LE GÉANT ENDORMI (Qui se réveille...) - Sophie Opfergelt | LIMIT #pergelisol

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• Géologue de formation, études à UCLouvain • Thèse en bio-ingénierie et expérience de recherche en Angleterre • Chercheuse à l'Earth and Life Institute à Louvain • Professeur à la faculté de biosciences

Les chercheurs mettent plus de nuances et de prudence dans leurs conclusions, contrairement aux experts qui affirment sans doute.

Fascination pour le milieu arctique où les phénomènes géologiques normalement lents sont accélérés par le dégel, offrant une observation en temps réel d'une transformation géologique.

Le permafrost est le sol ou le sous-sol gelé en permanence pendant au minimum 2 ans consécutifs. Il peut s'étendre de quelques mètres à plusieurs kilomètres de profondeur.

• Grains de minéraux comme dans la terre ordinaire • Restes mal décomposés de racines, feuilles et branches • Glace formant un ciment compact • Ensemble qui maintient une structure très dure

Partie superficielle du sol qui dégèle naturellement chaque été et regèle chaque hiver, avec une profondeur variant selon les endroits et les conditions climatiques.

• Formé pendant le Pléistocène il y a 2,5 millions d'années • Héritage des périodes de glaciation du dernier maximum glaciaire il y a 20 000 ans • Certains permafrost datent de cette époque lointaine

Réchauffement climatique global de 1,1 à 1,2 °C depuis 1950, causé sans équivoque par les activités humaines, avec augmentation du CO2 dans l'atmosphère.

Le réchauffement en Arctique est environ 4 fois plus rapide qu'à l'échelle globale, phénomène appelé amplification polaire qui amplifie les effets du changement climatique.

• Réchauffement du permafrost d'environ 1 °C par 10 ans • Augmentation totale de plus de 3 °C depuis les premières mesures • Approfondissement moyen de la couche active de 50 cm à l'échelle arctique

Feux de forêt massifs au Canada et en Sibérie, modification visible du paysage arctique avec formation de bosses et de fosses, instabilité des infrastructures.

Du permafrost existait en Belgique il y a 20 000 ans. Des témoins observables dans la forêt de Soignes montrent des traces de cette période glaciaire.

• Les racines d'arbres tombés forment des motifs hexagonaux ou polygonaux • Ces formes résultent des fissures de craquement du permafrost ancien • Les racines suivent les chemins de sédiment fin créés par ces anciennes fissures

Quand le permafrost gèle, il craque. L'eau rentre dans les fissures et en hiver elle gèle, gonflant et élargissant les fissures chaque année.

Après le recul du permafrost en Belgique, les fissures se sont remplies de sédiment fin, laissant des vestiges visibles que les arbres ont exploité pour accéder à l'eau profonde.

• Pléistocène : 2,5 millions d'années avec alternance de glaciations et interglaciaires • Dernier maximum glaciaire il y a 20 000 ans avec calottes glaciaires de plusieurs centaines à kilomètres de haut • Holocène : période actuelle depuis 12 000 ans, favorable à la prospérité humaine

Cycles de Milankovitch contrôlant les variations d'insolation, axe de rotation terrestre, et cycles solaires provoquant des changements glaciaires et interglaciaires.

Les espèces s'adaptent progressivement à ces changements très lents survenant sur des millénaires, permettant une évolution et une migration des écosystèmes.

Contrairement aux cycles naturels lents, le réchauffement actuel est rapide et amplifié par les activités humaines, ne laissant pas le temps aux écosystèmes de s'adapter.

Quand la glace disparaît du permafrost, elle laisse du vide. Dans les zones pauvres en glace, cela crée un paysage vallonné avec bosses et fosses légères.

• Dans les zones avec plus de 50 % de glace, des effondrements profonds de plusieurs dizaines de mètres se produisent • Environ 20 % de l'Arctique est menacé par ces effondrements profonds • Exposition de plusieurs mètres de carbone ancien

Routes, voies de chemin de fer et bâtiments deviennent instables. Les villages côtiers reculent de 2 à 3 mètres par an en raison de l'érosion côtière.

