Dans la région la plus septentrionale de la terre, le pergélisol arctique fond à un rythme accéléré. Pendant plus d’une décennie, une équipe internationale de chercheurs de l’ETH Zurich, de l’Université d’Alaska Fairbanks et du Centre aérospatial allemand a observé des marques topographiques de pock – de grandes dépressions appelées «effondrements de dégel rétrogressifs». Les affaissements se produisent lorsque des couches de sol gelées en permanence (pergélisol riche en glace) fondent, laissant les pentes arctiques vulnérables aux glissements de terrain. Les glissements de terrain signalent un risque de libération potentielle de carbone qui a été stocké dans le pergélisol pendant des dizaines de milliers d’années.
Risque de libération de carbone organique
Leurs conclusions, récemment publiées dans la revue European Geosciences Union La Cryosphère, révèlent des changements substantiels dans la topographie de la péninsule sibérienne de Taymyr, dans le nord de la Russie. Les résultats de l’étude révèlent une forte augmentation de 43 fois de l’activité d’affaissement de dégel rétrogressif et une augmentation de 28 fois de la mobilisation du carbone. L’augmentation coïncide également avec une vague de chaleur extrême qui s’est produite dans le nord de la Sibérie en 2020, au cours de laquelle les températures auraient atteint 38 degrés Celsius (plus de 100 degrés Fahrenheit), des températures record pour la région arctique.
« La forte augmentation de l’activité de dégel due à la canicule sibérienne montre que la mobilisation du carbone des sols de pergélisol peut réagir de manière brusque et non linéaire à l’augmentation des températures », affirme l’auteur principal de l’article, Philipp Bernhard, Institut d’ingénierie environnementale, ETH Zurich.
Mesurer les changements du pergélisol arctique
À l’aide de données satellitaires, l’équipe de recherche a pu développer une nouvelle méthode pour quantifier la mobilisation du carbone dans le sol du pergélisol. Il n’existe actuellement aucune autre méthode à grande échelle qui mesure, à un niveau aussi élevé de résolution spatiale et verticale, les changements dans les régions de pergélisol. Cette méthode permet aux chercheurs de fournir une estimation plus précise de l’état du cycle du carbone au bilan mondial du carbone.
S’appuyant sur une étude antérieure sur le terrain et en vol menée dans le delta du fleuve Mackenzie au Canada, les chercheurs ont recueilli des données de pré-étude qu’ils ont ensuite utilisées pour comparer et analyser avec des données acquises par satellite sur la même région. Depuis 2010, le Centre aérospatial allemand exploite une mission satellite innovante utilisant un radar à ouverture synthétique à passage unique, la mission TanDEM-X, pour collecter des données d’élévation tridimensionnelles sur la surface de la Terre. En plus des données radar, à partir de 2015, les chercheurs ont analysé les données obtenues à partir des satellites optiques Sentinel-2 déployés dans le cadre de la mission d’observation de la Terre de l’Agence spatiale européenne, le programme Copernicus, en mettant l’accent sur le paysage arctique.
Partie négligée du cycle du carbone arctique
La péninsule de Taymyr en Sibérie, comme de nombreuses régions de l’Arctique, est une région éloignée et presque inaccessible, ce qui fait des études scientifiques sur le terrain une opération difficile, voire impossible. Les conclusions de cette étude indiquent; cependant, les vagues de chaleur estivales et le réchauffement des régions arctiques posent un risque environnemental important qui mérite d’être surveillé.
Le pergélisol arctique renfermerait environ 1,5 billion de tonnes métriques de carbone organique, soit environ deux fois plus que ce qui est actuellement contenu dans l’atmosphère. Bernhard convient que les risques potentiels associés à ce type de mobilisation du carbone sont « une composante majeure, mais largement négligée, du cycle du carbone arctique ». L’équipe de recherche prévoit que la télédétection par satellite sera un outil indispensable pour la surveillance continue de la mobilisation du carbone résultant de la fonte du pergélisol dans l’Arctique.
Philipp Bernhard et al, Mobilisation accélérée du carbone organique à partir des affaissements de dégel rétrogressifs dans le nord de la péninsule de Taymyr, La Cryosphère (2022). DOI : 10.5194/tc-16-2819-2022
Philipp Bernhard et al, Cartographie des effondrements de dégel rétrogressifs à l’aide d’observations TanDEM-X à passage unique, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing (2020). DOI : 10.1109/JSTARS.2020.3000648