Le dégel du permafrost, ou comment jeter un froid

Le premier temps de l'échange s'est naturellement attaché à « planter le décor » de ce que l’on appelle le pergélisol : une couche de sol ou de roche dont la température est égale ou inférieure à zéro degré Celsius pendant au moins deux années consécutives, ne contenant pas nécessairement de l'eau sous forme solide. Il est composé, en revanche, d'une « couche active » qui gèle et dégèle chaque année, son épaisseur pouvant varier de quelques dizaines de centimètres à plusieurs mètres.

On le trouve principalement dans les régions du nord, notamment au Canada, en Sibérie et en Russie, dont il recouvre la moitié des territoires, ainsi qu’au Groenland (90 % de la surface). Au total, le pergélisol recouvre environ un quart des terres émergées de l'hémisphère Nord, soit 15 à 18 millions de kilomètres carrés. Son épaisseur varie, pouvant atteindre 600 mètres en Sibérie, et autour de 300 à 400 mètres au Canada. Les traces les plus anciennes de glace conservée datent d'environ 700 000 à 800 000 ans en Sibérie et en Alaska, tandis que des traces de corps de glace plus anciens, ayant fondu, remontent à environ 3 millions d'années en Sibérie.

La place du pergélisol dans les écosystèmes

Par sa présence, le pergélisol stabilise les terres et limite la profondeur d'enracinement des arbres, ainsi que la présence d'animaux creusant des terriers comme les vers de terre (qui sont absents dans ce type de sols), a précisé Pascal Bertran. L'eau s'infiltre mal dans le sol gelé, ce qui affecte le régime des rivières en provoquant des crues rapides en cas de fortes précipitations. Le pergélisol est également un immense réservoir de carbone.

Les scientifiques l'étudient par des forages pour mesurer son épaisseur et sa température, ainsi qu'avec des sondes pour la couche active. Des profils électriques permettent de distinguer le sol gelé du sol dégelé, l'eau liquide étant plus conductrice que la glace. L'altimétrie et le LiDAR (télédétection par laser) sont utilisés pour mesurer les tassements du terrain dus à la fonte. La température de surface peut aussi être évaluée par rayonnement infrarouge, et il est possible de mesurer précisément les émissions de méthane depuis l'espace. L'étude de l'ADN ancien permet de connaître les communautés microbiennes et organiques. « Malgré ces avancées et l'évolution des observations, les mesures in situ restent insuffisantes, d'autant plus que le pergélisol est un milieu très hétérogène », souligne Didier Swingedouw, chercheur au sein du laboratoire Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC).

Les effets du changement climatique

Aujourd'hui, le pergélisol est fortement menacé par les bouleversements climatiques, les régions arctiques se réchauffant jusqu'à trois fois plus vite que le reste du monde, en raison notamment de la fonte de la glace de mer et de la diminution de l'effet d'albédo (pouvoir réfléchissant d'une surface, qui contribue à renvoyer une partie des rayonnements solaires vers l’atmosphère). Les incendies massifs de feux de forêts peuvent aussi causer un dégel brutal - quoique temporaire, rappelle Pascal Bertran, chercheur au sein du laboratoire De la préhistoire à l’actuel : culture, environnement et anthropologie (PACEA).

De manière tendancielle, le dégel du pergélisol pose un ensemble de problèmes sur lesquels sont longuement revenus les deux chercheurs : libération de gaz à effet de serre (principalement du méthane (CH4) et du dioxyde de carbone (CO2) - le pergélisol pourrait contribuer à la formation de 40 millions de particules de CO2 d'ici la fin du siècle) ; participation à des « boucles de rétroaction positive » du cycle du carbone (dont les modèles cherchent à mesurer l'ampleur réelle) ; risques sanitaires liés à des virus et bactéries anciens et à la libération de grandes quantités de mercure hautement problématique pour ses effets sur l'ensemble de la chaîne alimentaire ; impact sur les infrastructures lié aux tassements différentiels du sol et aux glissements de terrain, notamment en montagne.

Des solutions en vue ?

Des solutions d'ingénierie existent localement pour protéger les infrastructures, comme les thermosiphons sous les pipelines en Alaska pour refroidir le sol, ou le recours à des constructions sur pilotis pour mettre en hauteur les gazoducs et les pipelines. Mais ces solutions ne sont pas applicables à l'échelle colossale du pergélisol mondial. La seule méthode efficace pour limiter la fonte du pergélisol consiste à réduire massivement nos émissions de gaz à effet de serre, ont rappelé les deux chercheurs.

Seule « réjouissance » dans cette situation, réservée aux archéologues et paléontologues : le dégel du pergélisol créé une véritable « caverne d'Ali Baba » dans laquelle peuvent être retrouvés des ossements, des vestiges, ou la possibilité d'étudier les ADN anciens (des mammouths et rhinocéros laineux avec tissus ont été trouvés). La découverte de tombes anciennes avec corps et offrandes (au Kazakhstan et en Sibérie) ont notamment permis la reconstitution précise des pratiques funéraires de l'époque.

Malheureusement, les chercheurs ne sont pas les seuls à se pencher sur ce trésor : 72 tonnes d'ivoire de mammouth ont ainsi été exportées par la Russie en 2017, sur un marché encore mal encadré, et avec pour effet collatéral (positif, celui-ci) de réduire la pression sur le braconnage des éléphants vivants.