Dérèglement climatique : les pôles vont libérer des gaz à effet de serre de plus en plus destructeurs.

« Je suis choquée, vraiment choquée », déclare Katey Walter, spécialiste de l’écologie à l’Université de l’Alaska à Fairbanks. Je suis allée en Sibérie, il y a quelques semaines, et je suis maintenant de retour en Alaska. Le pergélisol est en train de fondre rapidement dans tout l’Arctique, des lacs se forment partout, et le méthane en sort en bouillonnant. »

En 2006, dans un article publié par la revue Nature, Katey Walter avait averti que la fonte du pergélisol en Sibérie et l’augmentation des émissions de méthane pourraient accélérer les changements climatiques. Mais même cette chercheuse ne s’attendait pas à un changement aussi rapide. « Les lacs de Sibérie sont cinq fois plus étendus que lorsque je les avais mesurés en 2006. C’est sans précédent. C’est désormais un événement d’importance mondiale, et la dynamique conduisant à une fonte plus importante du pergélisol s’accélère. »

Les changements spectaculaires dans l’océan Arctique ont souvent fait l’actualité au cours des deux dernières années. Il y a eu une énorme augmentation de la fonte de la banquise chaque été, et certains prévoient aujourd’hui que, dès 2030, elle aura complètement disparu en Arctique durant l’été.

Les discussions sur les conséquences de la disparition des glaces sont généralement centrées sur l’ouverture de nouveaux domaines pour le transport maritime et l’exploitation minière, ou sur le sort des ours polaires qui chassent sur la banquise. L’enjeu majeur a beaucoup moins retenu l’attention : un réchauffement de l’Arctique transformera toute la planète, et certaines de ses conséquences potentielles sont rien moins que catastrophiques.

Les changements dans la circulation des courants océaniques pourraient par exemple perturber la mousson d’Asie, où près de deux milliards d’êtres humains comptent sur ces pluies pour cultiver les plantes qui les nourrissent. Comme si cela ne suffisait pas, il est également possible que les rétroactions du dégazement de méthane provenant de la fonte du pergélisol puissent entraîner un emballement climatique.

Le danger tient au fait que si une trop grande quantité de méthane est libérée dans l’atmosphère, le monde sera plus chaud, quoi que nous fassions pour réduire drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre. Des études récentes suggèrent que les émissions provenant de la fonte du pergélisol pourraient être beaucoup plus importantes qu’on ne le pensait. Et bien qu’il soit trop tôt pour en être sûr, certains scientifiques suspectent que ce scénario soit déjà en train de se dérouler : après être restés stables au cours de la dernière décennie, les niveaux de méthane ont commencé à augmenter à nouveau, et ces émissions pourraient provenir du permafrost arctique.

Ce qui est certain, c’est que l’Arctique se réchauffe plus vite que tout autre endroit sur Terre. Alors que la température mondiale moyenne a augmenté de moins de 1 ° C au cours des trois dernières décennies, le réchauffement de l’océan Arctique a été beaucoup plus important, de l’ordre de 3 ° C. Dans certaines zones où les glaces ont disparu, les températures ont augmenté de 5 ° C.

Ce réchauffement intense ne se limite pas à l’océan Arctique. Il s’étend vers le sud, en profondeur dans les terres émergées de la Sibérie, de l’Alaska, du Canada, du Groënland et de la Scandinavie, et y fait fondre la neige, les calottes de glace et de pergélisol. En 2007, la température de l’Arctique nord-américain a été en moyenne plus de 2 ° C supérieure à la moyenne observée de 1951 à 1980, et dans certaines régions de la Sibérie cette augmentation a atteint 3 ° C . En 2008, la température en Sibérie a été de 2 ° C supérieure à la moyenne.

La plupart de ces phénomènes résultent de rétroactions positives provenant de la disparition de la banquise, déclare David Lawrence, du Centre National de Recherche Atmosphérique à Boulder, Colorado. Ses études de modélisation montrent que pendant les périodes de forte diminution de la banquise, le réchauffement s’étend à quelques 1500 kilomètres à l’intérieur des terres. « Si la banquise continue à se réduire rapidement au cours des prochaines années, le réchauffement des terres arctiques et le dégel du pergélisol vont vraisemblablement accélérer », précise-t-il.

