Un quart de toutes les terres de l'hémisphère nord est constamment gelé. Mais le réchauffement climatique entraîne la fonte du pergélisol, qui libère des gaz à effet de serre qui accélèrent encore davantage ce processus. Rapport du delta de la Lena.
Se déplacer parmi les 1500 îlots du delta de la Lena nécessite une concentration impeccable: d'un œil il faut regarder le radar pour ne pas s'échouer, et de l'autre pour suivre les repères côtiers qui parsèment cette étendue d'eau et de terre sans fin. Avant de se jeter dans la mer de Laptev, dans le nord de la Sibérie, le fleuve s'étend si largement que ses rives se transforment en bandes brumeuses à l'horizon.
L'île de Samoilov se distingue par sa cabane en bois située sur le rivage, où vivent les scientifiques et les gardes-chasse de la réserve, qui couvre l'embouchure de la rivière et les pentes de la crête du Kharaulakh. Seulement maintenant, une érosion lente mais irréversible menace de submerger la maison dans les eaux de la Lena. À l'avenir, toute l'île pourrait également disparaître: une forte montée des eaux due à la fonte printanière des glaces érode ses rives.
Quoi qu'il en soit, le principal coup dur pour cet îlot de 5 km2 est le recul du pergélisol sous les assauts du réchauffement climatique. On parle de sols dont la couche supérieure dégèle pendant la saison chaude, tout en maintenant des températures inférieures à zéro en profondeur pendant au moins deux années consécutives.
"L'écosystème Samoilov est menacé de destruction potentielle", - dit un article consacré à ce numéro dans la revue Biogeosciences. La femme allemande, Julia Boike, et ses collègues de l'Institut de recherche polaire et marine. Alfred Wegener (AWI) ne va pas accepter une telle perspective.
Chaque année, d'avril à septembre, les employés d'AWI et leurs collègues russes de l'Institut de recherche sur l'Arctique et l'Antarctique et l'Institut du pergélisol se rendent sur l'île de Samoilov pour étudier les changements du sol et du paysage, ainsi que la relation entre le réchauffement climatique et la fonte du pergélisol.
Deux tiers de la superficie de la Russie
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L'île sur laquelle se trouve une station de recherche moderne (financée par l'Institut de géologie et de géophysique pétrolière) devient un point d'observation privilégié: le pergélisol occupe 95% de la Sibérie et les deux tiers de la Russie. En général, les sols gelés représentent un quart de tout l'hémisphère nord, principalement en Alaska, au Canada, au Groenland, en Russie et en Chine.
L'Europe occidentale se distingue par un pergélisol de type alpin, qui se trouve dans un certain nombre de chaînes de montagnes. Sa structure et sa géodynamique diffèrent des sols gelés des latitudes nordiques, mais il est également sensible au changement climatique. Ainsi, le 23 août, le mouvement du sol à la suite de la fonte du pergélisol a emporté huit personnes près du village suisse de Bondo.
«Dans certains endroits, le pergélisol sibérien s'est formé il y a longtemps, au Pléistocène (la période d'il y a 2,6 millions d'années à 11 000 ans)», explique Yulia Boike. «Il fait très froid, environ -9 ° C, et atteint une profondeur de près de 1 500 mètres au nord de la Yakoutie».
«Sur l'île de Samoilov, elle est relativement stable et riche en matière organique avec la présence de tourbières», ajoute-t-elle, enfilant d'épaisses bottes en caoutchouc, sans lesquelles il est impossible de marcher dans la toundra visqueuse de l'île. Les jeunes scientifiques qui l'accompagnent l'accompagnent au Kurungny. L'île voisine a des formations de glace complexes et son relief est formé par des dépôts de thermokarst (obtenus à la suite de l'affaissement de la terre gelée pendant une longue période).
Les vallées, le long desquelles les scientifiques de l'AWI marchent pendant six heures, regorgent de ruisseaux. «Nous voulons comprendre si cette eau provient des précipitations saisonnières ou de la fonte des glaces lorsque le sol change», explique la géomorphologue Anne Morgenstern. Elle a toujours un cahier à portée de main et son sac à dos est plein d'échantillons d'eau prélevés.
Immense congélateur
La fonte du pergélisol en Sibérie et dans d'autres régions où les scientifiques prennent des mesures est un fait confirmé. Grâce à des capteurs situés dans plusieurs puits (certains ont été forés à une profondeur de 100 mètres), l'équipe russo-allemande de spécialistes a réussi à enregistrer une augmentation de température de 1,5-2 ºC depuis 2006.
«On observe une tendance au réchauffement du sol et une augmentation de la température de l'air en hiver», confirme Yulia Boike. - Le changement de la composante température se reflète dans tout l'équilibre des flux d'énergie, d'eau et de gaz à effet de serre. Une conclusion inquiétante, étant donné que l'Arctique est impliqué dans la régulation du climat de la planète entière.
