Un réchauffement plus rapide dans l’Arctique entraînera une augmentation de la température mondiale de 2°C, huit ans plus tôt que si la région s’était réchauffée au niveau de la moyenne mondiale, ont découvert des chercheurs de l’UCL. L’Arctique se réchauffe actuellement près de 4 fois plus vite que la moyenne mondiale.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Earth System Dynamics explique comment l’équipe de recherche a créé des projections alternatives sur le changement climatique qui n’ont pas constaté de réchauffement rapide dans l’Arctique. Ils ont ensuite comparé les températures de ce monde hypothétique aux températures des modèles du «monde réel» et examiné le moment où les seuils critiques de 1,5° et 2° de l’Accord de Paris ont été dépassés. Ils ont constaté que les modèles sans réchauffement rapide dans l’Arctique dépassaient les seuils respectivement 5 et 8 ans plus tard que leurs dates de projection «réelles» de 2031 et 2051.
L’objectif de l’Accord de Paris, un traité international, est de maintenir les températures moyennes mondiales «bien en dessous de 2° au-dessus des niveaux préindustriels» et de poursuivre les efforts «pour limiter l’augmentation de la température à 1,5°». On estime aujourd’hui que l’Arctique s’est réchauffé de 2,7°C depuis l’époque préindustrielle, et que ce réchauffement s’est accéléré depuis le début du 21e siècle.
Ils ont également constaté qu’un réchauffement disproportionnellement rapide dans l’Arctique a ajouté une incertitude disproportionnée aux prévisions, dans la mesure où les variations dans les prévisions des modèles sont plus importantes pour la région que pour le reste de la planète. L’étude ne tente pas de quantifier l’impact du réchauffement de l’Arctique sur le reste du monde, par exemple en raison du retrait de la glace de mer qui contribue à maintenir la planète au frais, mais estime plutôt la contribution directe du réchauffement de l’Arctique à l’augmentation de la température mondiale.
L’été arctique le plus chaud jamais enregistré a été enregistré dans l’Arctique en 2023
L’été arctique le plus chaud jamais enregistré a été enregistré dans l’Arctique en 2023. La température moyenne de l’air était de +6,4°, ce qui était la plus élevée depuis le début des relevés en 1900. Cela a été rapporté par l’Administration nationale américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA). Selon les experts de la NOAA, cela indique une accélération du changement climatique.
L’étendue de la glace de mer continue de diminuer et, au cours des 17 dernières années, l’Arctique a enregistré ses 17 plus faibles étendues de glace de mer jamais enregistrées. Cette année, l’étendue de la glace de mer était la sixième plus élevée jamais enregistrée depuis le début des enregistrements par satellite en 1979, avec une glace pluriannuelle beaucoup moins ancienne et plus épaisse que dans les années 1980.
Les températures moyennes de la surface de la mer en août 2023 étaient de 5 à 7° supérieures aux moyennes d’août 1991-2020 dans les mers de Barents, de Kara, de Laptev et de Beaufort. Des températures inhabituellement fraîches en août ont été observées dans la baie de Baffin, la mer du Groenland et certaines parties de la mer des Tchouktches. Les températures moyennes de la surface de la mer en août montrent des tendances au réchauffement de 1982 à 2023 dans les zones libres de glace de l’océan Arctique en août, avec des températures moyennes de la surface de la mer augmentant de près de 0,5° par décennie.
Les régions de l’océan Arctique, à l’exclusion de l’archipel canadien, de la mer des Tchouktches et de la mer de Beaufort, continuent de présenter une augmentation des proliférations de phytoplancton océanique, ou productivité primaire, les augmentations en pourcentage les plus importantes étant enregistrées dans l’Arctique eurasien et la mer de Barents. Le manteau neigeux en Amérique du Nord a atteint un niveau record en mai 2023, tandis que l’accumulation de neige au cours de l’hiver 2022-2023 était supérieure à la moyenne pour l’Amérique du Nord et l’Eurasie.
