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dimanche 7 mai 2017

Un tour complet du pergélisol

Le pergélisol représente un important risque climatique qui est, de par sa nature, difficilement quantifiable. Son dégel va relâcher d'importantes quantités de gaz à effet de serre : du CO2 et du méthane. Le méthane qui possède un très puissant et rapide potentiel de réchauffement, s'oxyde en CO2 au fil des ans. Ce pergélisol est congelé depuis environ 300 000 ans.

On distingue  le pergélisol sous-marin et le pergélisol terrestre. Nous avons vu le pergélisol sous-marin dans cet article. Il ne représente apparemment plus un risque aussi élevé ou imminent que lorsqu'on le surnommait "la bombe méthane". Mais il faut continuer de l'étudier et le surveiller de près.

Le pergélisol (terrestre) couvre un cinquième de la surface du globe, principalement en Arctique. Il y en a un peu en Antarctique et aussi en altitude en-dessous de certains glaciers. Il est qualifié de pergélisol s'il reste gelé pendant deux années de suite ou plus.

Si le pergélisol représente un important risque climatique, c'est qu'il contient beaucoup de matière organique de source végétale qui, en se  décomposant, émet du méthane quand il n'y a pas d'oxygène disponible pendant la décomposition (comme en milieu humide), ou qui émet du CO2 quand de l'oxygène est disponible pour la décomposition (à l'air libre). La décomposition est faite par des milliards de milliards de bactéries, il faut le rappeller.

Plusieurs articles au sujet du pergélisol et du méthane sont parus depuis quelques mois. Commençons par celui-ci :

7 000 imposantes bulles de méthane dans le sol Sibérien prête à exploser (en Anglais).
Quand des hydrates de méthane explosent, ça laisse parfois des cratères semblables à celui-ci. Il paraît qu'il y aura bientôt des cratères similaires dans l’Arctique canadien et en Alaska car la Sibérie se réchauffe plus rapidement.
Le méthane se retrouve sous deux formes : à l'état de bulles de gaz ou contenu dans de complexes cages de glace que l'on appelle hydrate de méthane, c'est la glace qui brûle. Ces hydrates de méthane se forment sous haute pression (profondément dans l'océan ou le sol) et/ou s'il fait assez froid, et donc même dans le pergélisol terrestre.

On considère que les cratères comme celui ci-dessus sont causés par des hydrates de méthane. Car quand ceux-ci fondent, ils explosent pour occuper 168 fois leurs volume : 1 mètre cube devient donc 168 mètres cubes en un instant, ce qui est plutôt explosif.

Aussi, ce gaz s'enflamme facilement, après tout, c'est du gaz naturel. Sur des lacs gelés en Arctique, on repère des bulles de méthane sous la glace, on la perce en mettant le feu et VOUF!
Nous le savons, le méthane est un très puissant gaz à effet de serre. Il est 150 fois plus puissant que le CO2 lors de ses 10 premières années dans l'atmosphère, ça tombe à 84 fois le CO2 après 20 ans et 34 fois après 100 ans. Au fil du temps, le méthane se dégrade en CO2, rien pour améliorer notre sort. À voir ces chiffres,  on comprend facilement pourquoi on doit redouter le méthane.

Autre différence notable avec le CO2, l'action "effet de serre" du méthane se produit instantanément alors que ça prend une décennie avant que le CO2 n'atteigne son plein potentiel de réchauffement après avoir été émis dans l'atmosphère.

Un autre article : Un important dégel de pergélisol documenté au Canada laisse prévoir d'importantes émissions de carbone (en Anglais)

Une étude montre que 135 000 km/2 de pergélisol se détériore rapidement dans le Nord-Ouest Canadien. Il faut rappeller que les gaz à effet de serre devraient s'échapper plutôt lentement ; le dégel du pergélisol prend un certain temps et il tend a regeler lors des hivers, mais ceux-ci sont de moins en mois rigoureux.
La fonte du pergélisol altère le paysage sur de grandes distances.
À mesure que le pergélisol se désintègre, de grande quantités de boues riches en carbone sont envoyées dans les cours d'eau. La dégradation du pergélisol s'intensifie et provoque des glissements de terrain qui vont étouffer la vie dans les lacs et rivières et jusque dans l'Arctique.

De pareils changements s'opèrent aussi en Alaska, en Sibérie et en Scandinavie : le sol se dérobe.
Quand le pergélisol dégèle.
Encore une fois, c'est "plus que prévu", 20% de plus... On prévoit, selon cette étude en Anglais que "4 millions de kilomètres carrés de sol gelé pourraient être perdus pour chaque degré supplémentaire de réchauffement. Actuellement, le permafrost couvre une surface de 15 millions de km²" source Global-Climat.

Dans cet article en Anglais, on précise entre autres choses qu'il est très difficile de savoir quel pourcentage du pergélisol sera émis en gaz à effet de serre et même vers quel type de gaz ils seront décomposés. Donc, impossible de formuler des estimations valables sur le réchauffement subséquent.
C'est le moment de vous rappeler que l'Arctique se réchauffe au moins 2 fois plus rapidement que le reste de la surface du globe.
En Sibérie, c'est presque l'enfer que l'on peut contempler sous le pergélisol qui y dégèle avec une rapidité extraordinaire comparé au Canada ou à l'Alaska. C'est ce que dit cet article en Anglais d'où l"image ci-dessous a été tirée.