Les changements dans la configuration des vents pourraient accélérer encore le réchauffement. « La diminution de la banquise durant l’été implique que plus de chaleur soit absorbée par l’océan. Elle est ensuite restituée dans l’atmosphère au début de l’hiver. Ceci modifie la configuration des vents et favorise la perte supplémentaire de banquise », indique James Overland, un océanographe au Pacific Marine Environmental Laboratory de Seattle. « La grande question, potentiellement, c’est que nous pourrions avoir maintenant une rétroaction positive entre le régime des vents dans l’atmosphère et la diminution de la banquise. »

De fait, l’évolution des vent pourrait aussi être à l’origine de certains épisodes de froid et de neige en Amérique du Nord et en Chine au cours des derniers hivers, note M. Overland. Les flux inhabituels d’air chaud entre la Sibérie et le pôle ont repoussé l’air froid vers le sud dans d’autres parties de la région.

Ce réchauffement rapide de l’Arctique indique qu’une hausse de la température mondiale de 3 ° C, probable durant ce siècle, pourrait se traduire par un réchauffement de 10 ° C dans le Grand Nord. Le Pergélisol risquerait fondre sur plusieurs centaines de mètres de profondeur.

C’est là que ce phénomène devient d’importance mondiale. L’Arctique n’est pas seulement un miroir réfléchissant en train de se craqueler, c’est également un énorme réservoir de carbone et de méthane, emprisonnés dans les sols gelés et les formations de glaces sous marines.

Un quart de la superficie des terres de l’hémisphère nord est faite de pergélisol, un sol gelé en permanence. Par endroits, le permafrost profond, qui s’est formé au cours de la dernière glaciation, lorsque le niveau de la mer était beaucoup plus bas, s’étend loin dans l’océan, sous les fonds marins. De vastes zones de permafrost ont déjà commencé à fondre, entraînant une érosion rapide, la déformation de routes et de pipelines, l’effondrement de bâtiments et l’apparition de forêts « ivres » aux arbres penchés.

Le véritable problème tient au fait que le pergélisol contient du carbone organique sous forme de plantes et d’animaux morts depuis des temps immémoriaux. Certains animaux, y compris le mammouth, y sont restés gelés durant des dizaines de milliers d’années. Lorsque le pergélisol fond, une grande partie de ce carbone est susceptible d’être relâché dans l’atmosphère.

Nul ne sait exactement combien de carbone est enfermé dans le pergélisol, mais il semble qu’il y en ait beaucoup plus que nous ne le pensions. Une étude internationale dirigée en 2008 par Edward Schuur de l’Université de Floride a doublé les estimations précédentes de la teneur en carbone du pergélisol, avec un chiffre d’environ 1600 milliards de tonnes - soit environ un tiers de l’ensemble du carbone présent dans les sols du monde entier et deux fois plus que dans l’atmosphère.

M. Schuur estime que 100 milliards de tonnes de carbone pourraient être libérés par le dégel au cours de ce siècle, selon les scénarios de base. Si ce dégazement se produisait sous forme de méthane, l’effet de réchauffement serait l’équivalent de 270 années d’émissions de dioxyde de carbone aux niveaux actuels. « C’est une sorte de bombe à retardement au ralenti », prévient-il.

L’est sibérien, dont le permafrost est vieux de 40 000 ans, est une région particulièrement sensible. Elle contient à elle seule 500 milliards de tonnes de carbone, explique Philippe Ciais, co-président du Global Carbon Project, un réseau de recherche et d’analyse du cycle du carbone. La région Est de la Sibérie a connu par moment des températures de 7 ° C plus chaudes que la normale au cours de l’été 2007, précise-t-il.

L’augmentation de la température provoque une fonte saisonnière de la couche supérieure du sol à des niveaux plus profonds que la normale. Les microbes peuvent alors briser toute la matière organique présente dans la couche en train de dégeler, libérant non seulement du carbone, mais produisant également de la chaleur qui renforce la fonte en profondeur. La chaleur résultant de la décomposition est une autre rétroaction positive qui permettra d’accélérer la fonte, note M. Ciais.

De plus, si la profondeur de la fonte durant l’été est supérieure à celle de la recongélation durant l’hiver, il se forme alors une couche de sol non gelé en permanence, connue sous le nom de Talik, qui est prise en sandwich entre le pergélisol et la couche superficielle gelée. « Les Taliks permettent à la température de monter plus rapidement dans le sol, accélérant le dégel du permafrost sur le long terme », explique M. Lawrence.

Le carbone libéré par la fonte du pergélisol peut entrer dans l’atmosphère soit sous la forme de dioxyde de carbone, soit de méthane, qui est un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant, pour une quantité équivalente. Si la matière organique se décompose dans des environnements pauvres en oxygène comme le sont typiquement les sols marécageux et les lacs de ces régions, il se forme alors plus de méthane.

