Le dégel brutal du pergélisol intensifie les effets du réchauffement sur les émissions de CO₂ du sol

Selon une étude récente publiée dans Géosciences naturellesles scientifiques ont découvert que les émissions de dioxyde de carbone (CO2) du sol sont plus sensibles au réchauffement climatique dans les zones effondrées du pergélisol que dans les zones non effondrées.

Cette étude, basée sur des expériences de réchauffement sur le terrain combinées à une incubation en laboratoire de sols issus d’un échantillonnage à grande échelle, fournit de nouvelles informations sur la rétroaction carbone-climat du pergélisol dans le contexte du réchauffement climatique futur.

Des températures plus chaudes ont entraîné un dégel rapide du pergélisol dans les régions de pergélisol de haute latitude et de haute altitude. Un dégel brutal du pergélisol, connu sous le nom de thermokarst, se produit dans environ 20 % de la région nord du pergélisol, mais cette région stocke environ la moitié de tout le carbone organique souterrain. Ce type de dégel peut restructurer la morphologie de la surface des terres, provoquant des changements brusques dans les propriétés biotiques et abiotiques du sol, susceptibles de modifier considérablement le cycle du carbone des écosystèmes.

Étant donné que les zones thermokarstiques et non thermokarstiques connaissent simultanément un réchauffement continu, une considération importante, mais jusqu’à présent négligée, est de savoir si les effets du réchauffement sur le flux de CO2 du sol pourraient différer entre ces deux formes de relief distinctes.

Pour combler ce manque de connaissances, un groupe de recherche collaboratif dirigé par le professeur Yang Yuanhe de l’Institut de botanique de l’Académie chinoise des sciences a étudié comment la formation de thermokarst influence les réponses des flux de CO2 du sol au réchauffement climatique, en utilisant plusieurs approches.

Dans une expérience de réchauffement bien reproduite menée simultanément dans des zones thermokarstiques et non thermokarstiques, les chercheurs ont découvert que l’augmentation de la libération de CO2 du sol induite par le réchauffement était environ 5,5 fois plus élevée dans les caractéristiques thermokarstiques que dans les reliefs non thermokarstiques adjacents.

Ils ont ensuite analysé plus de 30 facteurs potentiels des effets du réchauffement sur les émissions de CO2 à l’aide d’analyses physicochimiques du sol, de résonance magnétique nucléaire 13C à l’état solide et de séquençage métagénomique. Ils ont constaté que la plus grande réponse au réchauffement était principalement due à la moindre qualité du substrat du sol et à la plus grande abondance de gènes fonctionnels microbiens liés à la décomposition du carbone organique dans les sols affectés par le thermokarst.

De plus, en incubant les sols de six autres sites affectés par le thermokarst le long d’un transect de pergélisol de 550 km, l’équipe a découvert que la formation du thermokarst augmentait considérablement la sensibilité à la température de la libération de CO2, fournissant ainsi une preuve supplémentaire de la réponse plus forte du CO2 du sol au réchauffement dans les paysages thermokarstiques.

« En tant qu’exploration préliminaire de son importance mondiale, en extrapolant la réponse au réchauffement du flux de CO2 du sol à toutes les régions thermokarstiques des hautes terres de l’hémisphère nord, il pourrait y avoir une libération supplémentaire de 0,4 Pg C par an-1 de carbone dans le sol, soit environ un quart de les pertes projetées de carbone dans le pergélisol d’ici la fin du 21e siècle », a déclaré le professeur Yang, auteur correspondant de l’étude.

Cette étude fournit plusieurs éléments de preuve selon lesquels la perte de CO2 dans le sol induite par le réchauffement est plus forte lors de la formation de thermokarst. Ces résultats pourraient aider à projeter avec plus de précision la trajectoire future de la rétroaction carbone-climat du pergélisol.