De fortes précipitations ont battu des records existants dans diverses régions de l’Arctique, avec quelques variations, comme un été sec dans le nord du Canada, entraînant des incendies de forêt record. Les précipitations dans la région panarctique ont été les sixièmes plus élevées jamais enregistrées, poursuivant ainsi la tendance vers un Arctique plus humide. La quantité de verdure dans la toundra de l’Arctique était la troisième plus élevée depuis 24 ans, soit une légère augmentation par rapport à 2022. Dans l’Arctique, la tendance à la multiplication des arbustes, des saules et des aulnes se poursuit dans ce qui était autrefois la toundra.
Le réchauffement climatique augmente la saison de jardinage à Yamal et permet de cultiver des cultures qui ne prenaient pas racine auparavant dans les conditions du Grand Nord. Selon les spécialistes du Centre de recherche sur l’Arctique, les habitants de l’Okrug autonome de Yamalo-Nenets peuvent désormais cultiver de la camomille et de l’épilobe, des framboises et des fraises, des cerises, des pommes de terre et des poivrons, du persil et de l’aneth.
— Il existe davantage de possibilités de planter des arbres dans les zones peuplées, notamment en plantant des fleurs. Cette période peut commencer plus tôt, elle dure plus longtemps, les types de fleurs et de plantes qui ne prenaient pas racine auparavant prennent racine», a déclaré le Centre scientifique d’études arctiques. Les habitants des régions du nord plantent et renforcent activement des arbustes et cultivent des plantes en pleine terre. En raison de la pauvreté des sols locaux, ces dernières sont mélangées aux terres achetées. Comme le rapporte Sever-Press, les habitants du village de Yamal, Soyakha (Seyakha), ont planté il y a trois ans un potager sur un sol gelé, où ils ont commencé à cultiver des pommes de terre et des radis. Ils ont réussi à récolter une bonne récolte.
Les émissions de dioxyde de carbone dans les zones de pergélisol sont équivalentes à celles de millions de véhicules
Au fil des millénaires, alors que le monde sortait de la dernière période glaciaire, la montée des eaux des océans de l’Arctique a continué à recouvrir de plus en plus de pergélisol, le transformant en pergélisol sous-marin. Il existe environ 965 000 milles carrés de pergélisol sous-marin dans l’Arctique, soit un cinquième de la quantité de pergélisol trouvé sur terre.
Une collaboration internationale en matière de recherche est nécessaire pour répondre aux questions sur l’étendue et l’état actuel du pergélisol sous-marin et évaluer le dégagement potentiel de gaz à effet de serre lors de son dégel. L’année dernière, la température moyenne de l’air à la surface de l’Arctique était la sixième plus élevée depuis 1900, à −7°. Les données montrent que depuis 1940, les températures annuelles moyennes ont augmenté de 0,25° par décennie et les températures estivales moyennes ont augmenté de 0,17° par décennie.
À mesure que l’Arctique se réchauffe, la montée du niveau des rivières dans la région pourrait libérer des émissions de dioxyde de carbone équivalentes à celles de millions de véhicules. Des recherches récentes menées par l’Université de recherche de Dartmouth aux États-Unis suggèrent que le pergélisol arctique a un impact significatif sur les systèmes fluviaux de la région. Cette étude, publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, montre comment le pergélisol – une couche dense de sol qui reste gelée pendant au moins deux ans – fait couler les rivières de l’Arctique dans des vallées plus étroites et moins profondes que leurs homologues normales du sud analogues.
Les chercheurs ont cherché à comprendre pourquoi les bassins versants de l’Arctique – la superficie totale de drainage d’une rivière et de ses voies navigables associées – ont tendance à être plus petits que les bassins versants des climats plus chauds. Ils ont étudié la profondeur, la topographie et les conditions du sol de plus de 69 000 bassins versants à travers l’hémisphère nord – depuis la latitude 23°N jusqu’au pôle Nord – à l’aide de données satellitaires et climatiques. Ils ont mesuré le pourcentage de terres occupées par le réseau de canaux de chaque rivière au sein de son bassin versant, ainsi que la pente des vallées fluviales.
