L'Arctique se réchauffe presque quatre fois plus vite que le reste de la planète. Des températures élevées provoquent déjà le sol congelé en permanence, connu sous le nom de pergélisol, pour dégeler. Le carbone contenu dans ce sol est ensuite libéré dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane, exacerbant davantage le réchauffement climatique.
Les scientifiques ont suggéré que le pergélisol est un soi-disant «élément de basculement» – une partie du système climatique qui se déplace vers un autre état lorsqu'un seuil de température critique est atteint. Mais qu'est-ce que cela signifie exactement dans le cas du pergélisol?
Dans un article de revue publié dans la revue Enquêtes en géophysiquedes chercheurs du Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M) ainsi que leurs collègues internationaux ont étudié si les processus de l'Arctique sont brusques d'une part et irréversibles de l'autre – deux critères typiques pour un point de basculement.
Ils ont conclu que le dégel à grande échelle du pergélisol se produit progressivement avec des températures croissantes. « Nous ne voyons pas un pourboire soudain dans nos modèles climatiques », explique Victor Brovkin, chercheur chez MPI-M et auteur principal de l'étude.
Cependant, la perte de carbone de pergélisol est toujours irréversible: une fois que le sol déget, la décomposition du carbone qu'elle contient se poursuit, même si les températures mondiales se stabilisent. Par conséquent, un pourboire est toujours possible à un moment ultérieur.
Basculement local
Au niveau local, des changements irréversibles peuvent également se produire brusquement. L'équipe présente l'exemple des paysages thermokarstiques, qui se forment lorsque le pergélisol s'effondre et les lacs se forment dans les dépressions. Ces lacs transportent l'énergie thermique profondément dans le sol, ce qui accélère le dégel du pergélisol et la décomposition du carbone qu'elle contient.
Parfois, des changements soudains peuvent également être déclenchés par des événements extrêmes, tels que les vagues de chaleur ou les inondations. Cela peut faire basculer un écosystème localement ou régional. Cependant, cela ne conduit pas nécessairement à une réaction en chaîne qui affecte tout l'Arctique.
Comme le montrent les chercheurs, bon nombre de ces changements peuvent être détectés par observation de la Terre. Par exemple, les instruments par satellite peuvent mesurer une subsidence soudaine et des changements dans les niveaux d'eau de l'espace. Les chercheurs poursuivent diverses approches pour extraire les signaux d'alerte précoce possibles de ces données indiquant un pourboire. Ces efforts peuvent être aidés par de nouveaux produits satellites, tels que ceux fournis par le Sentinel-1C récemment lancé exploité par l'Agence spatiale européenne ESA.
La perspective globale
Selon les chercheurs, l'impact de l'évolution de l'hydrologie sur le climat mondial a été négligé dans les discussions pour savoir si le pergélisol est un élément de basculement. « Que l'Arctique devienne plus humide ou plus sèche a des conséquences pour la formation des nuages, qui à son tour affecte l'équilibre énergétique de la planète », explique Philipp de Vrese, chercheur au MPI-M et co-auteur de l'étude. Ces changements pourraient avoir un impact sur d'autres régions de la Terre, y compris la région amazonienne et le Sahel, qui sont également considérées comme des éléments de basculement possibles.
Dans l'ensemble, il n'y a aucune preuve claire que le pergélisol est un élément de basculement, mais la possibilité ne peut pas non plus être exclue. « Quoi qu'il en soit, les changements actuels que nous voyons dans l'Arctique sont alarmants », explique Brovkin. En tant qu'étape suivante, les chercheurs participeront au projet d'intercomparaison de modélisation des points de basculement (TIPMIP) dirigé par Ricarda Winkelmann, directeur de l'Institut Max Planck pour la géo -hropologie, qui vise à mieux comprendre le rôle du permafrost et d'autres éléments de basculement potentiels.