"L'entrée vers le monde souterrain" comme le nomme les (rares) habitants locaux. Au fond de cet effondrement de pergélisol en Sibérie, on y trouve une forêt millénaire.
On voit sur cette carte à quel point il a fait chaud en Sibérie (zone rouge sombre à droite) durant la période Janvier-Mars 2017.
2017 est la 4e année de suite de chaleur hivernale excessive pour cette partie du monde (en Anglais).
Dans le cercle arctique, il y a à peine 20 ans, les forêts étaient encore très généralement enneigées fin avril. De nos jours, les forêts flambent... incroyable! Robert Scribbler raconte l'invraisemblable dans cet article en Anglais. C'est un autre indicateur qui montre à quel point l'Arctique se réchauffe rapidement.

Cette étude scientifique (en Anglais) menée par des scientifiques du Laboratoire national Lawrence Berkeley du Département de l'énergie (Berkeley Lab), estime que les sols pourraient libérer beaucoup plus de CO2 que prévu dans l'atmosphère alors que le climat réchauffe.

Les scientifiques ont découvert qu'en réchauffant la surface du pergélisol et en profondeur jusqu'à 100 cm, sur 3 points de mesure on observe une augmentation du taux des émissions de CO2 de 34% à 37% par rapport a du pergélisol non-chauffé. Beaucoup de CO2 émis trouvait son origine dans les couches plus profondes, ce qui indique une plus grande sensibilité au réchauffement des couches profondes (celles qui vont dégeler plus tard).

Les résultats démontrent qu'il y a potentiellement une vaste incertitude en ce qui concerne les prévisions climatiques (pour la fin du siècle). Le taux d'émission de CO2 pourrait dépasser de 30% les émissions humaines. Les prévisions (du GIEC) estimaient que les sols pourraient se réchauffer de 4°C. Ce qui laisse présager d'importantes émissions de gaz à effet de serre venant du pergélisol qui pourraient facilement faire grimper la température de 2°C supplémentaire pour très possiblement dépasser les cataclysmiques 6°C de réchauffement et répandre combien de milliers de térajoules de chaleur dans les océans...

     Le pergélisol Antarctique

Le pergélisol de l'Antarctique commence aussi à dégeler, mais seulement 25% de l'Antarctique est recouvert de pergélisol (environ 3 500 000km2), il n'y a pas de pergélisol sous la glace en Antarctique. Le pergélisol se retrouve principalement dans les "Dry Valleys" (vallées sèches) près de la côte de la mer de Ross. 
Photo : Mike White
Ce pergélisol fond pour une raison hors de l'ordinaire : une diminution de la couverture nuageuse y fait augmenter le niveau d'ensoleillement et c'est cet ensoleillement supplémentaire qui fait fondre le pergélisol dans les "Dry Valleys" comme l'explique cet article en Anglais.
2010, 2011, 2012. Le retrait du pergélisol sur la falaise est évident.
Levy (l'auteur de l'étude) a documenté à l'aide d'un instrument LIDAR et de séquences photographiques un retrait rapide de la glace au sol dans la vallée de Garwood ; des taux de dégel comparables aux taux de dégel les plus faibles observés sur les côtes de l’Arctique ainsi qu'au Tibet.

En conclusion, le pergélisol dégèle presque partout. Les estimations de la contribution au réchauffement global du CO2 et du méthane qui s'échappent du pergélisol varient beaucoup pour l’horizon 2100 pour lequel on prévoit déjà 3°C à 6°C.

On commence à faire des études pointues à ce sujet. Ceci dit, le CO2 et le méthane émis par le pergélisol (terrestre) pourrait ajouter 1°C à 2°C de réchauffement sans sombrer dans l'exagération. 
Pour chaque degré de réchauffement ajouté par les gaz à effet de serre, l'accroissement de la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère augmente assez pour doubler le réchauffement dû aux seuls gaz à effet de serre.
     Mis à jour le 9 mai 2017

Je viens de lire cet article en Anglais dont le titre est : Nous savions tous que ça approchait : Le sol de l'Alaska relâche du CO2 dans l'atmosphère

Une nouvelle étude publiée dans le "Proceedings of the National Academy of Sciences" suggère que le pergélisol dans le Nord relâche dans l'atmosphère une quantité croissante de CO2 à mesure qu'il fond en été et est incapable de regeler en hiver comme auparavant.
Sur une grande région, nous observons un accroissement substantiel de la quantité de CO2 qui s'échappe à l'automne (quand le sol est le plus chaud suite à l'été). Nous savions tous que ça allait arriver, mais je suis étonné qu'on puisse le constater dès maintenant.
Roisin Commane, scientifique de l'atmosphère, Harvard, et auteur principal de l'étude.
     Boucle à rétroaction positive

Plus le pergélisol va relâcher des gaz à effet, plus cela va accroître le réchauffement et plus cela fera dégeler plus de pergélisol qui émettra encore plus de gaz à effet de serre causant encore plus de réchauffement.

Nous aurions vraiment dû agir plus tôt...