Anomalie arctique : exploration scientifique des émissions inattendues de carbone

Le ruissellement de l’un des plus grands fleuves d’Amérique du Nord entraîne d’intenses émissions de dioxyde de carbone dans l’océan Arctique.

Lorsqu’il s’agit d’influencer le changement climatique, le plus petit océan du monde pèse lourd. On estime que les eaux froides de l’Arctique absorbent jusqu’à 180 millions de tonnes de carbone par an, soit plus de trois fois ce que la ville de New York émet chaque année, ce qui en fait l’un des puits de carbone les plus critiques de la planète. Mais des découvertes récentes montrent que le dégel du pergélisol et le ruissellement riche en carbone du fleuve Mackenzie au Canada incitent une partie de l’océan Arctique à libérer plus de dioxyde de carbone (CO2) qu’elle n’en absorbe.

L’influence du fleuve Mackenzie sur les émissions de carbone

L’étude, publiée plus tôt cette année dans la revue Lettres de recherche géophysique, explore la façon dont les scientifiques utilisent une modélisation informatique de pointe pour étudier des rivières telles que le Mackenzie, qui se jette dans une région de l’océan Arctique appelée la mer de Beaufort. Comme de nombreuses régions de l’Arctique, le fleuve Mackenzie et son delta ont été confrontés à des températures considérablement plus élevées ces dernières années, toutes saisons confondues, entraînant une fonte et un dégel accrus des cours d’eau et des paysages.

Dans ce coin marécageux des Territoires du Nord-Ouest du Canada, le deuxième plus grand réseau fluvial du continent termine un voyage de mille kilomètres qui commence près de l’Alberta. En chemin, la rivière agit comme un tapis roulant pour les nutriments minéraux ainsi que les matières organiques et inorganiques. Ces matières s’écoulent dans la mer de Beaufort sous forme d’une soupe de carbone dissous et de sédiments. Une partie du carbone est finalement libérée ou dégazée dans l’atmosphère par des processus naturels.

Les scientifiques considèrent le sud-est de la mer de Beaufort comme un puits de CO2 faible à modéré, ce qui signifie qu’il absorbe plus de gaz à effet de serre qu’il n’en libère. Cependant, une grande incertitude règne en raison du manque de données sur la région éloignée.

Techniques de modélisation avancées et résultats

Pour combler ce vide, l’équipe d’étude a adapté un modèle biogéochimique océanique mondial appelé ECCO-Darwin, développé à NASALaboratoire de propulsion à réaction de (JPL) en Californie du Sud et au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge. Le modèle assimile presque toutes les observations océaniques disponibles collectées depuis plus de deux décennies par des instruments basés sur la mer et par satellite (observations du niveau de la mer des altimètres de la série Jason, par exemple, et pression au fond des océans des missions GRACE et GRACE Follow-On). ).

Les scientifiques ont utilisé le modèle pour simuler le rejet d’eau douce et des éléments et composés qu’elle transporte – notamment le carbone, l’azote et la silice – sur près de 20 ans (de 2000 à 2019).

Les chercheurs français, américains et canadiens ont découvert que le débit du fleuve provoquait un dégazage si intense dans le sud-est de la mer de Beaufort qu’il faisait basculer le bilan carbone, entraînant un rejet net de CO2 de 0,13 million de tonnes métriques par an, soit à peu près l’équivalent de 0,13 million de tonnes métriques par an. aux émissions annuelles de 28 000 voitures à essence. Les rejets de CO2 dans l’atmosphère variaient selon les saisons, étant plus prononcés pendant les mois les plus chauds, lorsque le débit des rivières était élevé et qu’il y avait moins de glace marine pour recouvrir et piéger le gaz.

Ground Zero pour le changement climatique

Les scientifiques étudient depuis des décennies le cycle du carbone entre l’océan et l’atmosphère, un processus appelé flux de CO2 air-mer. Cependant, les enregistrements d’observation sont rares le long des franges côtières de l’Arctique, où le terrain, la glace de mer et les longues nuits polaires peuvent rendre difficiles la surveillance et les expériences à long terme.

« Avec notre modèle, nous essayons d’explorer la contribution réelle des périphéries côtières et des rivières au cycle du carbone arctique », a déclaré l’auteur principal Clément Bertin, scientifique au Littoral Environnement et Sociétés en France.

De telles connaissances sont essentielles car environ la moitié de la superficie de l’océan Arctique est composée d’eaux côtières, où la terre rencontre la mer dans une étreinte complexe. Et même si l’étude s’est concentrée sur une partie particulière de l’océan Arctique, elle peut contribuer à raconter une histoire plus large des changements environnementaux qui se déroulent dans la région.

Depuis les années 1970, l’Arctique s’est réchauffé au moins trois fois plus vite que partout ailleurs sur Terre, transformant ses eaux et ses écosystèmes, selon les scientifiques. Certains de ces changements favorisent un dégazage accru de CO2 dans la région, tandis que d’autres conduisent à une absorption accrue de CO2.

Par exemple, avec le dégel des terres arctiques et la fonte accrue des neiges et des glaces, les rivières coulent plus vite et rejettent davantage de matière organique du pergélisol et des tourbières dans l’océan. D’un autre côté, le phytoplancton microscopique flottant près de la surface de l’océan profite de plus en plus du rétrécissement de la glace marine pour fleurir dans les nouvelles eaux libres et la lumière du soleil. Ces organismes marins ressemblant à des plantes captent et absorbent le CO2 atmosphérique pendant photosynthèse. Le modèle ECCO-Darwin est utilisé pour étudier ces proliférations et les liens entre la glace et la vie dans l’Arctique.

Les scientifiques suivent ces changements importants et apparemment mineurs dans l’Arctique et au-delà, car nos eaux océaniques restent un tampon essentiel contre le changement climatique, séquestrant jusqu’à 48 % du carbone produit par la combustion de combustibles fossiles.