• La glace du permafrost est exposée au dégel par le côté (falaises) et par le dessus • Réchauffement double provoque des effondrements progressifs • Déplacement forcé de villages vers l'intérieur des terres

Il y a 20 000 ans, le niveau de la mer était 100 à 120 mètres plus bas car l'eau était piégée dans les calottes glaciaires couvrant les continents.

• On pouvait aller à pied de la France à l'Angleterre en franchissant le Pas-de-Calais • Traversée possible du détroit de Béring entre la Sibérie et l'Alaska • Ces passages ont permis la colonisation du continent américain par l'homme

Après la remontée du niveau des mers, le permafrost ancien n'a pas disparu mais est maintenant recouvert par plusieurs dizaines de mètres d'eau océanique.

Partie du permafrost historique demeure gelée sous les océans et subit actuellement un dégel en raison du réchauffement de l'eau de mer.

• Matière minérale composée de grains minéraux • Matière organique : restes de feuilles, branches, racines mal décomposées • Accumulation de matière organique datant de périodes de formation du sol

Le carbone gelé quasi directement lors de la formation du sol est appelé carbone génétique. Le froid extrême empêche la décomposition rapide et piège le carbone.

• Total estimé : 1600 pétagrammes de carbone piégés dans le permafrost • C'est l'équivalent de deux fois le carbone présent dans l'atmosphère actuelle • Estimation basée sur le permafrost gelé entre 0 et 3 mètres de profondeur

• Entre 5 et 15 % de ce carbone devrait être libéré d'ici la fin du siècle • Actuellement 5 gigatonnes de carbone émises annuellement du permafrost • Équivalent des émissions annuelles des États-Unis de 2019

Les bactéries présentes dans le permafrost sont endormies par le froid. Quand la température augmente, elles s'activent et commencent à décomposer la matière organique.

• Les micro-organismes décomposent le carbone organique gelé • Cette décomposition produit des gaz à effet de serre : CO2 et méthane • Formation de gaz à travers les fissures du sol et réémission dans l'atmosphère

Les gaz ne sont pas piégés dans le permafrost à l'état gazeux. Ils sont formés par l'action des micro-organismes lors du dégel, contrairement à la fausse croyance d'une bombe de méthane.

Comparable à la nourriture laissée hors du réfrigérateur : la chaleur accélère la multiplication bactérienne. Le froid ralentit la décomposition tandis que la chaleur l'accélère considérablement.

L'humanité peut émettre environ 500 gigatonnes de carbone pour rester sous la limite de 1,5 °C de réchauffement selon les objectifs climatiques internationaux.

• Les émissions du permafrost consomment une partie du budget carbone restant • Équivalent de 546 gigatonnes de CO2 en scénario business as usual d'ici 2100 • Cela dépasserait le budget alloué pour rester sous 1,5 °C

• Limitation des émissions humaines limite aussi les émissions du permafrost • Augmentation des émissions humaines amplifie proportionnellement les émissions du permafrost • Phénomène de rétroaction positive accélérant le réchauffement

Même en arrêtant les émissions demain, le dégel du permafrost continuerait pendant un certain temps en raison de l'inertie thermique du système climatique.

Depuis 30 ans, la limite entre la forêt boréale (Taïga) et la Toundra remonte vers le nord en raison du réchauffement. La Taïga prend progressivement plus d'espace.

• La Toundra avec végétation basse et neige blanche a un albédo élevé • Les arbres de la Taïga dépassent la couche de neige et absorbent plus la chaleur • Ce changement de végétation assombrit les zones arctiques

La végétation agit comme attrape-neige, créant des zones où la neige reste accumulée. Cette neige agit comme isolant, créant un effet de duvet qui réchauffe le sol.

• La végétation limite l'albédo en dépassant la neige • Accumulation de neige crée un effet isolant réchauffant le sol • Double effet amplifie le réchauffement des zones de permafrost

Sophie observe que sur 4 ans, entre deux missions de recherche au même endroit, les changements sont parfois visibles, ce qui est remarquable pour des phénomènes géologiques.

La rapidité des changements observés sur le terrain booste la motivation à documenter et communiquer sur le phénomène, car il est plus rapide que prévu.

