romanovsky, le professeur assistant de recherche Alexander Kholodov et le professeur associé de recherche Dmitry Nicolsky sont co-auteurs. Tous les quatre font partie du laboratoire de pergélisol de l’Institut géophysique. Romanovsky, Kholodov et Nicolsky sont également affiliés à des institutions en Russie.
« Nous sommes dans une phase de transition où nous voyons couramment la formation de taliks, mais nous pouvons également les voir geler si nous avons une année avec peu de neige et des températures hivernales très froides ou un été frais », a déclaré Farquharson. « Après environ 2030, cependant, la température de l’air en été et en hiver se réchauffera suffisamment pour que nous ayons une formation de talik, peu importe ce que fait la neige. »
« Je pense qu’il est important que les gens sachent que ce que nous avons vu jusqu’à présent avec la dégradation du pergélisol à Fairbanks, par exemple, n’est pas un état stable », a-t-elle déclaré. « Le rythme et l’étendue de la dégradation du pergélisol vont probablement s’accélérer à mesure que le développement du talik démarre vraiment. »
Les taliks peuvent se produire à divers endroits : entre le haut du pergélisol et le bas de la couche de gel saisonnier, dans le pergélisol en raison de l’écoulement de l’eau et dans le pergélisol en raison d’événements de dégel antérieurs, comme après le drainage d’un lac. Ils peuvent également traverser toute la colonne de pergélisol là où le pergélisol est mince, souvent en raison de la présence de rivières ou de lacs.
Plus de taliks se formeront dans une zone plus large de l’Alaska à mesure que les températures estivales et hivernales augmenteront et que la profondeur du dégel estival du sol commencera à dépasser la profondeur du gel hivernal.
Les conséquences peuvent inclure, par exemple, le mouvement de la nouvelle eau de matériaux précédemment bloqués dans un sol gelé. Le carbone organique dissous, l’azote dissous et les contaminants comme le mercure pourraient éventuellement se retrouver dans les ruisseaux et les rivières.
Une dégradation progressive du pergélisol créera également des défis pour les nouvelles constructions et l’entretien des bâtiments existants et d’autres infrastructures.
Les scientifiques ont analysé les données de température du sol de 1999 à 2020 recueillies sur des dizaines de sites de l’Alaska dans le réseau de surveillance du laboratoire du pergélisol. Ils ont ensuite sélectionné 54 de ces sites pour étude, couvrant une superficie d’environ 116 000 miles carrés.
Sur les 54, les scientifiques ont observé une congélation incomplète et les premiers stades de formation du talik sur 24 sites au cours de l’hiver 2017-2018, contre trois l’année précédente.
Dans le passé, les taliks étaient principalement associés aux rivières et aux lacs de dégel et dans les zones touchées par les incendies de forêt, qui éliminent la végétation thermiquement protectrice et permettent donc un dégel estival plus profond. Aucun des sites étudiés par l’équipe UAF n’avait été affecté par des perturbations telles que des plans d’eau de surface ou des incendies de forêt.
La formation de talik dans la zone d’étude s’est sérieusement accélérée en 2017-2018 en raison de la température de l’air plus élevée et des chutes de neige supérieures à la moyenne, ont découvert les scientifiques. En raison de ses propriétés isolantes, la neige abondante ralentit le transfert de chaleur du sol vers l’atmosphère, allongeant ainsi le temps nécessaire au sol pour regeler et, dans certains cas, empêchant un regel complet.
La modélisation et les observations de l’équipe de recherche montrent que la formation de talik sur les sites d’étude ne s’est produite que brièvement au cours des 50 à 60 années précédant 2017-2018.
L’équipe écrit également que les évaluations et les projections actuelles sur le dégel du pergélisol sous-estiment l’étendue du dégel car elles n’incluent pas l’impact de la formation généralisée de talik.
Les chercheurs ont prévu que, dans le cadre du scénario d’émissions élevées du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, la formation de talik d’ici 2030 aura commencé sur jusqu’à 70 % de la zone de pergélisol discontinu, quelles que soient les conditions d’enneigement. En 2090, l’épaisseur du talik dans les zones de forêt d’épinettes noires et les écosystèmes plus chauds peut atteindre 40 pieds.
« Notre trajectoire climatique va probablement faire de la formation de talik un moteur important de la dégradation du pergélisol dans la zone de pergélisol discontinu et éventuellement, à mesure que les températures continuent de se réchauffer, dans la zone de pergélisol continu plus au nord », a déclaré Farquharson. « Et pas seulement en Alaska mais aussi dans d’autres régions arctiques. »
« La formation de talik va devenir un mécanisme très important de dégradation du pergélisol », a-t-elle déclaré.
Louise M. Farquharson et al, Formation de talik subaérienne observée dans la zone de pergélisol discontinu de l’Alaska, Géoscience de la nature (2022). DOI : 10.1038/s41561-022-00952-z