Vue d’une tour à covariance de Foucault, capable de mesurer les rejets de gaz à effet de serre, située en Alaska. Crédit : Sigrid Dengel
Les scientifiques du Berkeley Lab montrent une augmentation décennale des émissions de méthane dans les zones humides des écosystèmes arctiques et boréaux.
Les zones humides constituent la plus grande source naturelle de méthane sur Terre, un puissant gaz à effet de serre environ 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour réchauffer l’atmosphère. Une équipe de recherche du Laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l’Énergie (Berkeley Lab) a analysé les données sur les émissions de méthane des zones humides dans l’ensemble de la région boréale-arctique et a constaté que ces émissions ont augmenté d’environ neuf pour cent depuis 2002.
La production de bétail et de combustibles fossiles est bien étudiée pour son rôle dans la libération de tonnes de méthane par an dans l’atmosphère. Bien que plus incertaine, la quantification des émissions naturelles des zones humides est importante pour prédire le changement climatique. Les scientifiques s’attendent à ce que les émissions de méthane des zones humides augmentent parce que les températures dans les écosystèmes boréals et arctiques augmentent à un rythme environ quatre fois supérieur à la moyenne mondiale, mais il est difficile de dire dans quelle mesure, car la surveillance des émissions dans ces vastes environnements souvent gorgés d’eau est très difficile. – jusqu’à maintenant.
« Les environnements boréals et arctiques sont riches en carbone et vulnérables au réchauffement », explique Qing Zhu, chercheur scientifique et auteur principal au Berkeley Lab, avec Kunxiaojia Yuan, chercheur postdoctoral au Berkeley Lab, à propos d’une nouvelle étude qui a analysé les données collectées à partir de plusieurs méthodes de surveillance avancées. pour trouver l’augmentation de neuf pour cent des émissions au cours des deux dernières décennies. Un article publié dans Changement climatique cette semaine décrit leur approche.
« La hausse des températures augmente l’activité microbienne et la croissance de la végétation », poursuit Zhu, « qui sont associées aux émissions de gaz comme le méthane. En comprenant comment les sources naturelles de méthane évoluent, nous pouvons surveiller plus précisément les gaz à effet de serre et informer les scientifiques sur l’état actuel et futur du changement climatique.
« En fournissant une compréhension plus précise du rôle que jouent les zones humides dans le système climatique mondial et de la façon dont et à quel rythme leurs émissions de méthane ont augmenté, cette recherche peut offrir une base scientifique pour aider à comprendre et à lutter contre le changement climatique. »
– Qing Zhu
Zones humides de latitudes plus élevées : quantifier les émissions de méthane et leur évolution
Bien que le méthane reste dans l’atmosphère beaucoup moins longtemps que le dioxyde de carbone – 10 ans contre 300 ans – la structure moléculaire du méthane le rend 30 fois plus capable de réchauffer l’atmosphère que le CO.2.
Des températures plus élevées renforcent non seulement l’activité microbienne des microbes libérant du méthane présents dans les sols saturés, mais elles augmentent également la superficie des sols gorgés d’eau où ces micro-organismes se développent à mesure que les sols gelés dégèlent et que davantage de précipitations tombent sous forme de pluie plutôt que de neige. C’est pourquoi les scientifiques s’attendent à une augmentation des émissions de méthane dans ces régions de latitudes plus élevées, et pourquoi il est urgent de quantifier plus précisément le méthane.
Carte tirée d’une publication montrant l’emplacement et la taille spécifiques des points chauds de méthane des zones humides dans la région arctique et boréale. Crédit : Laboratoire de Berkeley
La façon la plus courante de mesurer les émissions de gaz à effet de serre consiste à piéger les gaz émis par les sols à un endroit fixe dans une chambre, leur permettant ainsi de s’accumuler sur une période de temps définie. Une autre méthode, les tours de covariance turbulente plus autonomes de plusieurs mètres de haut, mesurent en continu les échanges de gaz à effet de serre entre les sols, les plantes et l’atmosphère sur de vastes étendues d’un écosystème – et souvent dans des endroits difficiles d’accès comme les zones humides. L’équipe de recherche du Berkeley Lab a combiné les données acquises à l’aide des deux méthodes pour analyser plus de 307 années totales de données sur les émissions de méthane dans les zones humides de la région arctique-boréale, créant ainsi une meilleure image des facteurs influençant les émissions sur des centaines d’acres de terres et sur plusieurs minutes, voire plusieurs décennies. .
L’équipe de recherche a découvert qu’entre 2002 et 2021, les zones humides de ces régions ont libéré en moyenne 20 téragrammes de méthane par an, soit autant que le poids d’environ 55 bâtiments de l’Empire State. Ils ont également constaté que les émissions ont augmenté d’environ neuf pour cent depuis 2002.
De plus, les chercheurs ont examiné deux zones « hotspot » dans les régions arctiques et boréales, qui ont des émissions de méthane par zone nettement plus élevées que les environnements environnants. Ils ont constaté qu’environ la moitié des émissions annuelles moyennes provenaient de ces points chauds, ce qui permet d’informer et de cibler les efforts d’atténuation et les mesures futures.
Facteurs environnementaux affectant les émissions des zones humides
Les chercheurs ont également étudié quels facteurs environnementaux expliquaient les émissions plus élevées de méthane, trouvant deux facteurs principaux : la température et la productivité des plantes.
Des températures plus élevées augmentent l’activité microbienne ; Lorsque les températures augmentent – que ce soit en moyenne à cause du changement climatique ou certaines années en raison de la variabilité climatique, davantage de méthane est libéré au cours du processus. L’équipe a découvert que la température constituait le contrôle dominant des émissions des zones humides et de leur variabilité dans les écosystèmes boréals-arctiques. Cela peut conduire à des rétroactions climatiques où les émissions de méthane dues à une activité microbienne accrue augmentent les températures atmosphériques, entraînant davantage d’émissions de méthane, et ainsi de suite.
Une productivité végétale plus élevée augmente la quantité de carbone dans le sol, ce qui alimente les microbes producteurs de méthane. Les chercheurs ont découvert que lorsque les plantes étaient plus productives et plus actives, libérant des substrats qui aident les microbes à se développer, les émissions de méthane des zones humides augmentaient.
L’équipe a également identifié que l’année avec les émissions de méthane les plus élevées dans les zones humides, 2016, était également l’année la plus chaude dans les hautes latitudes depuis 1950.
Gérer les émissions des zones humides comme solution naturelle au climat
Étant donné que le méthane a une durée de vie assez courte dans l’atmosphère, il peut être réduit et éliminé relativement rapidement », explique Zhu. « En fournissant une compréhension plus précise du rôle que jouent les zones humides dans le système climatique mondial et de la façon dont et à quel rythme leurs émissions de méthane ont augmenté, cette recherche peut offrir une base scientifique pour aider à comprendre et à lutter contre le changement climatique. »
Cette recherche est soutenue par le Bureau des sciences et des sciences du ministère de l’Énergie. NASA.