• Missions de terrain en Alaska et en Suède • Collaboration avec d'autres laboratoires pour échantillons de Sibérie, Canada, et autres sites arctiques • Partage des échantillons pour optimiser l'accès aux zones difficiles

• Prélèvement de feuilles et de végétation • Échantillonnage du sol à différents niveaux • Collecte d'eau du sol en conditions difficiles • Mesure à travers la glace des rivières (90 cm d'épaisseur en hiver)

Analyse détaillée du sol, de l'eau et de la végétation au niveau local pour comprendre les processus de dégel et ses impacts.

Utilisation de drones pour prendre des images du site à différentes saisons et évaluer la vitesse de dégradation du permafrost à l'échelle du paysage.

Combinaison des mesures locales détaillées avec la perspective aérienne pour une compréhension complète des processus et de leur progression.

Comparaisons entre différentes saisons et années pour documenter l'accélération observable du dégel et de la dégradation du paysage arctique.

• Proportion exacte de carbone émis en CO2 versus méthane est inconnue • Vitesse d'émission peut être linéaire, exponentielle, ou avec variations imprévisibles • Possibilité de phénomènes de rétroaction amplifiants non encore envisagés

L'évolution de l'hydrologie arctique (zones humides versus sèches) contrôle la proportion CO2/méthane : zones humides produisent plus de méthane, zones sèches produisent plus de CO2.

Le méthane a un pouvoir de réchauffement 25 fois plus important que le CO2 à l'échelle d'un siècle, rendant la proportion critique pour les projections climatiques.

Entre 1 et 12 % du carbone du permafrost sera émis sous forme de méthane, avec la majorité en CO2, mais l'incertitude reste très élevée.

Les émissions du permafrost sont diffuses et lentes, s'étendant jusqu'à la fin du siècle, contrairement à la conception fausse d'une bombe climatique soudaine.

• Émissions continues et progressives jusqu'en 2100 • Pas d'émission brutale et soudaine • Processus insidieux facilement sous-estimé par le public

Corriger la conception erronée d'une bombe de méthane est essentiel pour que le public comprenne correctement la nature et l'urgence du problème.

L'absence de dramatisation soudaine rend le phénomène moins visible médiatiquement mais aussi moins compris comme problème immédiat.

Le réchauffement climatique entraîne plus de précipitations sous forme de neige aux hautes latitudes en raison de l'augmentation de l'humidité atmosphérique.

• Plus de neige crée un manteau isolant plus important • Cet isolant réchauffe le permafrost par-dessous • Amplifie le processus de dégel du permafrost

Neige arrivant trop tôt en hiver (avant les vagues de froid) retarde le gel du sol. Contrairement à la neige tardive qui isole un sol déjà gelé, retardant ainsi ne crée un problème.

• Quand la neige arrive trop tôt, le sol reste partiellement dégélé jusqu'à janvier-février • Présence d'eau liquide persiste sous la couche gelée superficielle • Décomposition du carbone continue même en hiver

Les modèles actuels considèrent surtout les émissions estivales, mais il faut compter les émissions hivernales dues à l'eau présente dans le sol même en hiver froid.

• Phénomènes d'érosion côtière rapides et peu prévisibles • Libération massive de matériau dans les océans • Décomposition plus rapide une fois dans l'eau

Le carbone ne disparaît pas uniquement verticalement dans l'atmosphère. L'eau du sol transporte le carbone latéralement vers les rivières où il continue à être émis.

• Carbone lié aux minéraux du sol est moins accessible aux bactéries • Ces interactions ralentissent la décomposition • Besoin de quantifier la part de carbone réellement stable et inaccessible

Des virus sont effectivement présents dans le permafrost, mais aucun n'a pour hôte naturel l'être humain selon les données actuelles.

• Aucun virus pathogène connu du permafrost n'est capable d'infecter l'homme • Les virus nécessitent un hôte spécifique pour se reproduire • L'humain n'est pas l'hôte de ces virus anciens

• Bactéries d'anthrax trouvées dans les rennes morts enterrés il y a des décennies • Dégel a libéré la bactérie affectant d'autres rennes et une personne décédée • Phénomène local, non transmissible à l'échelle mondiale

• Grippe espagnole (1918) : discussion sur sépultures, mais pas de risque actuel de transmission • Enjeu culturel important pour les villages touchés par dégel de cimetières • Besoin de surveillance continue mais sans panique

Le mercure émis par les activités humaines s'accumule en zone arctique via les circulations atmosphériques et se dépose dans le sol et le permafrost.

