
A l’aide de données satellites, des chercheurs de l’ETH Zurich ont développé une méthode permettant de déterminer la libération de carbone du permafrost arctique. Leurs résultats montrent comment les vagues de chaleur estivales accélèrent les glissements de terrain arctiques dans le permafrost en dégel.
Dans la région la plus septentrionale du monde, le permafrost arctique fond de plus en plus rapidement. Depuis plus d’une décennie, une équipe internationale de chercheurs de l’ETH Zurich, de l’Université d’Alaska Fairbanks et du Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique observe des dépressions topographiques - des zones d’érosion en forme de fer à cheval, appelées glissements de terrain (en anglais : Retrogressive Thaw Slumps, RTS). Ils se forment lorsque les couches de sol gelées en permanence dans le permafrost fondent et que les pentes arctiques deviennent vulnérables aux glissements de terrain. Ces glissements de terrain peuvent libérer du carbone stocké dans le pergélisol depuis des dizaines de milliers d’années.
L’étude, récemment publiée dans le journal de l’Union européenne des géosciences The Cryosphere, révèle des changements considérables dans la topographie de la péninsule sibérienne de Taymyr, au nord de la Russie. L’équipe de recherche fait état d’une forte augmentation, d’un facteur 43, des glissements de terrain et d’une multiplication par 28 de la mobilisation du carbone. Ces observations coïncident avec une vague de chaleur extrême qui, en 2020, a provoqué des températures allant jusqu’à 38 degrés Celsius dans le nord de la Sibérie, des valeurs record pour la région arctique.
"La forte augmentation des glissements de terrain due à la vague de chaleur sibérienne montre que la mobilisation du carbone dans les pergélisols peut fortement augmenter sous l’effet de la hausse des températures et ne pas évoluer de manière linéaire", explique l’auteur principal de l’étude, Philipp Bernhard, du département Environnement, construction et géomatique de l’EPF Zurich. Et d’ajouter à titre comparatif : "Au niveau régional, la forte mobilisation due aux glissements de terrain a atteint au moins le même ordre de grandeur que les estimations globales précédentes de la libération de carbone dans la région".

Grâce à des données satellites, les chercheurs ont pu développer une nouvelle méthode pour quantifier la mobilisation du carbone dans le pergélisol. Actuellement, il n’existe aucune méthode comparable pour mesurer les changements dans les régions de permafrost avec une telle résolution spatiale et verticale. Elle permet aux chercheurs d’évaluer plus précisément l’influence de la libération de carbone du pergélisol arctique par rapport au climat global.
Lors d’une précédente étude de terrain et de photographie aérienne dans le delta du fleuve Mackenzie, au Canada, l’équipe de recherche a collecté des données qu’elle a ensuite comparées avec les données satellitaires de la même région. Depuis 2010, le Centre aérospatial allemand exploite la mission satellite TanDEM-X pour collecter des profils altimétriques tridimensionnels de la surface de la Terre au moyen d’un radar. A partir de 2015, les chercheurs ont également analysé les données des satellites optiques Sentinel-2, utilisés dans le cadre de la mission d’observation de la Terre "Copernicus" de l’Agence spatiale européenne, et se sont concentrés en particulier sur l’Arctique.
La péninsule de Taymyr en Sibérie, comme de nombreuses régions de l’Arctique, est isolée et presque inaccessible, ce qui rend les études scientifiques sur le terrain difficiles - voire impossibles. Cependant, les résultats de cette étude mettent en évidence que les vagues de chaleur estivales et le réchauffement de l’Arctique s’accompagnent d’un risque environnemental important qu’il convient de surveiller.

Environ 1,5 billion de tonnes de carbone organique sont stockées dans le permafrost arctique - environ deux fois plus que dans l’atmosphère actuellement. Selon Philipp Bernhard, les risques potentiels liés à la fuite de carbone représentent "une composante importante, mais largement négligée, du cycle du carbone arctique". L’équipe de recherche estime que la télédétection par satellite deviendra un outil indispensable pour la surveillance continue du carbone issu du permafrost en fonte dans l’Arctique.
Références bibliographiques
Bernhard, P., Zwieback, S., et Hajnsek, I. : Accelerated mobilization of organic carbon from retrogressive thaw slumps on the northern Taymyr Peninsula, European Geosciences Union, The Cryosphere, 16, 2819-2835, 2022. DOI : externe page 10.5194/tc-16-2819-2022 .
Bernhard P., Zwieback S., Leinss S. L and Hajnsek, I. : Mapping Retrogressive Thaw Slumps Using Single-Pass TanDEM-X Observations, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 13, pp. 3263-3280, 2020, DOI : 10.1109/JSTARS.2020.3000648.