Science

Dans l’Arctique, la fonte des neiges au printemps déclenche une nouvelle production de CO2

Des études ont montré que l’Arctique se réchauffe environ deux fois plus vite que le reste du monde et que son sol contient deux fois plus de dioxyde de carbone que l’atmosphère. Une nouvelle recherche de l’Université d’État de San Diego révèle que l’eau provenant de la fonte des neiges au printemps s’infiltre dans le sol et déclenche une production de dioxyde de carbone frais à des taux plus élevés que ce qui était supposé auparavant.

Ceci s’ajoute au carbone piégé s’échappant du sol, ce qui signifie une accélération du réchauffement qui n’est pas tout à fait prise en compte dans les techniques de mesure actuelles.

La boursière postdoctorale SDSU Kyle Arndt et l’écologiste des écosystèmes Donatella Zona ont passé plusieurs années à évaluer la situation sur le terrain à Utqiagvik (anciennement Barrow), en Alaska, et à analyser leurs résultats une fois de retour à San Diego.

La saison froide est une composante essentielle du bilan carbone annuel, et elle a été supposée avoir un impact négligeable sur la production de carbone.

En analysant les échantillons de carottes de sol, ils ont découvert que ce n’était pas seulement les gaz à effet de serre piégés qui s’échappaient, mais aussi probablement l’augmentation de la production de carbone frais pendant le dégel du printemps.

Publiée le 30 juin dans Global Change Biology, leur étude a découvert que le dégel à froid représente près de la moitié des émissions de carbone, ce qui peut compenser l’absorption ou l’absorption estivale de dioxyde de carbone par la végétation. Leurs résultats comblent une lacune dans les données qui existent depuis longtemps, car les hivers et les printemps rigoureux ont rendu l’accès à l’Arctique difficile pour mener des études.

“Auparavant, nous ne disposions pas de ces données, mais maintenant que nous en avons, nous constatons que ces écosystèmes se réchauffent rapidement”, a déclaré M. Arndt. “De nombreux modèles prédisent déjà que l’Arctique se transformera en source de CO2, mais ils pourraient sous-estimer la taille de la source si ce processus printanier n’est pas pris en compte.”

Arndt, premier auteur de l’article, a commencé à visiter Utqiagvik à l’été 2016 pour entretenir l’équipement mis en place par l’écologiste du SDSU Walter Oechel, qui travaille depuis près de 40 ans dans ces sites arctiques.

En utilisant la covariance des tourbillons, une technique pour mesurer le mouvement du dioxyde de carbone entre le sol et l’atmosphère ainsi que les températures du sol et de l’air, le flux de chaleur au sol et la profondeur de la neige, Arndt a mesuré les flux.

Le flux de chaleur est l’énergie transférée par unité de surface pendant une période de temps donnée, et il est difficile de la collecter pendant le gel. Arndt “a eu l’idée de la mesurer pendant la fonte des neiges printanière, en s’appuyant sur la nécessité de combler une lacune dans les données sur les flux de chaleur de la saison froide dans l’Arctique”, a déclaré Zona.

Arndt a également travaillé avec le microbiologiste du SDSU, David Lipson, qui a recueilli des échantillons de carottes de sol, ce qui l’a aidé, lui et Zona, à comprendre les propriétés physiques du sol au printemps et à l’automne.

Arndt a vérifié que la production de CO2 frais se produisait lorsque “nous avons trouvé des poches d’air au milieu du noyau du sol qui permettaient à la neige fondue de se précipiter. La fonte des neiges est riche en oxygène qui aide à la production de dioxyde de carbone”.

Le fer est l’un des nombreux minéraux contenus dans le sol. Leur analyse a montré que le fer était complètement oxydé, ce qui ne peut se produire que si de l’oxygène frais dans le sol se lie au fer et l’oxyde. Les chercheurs ont constaté une augmentation régulière du CO? pendant cette période de dégel, ce qui suggère en outre la production à ce moment.

Des modèles plus simples d’analyse de données peuvent manquer le réchauffement rapide qui se produit en raison de la fonte des neiges, lorsqu’il y a une introduction rapide d’oxygène conduisant au réchauffement.

“Il se passe beaucoup plus de choses dans le sol que nous ne le pensions auparavant”, a déclaré Arndt. “La nature est efficace en ce qu’elle décompose les composés plus légers de préférence en composés plus lourds, créant des signatures isotopiques uniques, un peu comme des empreintes digitales. En regardant les isotopes, nous pouvons dire depuis combien de temps les composés sont là et la source du carbone émis.”

Arndt et Zona prévoient de se concentrer sur l’analyse isotopique ensuite, pour reconstruire l’âge des composés dans les échantillons et les implications à plus grande échelle de ces résultats.

“Nous chercherons les tendances à long terme des émissions de dioxyde de carbone et comment les flux de chaleur ont changé au cours de la dernière décennie”, a déclaré Zona.

Close