• Deux fois plus de mercure dans le permafrost que dans les sols, océans et atmosphère réunis • Héritage de contamination humaine concentrée aux pôles • Réservoir considérable de polluant ancien

Le mercure gelé n'est pas directement dangereux. Quand le carbone organique dégèle, le mercure adsorption à sa surface est aussi libéré dans l'environnement.

• Mercure libéré se transforme en méthylmercure (neurotoxique) dans l'eau • Entre dans la chaîne alimentaire via les poissons • Menace majeure pour les populations locales et leur approvisionnement alimentaire

Les rennes se nourrissent de lichen trouvé en grattant la neige. Quand la neige fond trop tôt et regèle, elle forme une croûte de glace recouvrant le lichen, affamant les rennes.

• Neige arrivant trop tôt puis fondant et regelant crée des couches de glace • Rennes ne peuvent plus accéder au lichen sous-jacent • Famine sévère parmi les troupeaux

• Les Samis de Suède vivent traditionnellement de l'élevage nomade de rennes • Dégel et crises alimentaires les forcent à se sédentariser partiellement • Nécessité de financer l'alimentation hivernale des rennes

Passage de nomadisme traditionnel à semi-sédentarité forcée. Changement radical de mode de vie et de culture dû aux modifications du permafrost et de la végétation.

Les oiseaux migrateurs retournent en Arctique au printemps selon des rythmes héréditaires, mais la végétation est maintenant plus avancée quand ils arrivent.

• La structure du sol et de la végétation a changé • Les oiseaux ne trouvent plus les conditions appropriées pour faire leurs nids • Nidification devient compliquée ou impossible

Perte de synchronisation entre l'arrivée des oiseaux et la disponibilité de leurs habitats de nidification, phénomène plus large d'asynchronie écologique du aux changements climatiques.

Au-delà du permafrost et du carbone, les impacts sur la faune sont nombreux et touchent l'ensemble de l'écosystème arctique de manières complexes et imprévisibles.

• Se documenter et comprendre le phénomène du permafrost • Comprendre comment les émissions du permafrost amplifient les émissions humaines • Réaliser le lien entre actions locales et impacts globaux

Tous les gestes quotidiens ont une implication directe sur les régions arctiques. En diminuant les émissions de CO2 et de méthane, on limite automatiquement le dégel du permafrost.

• Ce qui se passe en Arctique affecte la météo et le climat partout sur terre • Les actions ici ont des conséquences là-bas, et inversement • Compréhension systémique essentielle

Les gestes quotidiens contribuent directement à l'augmentation du CO2 et du méthane. Chaque action compte dans la limitation globale du réchauffement climatique et de ses cascades d'effets.

• Pendant le Pléistocène, l'Arctique était couvert d'herbivores massifs : mammouths, rhinocéros laineux, bisons • Nombre d'animaux par km² était gigantesque • Piétinement de la neige et consommation de végétation maintenait un écosystème équilibré

Sergey Zimov propose que le piétinement animal limite le manteau de neige isolant, permettant aux températures hivernales d'atteindre le sol et le maintenir gelé.

• Parc créé il y a 20 ans avec chevaux, rennes et bisons • Mesures montrent réduction effective de la température du permafrost • Concept fonctionne à l'échelle du parc

• Approche impraticable à l'échelle arctique entière • Quantités d'animaux nécessaires seraient phénoménales • Impossibilité de clôturer l'Arctique • Mais princide validé expérimentalement

Le phénomène du permafrost s'accélère. Les changements observés sur le terrain sur une décennie dépassent les attentes, démontrant l'urgence de documenter et communiquer.

• Quantifier précisément les émissions du permafrost • Améliorer les modèles pour réduire les incertitudes • Étudier les interactions complexes du système permafrost-climat

Ce qu'on découvre en Arctique touche le cœur de la vie des populations locales. Les changements sociétaux forcés sont aussi importants que les changements géophysiques.

• Limitation des émissions de CO2 et de méthane est essentielle • Chaque action compte dans le système global • Nécessité d'un engagement à l'échelle planétaire pour limiter les dégâts futurs