«Le pergélisol est un énorme congélateur», explique Torsten Sachs du Centre allemand de recherche géologique (GFZ), qui est venu sur l'île pour la huitième fois. "Si vous laissez la porte du congélateur ouverte, votre pizza décongèlera, votre glace fondra et les microbes commenceront à se reproduire sur cette matière organique." Le pergélisol libère des substances organiques qui, sous l'influence de micro-organismes, libèrent du CO2 en présence d'oxygène ou de méthane dans un environnement anaérobie, par exemple sur les tourbières de Samoilov.
Ces gaz à effet de serre contribuent à des températures plus élevées, ce qui conduit à son tour à la fonte du pergélisol et au dégagement de gaz. Les experts appellent cela «le processus rétroactif du carbone dans le pergélisol». Selon eux, il contient 1 500 gigatonnes de carbone, soit deux fois plus que dans l'atmosphère.
Réchauffement supplémentaire
Mais quelles sont les proportions de dioxyde de carbone et de méthane émises par les sols lors du dégel? Ce dernier, d'ailleurs, crée un effet de serre 25 fois plus puissant. «C'est l'une des plus grandes questions pour l'avenir», déclare Gerhard Krinner du Centre national de la recherche scientifique.
L'inquiétude est d'autant plus grave que les modèles du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat qui ont été constitués jusqu'à présent n'ont pas pris en compte les effets du dégel du pergélisol. «Le réchauffement supplémentaire dû au dégel du pergélisol est d'environ 10%», déclare Gerhardt Krinner. Ainsi, les émissions de gaz à effet de serre du pergélisol peuvent augmenter le thermomètre de 0,3 ºC d'ici 2100.
Dans le laboratoire de la station de recherche (elle est maintenue à une température stable au moyen de trois générateurs rugissants assourdissants), les scientifiques examinent des graphiques d'émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Les pics de méthane se produisent en été, mais l'analyse des données reste difficile à des latitudes aussi élevées. La première période de mesure (2002-2012) a été réalisée sans équipement automatisé, disponible sur la base moderne mise en service en 2013.
Trois ans plus tôt, lors d'une visite sur l'île de Samoilov, le président Vladimir Poutine a estimé que la coopération russo-allemande sur le pergélisol méritait une meilleure infrastructure. Jusque-là, les employés d'AWI (leur première expédition sur l'île a eu lieu en 1998) devaient se contenter du minimum: dormir dans des tentes, se réchauffer avec du bois de chauffage (de la forêt descendant le long de la Lena) et utiliser la cabane des rangers comme quartier général.
Rythme du processus
L'hivernage était alors impossible. «Nous ne pouvions tout simplement pas collecter de données en hiver», déclare Torsten Sachs. "Il était nécessaire d'ajouter du carburant au générateur externe tous les trois jours à une température de -40 ° C une nuit polaire." D'autres difficultés d'interprétation des données semblent beaucoup plus familières. Dix ans est une période trop courte pour détecter des changements dans les tendances des flux de gaz à long terme. De plus, il est nécessaire d'augmenter le nombre de postes d'observation, ce qui n'est en aucun cas aussi simple à réaliser en Sibérie, dont la superficie est plus de 20 fois supérieure à celle de la France.
A une distance décente de la gare peinte aux couleurs du drapeau russe, l'équipe AWI achève la construction d'un igloo, qui abritera les équipements informatiques et électroniques de la nouvelle tour météo en 2018. Le cocon en fibre de verre doit créer les conditions nécessaires à des mesures stables, offrant un abri contre les vents violents et les blizzards de l'hiver sibérien. Comme d'autres bâtiments de l'île, l'igloo se dresse sur pilotis pour ne pas être affecté par les mouvements du sol. Ainsi, à la première tour météorologique, la terre a coulé de 10 centimètres en un an.
"Il n'y a plus de doute sur le lien entre le réchauffement climatique et la fonte du pergélisol", note l'ingénieur Peter Schreiber, qui assemble l'igloo. "La question est maintenant de savoir à quelle vitesse le pergélisol continuera de fondre et comment la nature réagira à ce processus."
La nature est le principal gestionnaire des conditions des changements qui se produisent en Sibérie, note Fyodor Selliakhov. Le chef de la station de recherche admet les changements qui ont eu lieu autour: «Par exemple, il y a 20 ans, il n'y avait pas un seul arbre ici, mais seulement une végétation typique de la toundra. Lors d'un voyage dans le delta l'année dernière, j'ai vu des arbres de 2 mètres.
