Le permafrost de Yedoma : une immense source de méthane insoupçonnée
Le méthane s’échappe des pergélisols arctiques de Yedoma situés en haute altitude et dans des quantités plusieurs fois supérieures à celles des régions situées plus au nord. Les émissions n’ont été découvertes que récemment par des chercheurs et ne sont pas encore prises en compte dans les modèles climatiques actuels.
L’énorme quantité de carbone stockée dans le pergélisol, qui est de plus en plus libérée dans l’atmosphère à mesure que le réchauffement climatique s’accélère, inquiète depuis longtemps les climatologues. Une équipe de recherche dirigée par l’Université d’Alaska Fairbanks a découvert que le pergélisol sec du Yedoma, considéré jusqu’à présent comme un puits de carbone, libère d’énormes quantités de méthane, bien plus que les zones humides situées plus au nord, par exemple.
Dans leur étude publiée en juillet dans Nature Communications, les chercheurs, dirigés par Katey Walter Anthony, professeur de limnologie à l’université de Fairbanks, font état d’émissions de méthane inattendues en provenance du Yedoma des hautes terres. Sur l’un des sites étudiés, à quelques kilomètres au nord-ouest de Fairbanks, les émissions annuelles mesurées étaient 240 fois plus élevées que celles des hautes terres situées plus au nord, 70% des émissions étant émises en hiver.
« Je marchais dans la forêt, à travers les bouleaux et les épicéas, il y avait du méthane qui sortait du sol dans un courants grand et fort ».
Katey Walther Anthony
Le yedoma est un type particulier de pergélisol que l’on trouve dans les régions arctiques de l’Alaska, du Canada et de la Sibérie et qui peut atteindre 50 mètres d’épaisseur. Il se caractérise par une forte teneur en matières organiques déposées au cours du Pléistocène et contient une quantité inhabituellement élevée de glace, entre 50 et 90 % de son volume. Les sols de Yedoma ne couvrent que trois pour cent de la région du pergélisol, mais contiennent plus de 25 pour cent du carbone total stocké dans les sols du pergélisol du Nord. En raison de leur teneur élevée en carbone, ces sols sont considérés comme une source importante de méthane et de dioxyde de carbone, des gaz à effet de serre qui pourraient être libérés en plus grande quantité si le réchauffement de la planète se poursuit.
L’analyse radiocarbone a également révélé que le carbone des bulles de méthane échantillonnées, âgé d’environ 6650 ans, était des milliers d’années plus vieux que le carbone précédemment observé par les chercheurs dans les hautes terres.
« C’est un paradigme complètement différent de ce que l’on pensait jusqu’à présent du méthane », a déclaré le professeur Walther Anthony dans un communiqué de presse de l’université.
La découverte du professeur Walther Anthony et de son équipe est préoccupante, car le méthane est un gaz à effet de serre 25 à 34 fois plus puissant que le dioxyde de carbone et parce que les modèles climatiques actuels, qui ne sont pas de bon augure, ne tiennent pas encore compte de cette source d’émissions. En effet, les modèles climatiques actuels ne tiennent pas compte de l’effet de serre, mais partent du principe que les toundras et les forêts boréales situées à des altitudes plus élevées n’émettent que de très faibles quantités de méthane dans l’atmosphère, voire qu’elles jouent le rôle de réservoir de méthane.
Jusqu’à présent, on pensait que le méthane s’échappait surtout des zones humides. Les sols saturés d’eau contiennent peu d’oxygène, ce qui favorise les micro-organismes producteurs de méthane. Les chercheurs ont donc été surpris de mesurer des émissions plus élevées sur certains des sites les plus secs et bien drainés de l’étude.
Taliks comme source de méthane
Le professeur Walther Anthony et son équipe ont identifié 26 sites émetteurs de méthane en Alaska, dans des forêts sèches d’altitude, des prairies et la toundra. Pendant trois ans, tout au long de l’année, l’équipe de recherche a mesuré les émissions de méthane sur 1 200 sites et n’en a trouvé que trois qui n’en émettaient pas.
Ces régions sont caractérisées par des collines de thermokarst, un signe de dégel du permafrost : là où la glace du sol dégèle, des parties du sol s’affaissent, laissant des collines coniques qui peuvent atteindre quatre à six mètres de haut.
L’équipe de recherche a découvert que le méthane s’échappe principalement des « taliks », des zones de sol non gelé en permanence dans les régions de permafrost.
Les taliks se forment souvent sous les lacs ou les rivières qui isolent le sol et empêchent le gel complet. Ils jouent un rôle important dans le cycle hydrologique des régions de pergélisol et peuvent également avoir un impact sur la stabilité du pergélisol, car ils peuvent stocker de la chaleur et favoriser le dégel des sols gelés environnants.
Les taliks relativement chauds permettent aux micro-organismes du sol de décomposer le carbone et de produire du méthane même en hiver. L’équipe d’auteurs part du principe que les taliks ont modifié le paysage arctique des hautes terres au cours du XXe et XXIe siècles. Peut-être le XXIIe siècle.
« Partout où le Yedoma des hautes terres forme un talik, nous pouvons nous attendre à une forte source de méthane, en particulier en hiver », a déclaré le professeur Walther Anthony. « Cela signifie que la rétroaction du carbone du permafrost au cours de ce siècle sera beaucoup plus importante que ce que l’on pensait auparavant ».
Risque accru d’incendies de forêt – le méthane renforce le cercle vicieux
Le méthane qui s’échappe des zones de pergélisol n’a pas seulement un impact sur le réchauffement de l’atmosphère, il augmente également la probabilité et la propagation des incendies. Une équipe de recherche chinoise a déjà signalé en 2020 , dans une étude publiée dans Nature Scientific Reports, un risque potentiellement plus élevé d’incendies de forêt et de toundra en raison de l’auto-inflammation spontanée de ce gaz facilement combustible. Ces incendies libèrent à leur tour de grandes quantités de carbone et de chaleur, ce qui renforce encore l’effet de serre. De plus, les pergélisols concernés dégèlent plus rapidement, ce qui triple le taux de métabolisme des micro-organismes producteurs de méthane. Cela entraîne une augmentation significative de la libération dans l’atmosphère de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d’azote. De plus, les incendies affectent les conditions d’eau et de chaleur dans les zones de pergélisol, réduisent l’albédo de surface et approfondissent la couche active du sol, ce qui accélère la perte de carbone organique et de nutriments. Au total, il faut plus d’un siècle à l’écosystème pour se rétablir complètement après un incendie.
Avec la découverte que les sources de méthane dans le Yedoma des hautes terres avec des collines thermokarstiques, qui avaient été négligées jusqu’à présent, sont parmi les plus fortes émissions de méthane des écosystèmes terrestres arctiques, nous devrons probablement nous attendre à ce que les prévisions actuelles d’augmentation de la température mondiale soient revues à la hausse. Dans tous les cas, ces connaissances contribueront à améliorer les modèles climatiques.
Julia Hager, Polar Journal AG
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