Planète

Réchauffement : le CO2 du pergélisol pourrait être en partie séquestré

ActualitéClassé sous :climatologie , dégel du pergélisol , dégel du permafrost

Le pergélisol de notre planète, cet épais sol gelé, contient du gaz carbonique enfoui sous forme de matière organique depuis la dernière période glaciaire, il y a environ 8.000 ans. Or, le réchauffement climatique a provoqué une libération de ce carbone. Une libération qui pourrait être atténuée selon des chercheurs, comme le montrent les grandes quantités de carbone charriées par le fleuve Mackenzie, au nord du Canada. Réchauffé, le pergélisol s'érode en effet plus facilement et la matière organique se retrouve durablement piégée... dans l'océan Arctique.

Le pergélisol (ou permafrost) est un sol gelé sur une grande épaisseur qui peut fondre en surface durant l'été. La matière organique qu'il contient se décompose alors et le carbone s'échappe sous forme de CO2 (gaz carbonique). Il est également soumis à l'érosion, laquelle augmente quand le climat se réchauffe. © Soil Science, Flickr, CC by 2.0

Le Mackenzie, au nord du Canada, est l'un des principaux fleuves de la planète. Son bassin versant a une superficie de 1.787.000 km2, il apporte ainsi chaque année à l'océan Arctique 100 millions de tonnes de sédiments qui se déposent sur les marges de la mer de Beaufort. Les rivières exportent en effet des produits solides provenant des sols en pente de leur bassin versant. Ces sédiments sont particulièrement riches en matière organique dont la nature et l'origine étaient jusqu'à présent assez mal connues.

Depuis plusieurs années, ce fleuve fait l'objet d'études approfondies. Un consortium international a ainsi échantillonné à plusieurs reprises des sédiments transportés par le fleuve à différentes profondeurs dans le chenal et mesuré l'abondance des échantillons en carbone 14 (14C). Les chercheurs ont ainsi constaté que la matière organique transportée par le fleuve Mackenzie jusqu'à l'océan était pauvre en carbone 14, c'est-à-dire relativement ancienne.

En complétant leurs analyses à l'aide d'autres traceurs (isotopes 12 et 13 du carbone et rapport azote/carbone), les chercheurs ont montré qu'environ 10 à 30 % du carbone transporté par le fleuve était suffisamment ancien pour ne plus contenir de carbone 14 et que ce carbone ancien provenait de l'érosion de roches sédimentaires riches en matière organique et âgées de plusieurs centaines de millions d'années, dont la présence est bien documentée dans le bassin du Mackenzie. Ils ont également montré que les 70 à 90 % de carbone organique restant (du carbone « moderne » contenant du 14C) provenaient d'un mélange de matière organique, récemment fabriquée par les végétaux, et de matière organique plus ancienne vieille de 8.000 à 9.000 ans, une époque correspondant au maximum d'extension des marécages, tourbières et sols, riches en matière organique, formés après le retrait de la calotte glaciaire qui recouvrait le Canada lors du dernier âge glaciaire et aujourd'hui gelés.

À son embouchure, le fleuve Mackenzie, au Canada, transporte 2,2 millions de tonnes de carbone organique moderne à l’océan Arctique. © Robert Hilton, Durham University

Du carbone naturellement enfoui dans l'océan

Une des menaces du changement climatique est la fonte du pergélisol (sol gelé en permanence des zones subarctiques et arctiques) avec pour conséquence la décomposition en gaz carbonique (CO2) des énormes quantités de matière organique qui y sont piégées. Les sols gelés de la planète contiennent en effet deux fois plus de CO2 que n'en contenait l'atmosphère de l'époque préindustrielle. Or, cette étude montre qu'en fait une partie de la matière organique du pergélisol est emportée jusque dans les sédiments marins, en raison d'une érosion accrue des sols devenus plus instables et que, ce faisant, elle échappe à cette décomposition.

Afin d'étudier le devenir à long terme de la matière organique fluviale ayant atteint l'océan, les chercheurs ont conduit les mêmes analyses que précédemment dans une carotte sédimentaire prélevée dans le delta du fleuve. Ils ont ainsi pu montrer qu'en mer, 65 à 100 % de la matière organique fluviale était préservée de la décomposition, un taux important permis par la combinaison de deux facteurs : des températures faibles et un taux de sédimentation élevé au débouché du fleuve. L'érosion des sols gelés des hautes latitudes, accentuée par leur fonte, et le transport vers l'océan de la matière organique qu'ils renferment sont donc des moyens efficaces pour la planète, non seulement de diminuer le taux de décomposition en CO2 de la matière organique du pergélisol, mais aussi d'enfouir dans l'océan, pendant plusieurs centaines de milliers d'années, le carbone qui avait été piégé dans le pergélisol après la dernière période glaciaire, il y a 8.000 ans environ.

Grâce à des estimations récentes des flux de sédiments transportés par le fleuve Mackenzie, les chercheurs ont calculé que 2,2 millions de tonnes de carbone organique moderne étaient transportées chaque année à l'océan Arctique. Ce flux est supérieur aux apports cumulés des autres grands fleuves arctiques (Ob, Yenisei, Lena, Indigirka et Kolyma). Il n'est évidemment pas suffisant pour contrebalancer les émissions anthropiques de CO2 mais il est suffisamment important pour avoir joué - et pour jouer encore - un rôle dans le couplage entre climat et cycle du carbone aux hautes latitudes.