Quoi qu'il en soit, ce natif de Yakoutie des rives de Vilyui ne croit pas aux causes anthropologiques du changement climatique. «C'est le cycle de la nature. Il faisait chaud ici il y a 100 ans, puis il faisait froid, et maintenant une autre période de réchauffement commence », dit-il dans son bureau, décoré de fossiles trouvés dans les environs.
Défense de mammouth
Quant au pergélisol, «il fond probablement, mais lentement». «Lorsque nous sortons une défense de mammouth du sol, nous nous rendons compte que l'autre extrémité est toujours dans le sol, toujours gelée. C'est le signe que le pergélisol reste très froid », poursuit-il. Une conséquence inattendue du dégel des sols dans l'extrême nord a été le développement de la chasse aux vestiges anciens.
Günter Stoof, surnommé "Molo", comprend l'attitude de ses amis russes. «La nature décide, pas l'homme», dit ce technicien AWI qui a passé le plus de temps sur l'île. Aujourd'hui âgé de 65 ans, il jure que cette saison sera la dernière de sa carrière (48 expéditions dans l'Arctique et l'Antarctique). Le natif de l'Allemagne de l'Est était le plus jeune membre d'une expédition soviétique de près de deux ans (1975-1977) chargée de construire une base en Antarctique. Il a eu la chance de visiter les régions polaires plus d'une fois, seul ou en groupe.
Son parcours de vie reflète une histoire différente, la coopération entre la RDA et l'URSS pendant la guerre froide. Après la chute du mur de Berlin, un comité scientifique a été formé, chargé de déterminer le programme de recherche scientifique pour une Allemagne unie. Il a recommandé de garder la direction polaire et de la construire autour du groupe de recherche AWI à Potsdam. «Il comprenait des experts tels que Molo et Christine Siegert, qui avaient 20 ans d'expérience dans l'étude du pergélisol grâce à leur travail conjoint avec l'URSS», explique Anna Morgenstern.
L'étude des sols gelés s'est généralisée en Russie au début du XXe siècle conformément aux décisions stratégiques de Moscou. La politique de développement des régions de l'est et du nord riches en hydrocarbures et autres ressources naturelles ne pourrait être mise en œuvre sans la construction du chemin de fer transsibérien. Quoi qu'il en soit, pour la mise en œuvre de ce projet, il était initialement nécessaire de former une science de l'ingénieur sur le permafrost omniprésent ici.
À la fin des années 1930, l'Institut du pergélisol a été créé à Moscou. En 1960, il a été transféré à Yakutsk. Cette grande ville de Sibérie orientale se dresse également sur le sol gelé. Deux galeries souterraines (à une profondeur de 4 et 12 mètres) à la base de l'institut permettent un accès «direct» au pergélisol. Les couches sableuses racontent l'histoire géologique de la ville, qui a été construite sur les dépôts alluviaux de la Lena.
Anthrax et creux
Les portes lourdes maintiennent les températures sous le point de congélation. «La fonte du permafrost est une menace pour la planète, mais à l'échelle de la Yakoutie, tout est encore assez stable», explique le directeur de l'institut Mikhail Grigoriev. "Dans le même temps, les conséquences de la fonte sont plus visibles dans d'autres régions, en particulier à Yamal."
Après l'été anormalement chaud de 2016, une épidémie d'anthrax a commencé sur la péninsule (le premier cas depuis 1941, selon l'Institut d'épidémiologie de Moscou) en raison de la fonte du pergélisol dans lequel se trouvait l'agent pathogène. De plus, les journaux ont recommencé à parler de l'Okrug autonome de Yamalo-Nenets après la découverte de grandes dépressions. Ils sont également devenus le résultat du dégel du pergélisol. «La région est riche en gaz. Lorsque le sol fond, il émet des bulles de gaz, ce qui explique ces explosions », explique Mikhail Grigoriev.
Dans le même temps, pas un seul cas de ce genre n'a encore été signalé sur l'île Samoilov, en Alaska ou dans le nord du Canada. Le réseau mondial de surveillance du pergélisol recueille des données sur plus de 250 sites. Son objectif est de «mutualiser les connaissances et également de valider de nouveaux modèles climatiques», déclare Hugues Lantuit, employé d'AWI.
De plus, la recherche sur le pergélisol alpin prend de l'ampleur. La Conférence européenne de juin 2018 sur le pergélisol doit rendre compte de ces travaux, qui sont activement développés en Suisse mais qui n'en sont qu'à leurs débuts en France.
L'érosion côtière et ses conséquences socio-économiques deviennent une autre source de préoccupation: un tiers du littoral mondial se trouve dans la zone de pergélisol. Dans la mer de Laptev et la mer de Beaufort (Amérique du Nord), l'érosion côtière peut atteindre huit mètres par an, obligeant les villages voisins à envisager de déménager. Sur l'île de Samoilov, la cabane côtière en bois est toujours en place. Mais combien de temps cela durera-t-il?
Simon Roger