Les chercheurs ont étudié la région marécageuse de Stordalen dans le nord de la Suède depuis des décennies. La fonte du pergélisol y est rapide et, alors que l’humidité s’accroît, une quantité de plus en plus importante de méthane est libérée dans l’atmosphère, déclare Torben Christensen de l’Université de Lund en Suède. C’est le futur pour la plupart du permafrost de l’hémisphère nord, prévoit-il.

Ce ne sont pas seulement les zones marécageuses qui posent problème. Dans les zones basses, la perte de volume induite par la fonte des glaces du pergélisol, conduit à l’effondrement du sol et à la formation par l’eau de fonte de lacs thermokarst.

Les observations par satellites indiquent que le nombre et la superficie de ces lacs croissent de plus en plus. Comme le montrent les travaux réalisés par M. Walter et d’autres chercheurs, ils pourraient donc être une source importante de méthane.

Toutes ensembles, ces recherches les plus récentes dressent un tableau inquiétant. Étant donné que les modèles existants ne tiennent pas compte des effets de rétroaction, tels que la chaleur produite par la décomposition, le pergélisol pourrait fondre beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait généralement. « Au lieu de disparaître en 500 ans, le pergélisol le plus profond pourrait disparaître en 100 ans », indique M. Ciais.

Le pergélisol n’est pas la seule source de méthane dans l’Arctique. Les sédiments océaniques peuvent être riches en hydrates de méthane, une forme de glace contenant du méthane qui y est piégé. Les énormes quantités d’hydrate de méthane que l’on estime se trouver dans les fonds de l’océan Arctique sont particulièrement préoccupantes. En raison de la froideur de ces eaux, les hydrates de méthane se trouvent plus près de la surface que dans la plupart des autres régions du monde. Ces dépôts sont donc beaucoup plus vulnérables au réchauffement des eaux de surface.

Juergen Mienert, de l’Université de Tromso en Norvège, qui a analysé les dernières éruptions des hydrates de méthane de l’Arctique, explique que les conditions actuelles sont similaires de façon inquiétante à celles qui ont existé par le passé, lorsque les eaux ayant subi un réchauffement ont pénétré les sédiments, ce qui déclenche la libération des hydrates. « Le réchauffement de la planète provoquera plus de rejets », dit-il.

Bien que la réduction de la superficie de la banquise en mai 2007 ait fait les gros titres, certains chercheurs affirment que ce qui est vraiment effrayant, c’est la hausse des niveaux de méthane qui a été enregistrée simultanément. Alors que le niveau de méthane dans l’atmosphère avait plus que doublé depuis l’époque pré-industrielle, depuis à peu près une dizaine d’années il y avait eu peu de changements.

Puis, en 2007, plusieurs millions de tonnes de méthane supplémentaires sont entrées mystérieusement dans l’atmosphère. L’analyse détaillée des capteurs de méthane dans le monde donne à penser qu’une grande partie de celui-ci provenait du Grand Nord. M. Ciais indique qu’il semble que la plus grande source de méthane ait été le permafrost sibérien.

Ce phénomène donne encore lieu a controverses. Matt Rigby, chercheur au Center for Global Change Science du Massachusetts Institute of Technology, qui a analysé cette augmentation brusque de méthane, indique que nous ne pouvons pas encore affirmer que ce sont les émissions provenant de la fonte du pergélisol qui aient le plus contribué à cette hausse. « Mais 2007 a été exceptionnellement chaude en Sibérie, et nous nous attendions à une augmentation des émissions lorsque la température augmente », ajoute-t-il.

Cette hausse pourrait être un phénomène isolé - ou l’amorce de quelque chose d’important. « Une fois que ce processus a commencé, il pourrait bientôt devenir irréversible », explique M. Ciais.

Mme Walter est du même avis. A l’heure actuelle, elle estime que seulement quelques dizaines de millions de tonnes de méthane sont émises. « Mais il y a des dizaines de milliards de tonnes potentiellement disponibles pour être relâchées. » Et plus le réchauffement s’accélère, plus les émissions augmentent.

Le risque le plus inquiétant de tous est celui d’un emballement de l’effet de serre. Le carbone stocké dans le Grand Nord a le potentiel d’accroître la température de 10 ° C ou plus. Si le réchauffement de la planète provoque la libération dans l’atmosphère d’une plus grande quantité de gaz à effet de serre, ces émissions augmenteront encore plus le réchauffement et les émissions de carbone dans l’atmosphère. Finalement, ce processus de rétroaction se poursuivrait, même si nous avions réduit à zéro nos émissions à effet de serre. Une fois atteint ce point, le changement climatique serait alors hors de contrôle.