47 % des bassins versants analysés sont formés de pergélisol. Comparées aux bassins versants tempérés, leurs vallées fluviales sont plus profondes et plus abruptes, et leurs canaux occupent environ 20 % de moins du paysage environnant. Les chercheurs rapportent que ces similitudes persistent malgré les différences dans l’histoire glaciaire, la pente du terrain, les précipitations annuelles et d’autres facteurs qui autrement contrôleraient le mouvement de l’eau et de la terre. Les bassins versants de l’Arctique sont façonnés par ce qu’ils ont en commun: le pergélisol.
La capacité du pergélisol à limiter le débit des rivières arctiques lui permet également de stocker d’énormes quantités de carbone dans le sol gelé, selon l’étude. Pour estimer la quantité de carbone qui pourrait être libérée de ces bassins versants en raison du changement climatique, les chercheurs ont combiné la quantité de carbone stockée dans le pergélisol avec l’érosion du sol qui pourrait se produire lorsque le sol fond et s’érode à mesure que les rivières arctiques se propagent.
Le dégel progressif du pergélisol arctique pourrait libérer entre 22 et 432 milliards de tonnes de dioxyde de carbone d’ici 2100 si les émissions actuelles de gaz à effet de serre sont maîtrisées, et jusqu’à 550 milliards de tonnes dans le cas contraire. L’Arctique s’est adapté au froid depuis si longtemps que les scientifiques n’ont aucune idée de la quantité ni de la rapidité avec laquelle le carbone sera libéré si le pergélisol fond à un rythme accéléré, concluent les chercheurs.
Dans cette image satellite de 2017, les sédiments du fleuve Mackenzie au Canada se jettent dans la mer de Beaufort dans des tourbillons laiteux. Les scientifiques étudient comment le débit des rivières entraîne des émissions de dioxyde de carbone dans cette partie de l’océan Arctique. Image de l’Observatoire de la Terre de la NASA par Jesse Allen utilisant les données Landsat de l’USGS.
Une étude publiée plus tôt cette année a montré comment les scientifiques utilisent une modélisation informatique avancée pour étudier des rivières comme le Mackenzie, qui se jettent dans une région de l’océan Arctique appelée mer de Beaufort. Comme de nombreuses régions de l’Arctique, le fleuve Mackenzie et son delta ont connu des températures considérablement plus élevées à toutes les saisons au cours des dernières années, entraînant une fonte et un dégel accrus des cours d’eau et des paysages.
Dans ce coin marécageux des Territoires du Nord-Ouest du Canada, le deuxième plus grand réseau fluvial du continent termine son voyage de mille kilomètres qui commence juste à l’extérieur de l’Alberta. En chemin, la rivière agit comme un tapis roulant pour les nutriments minéraux ainsi que les matières organiques et inorganiques. Ces matières se déversent dans la mer de Beaufort sous forme d’une soupe de carbone dissous et de sédiments. Une partie du carbone est finalement rejetée dans l’atmosphère par des processus naturels.
Les scientifiques pensent que le sud-est de la mer de Beaufort est un puits de CO2 faible à modéré, ce qui signifie qu’il absorbe plus de gaz à effet de serre qu’il n’en émet. Mais il régnait une grande incertitude en raison du manque de données sur cette région lointaine.
Pour combler cette lacune, l’équipe de recherche a adapté un modèle océanique biogéochimique global appelé ECCO-Darwin, développé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et au Massachusetts Institute of Technology à Cambridge. Le modèle assimile presque toutes les observations océaniques disponibles collectées sur plus de deux décennies à partir d’instruments marins et satellitaires (par exemple, les observations du niveau de la mer des altimètres de la série Jason et la pression du fond océanique des missions GRACE et GRACE Follow-On).
Tel un tapis roulant de carbone, le fleuve Mackenzie, vu ici en 2007 par le satellite Terra de la NASA, draine une superficie de près de 700 000 milles carrés (1,8 million de kilomètres carrés) sur son chemin vers le nord jusqu’à l’océan Arctique. Une partie du carbone provient du dégel du pergélisol et des tourbières. NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS et équipe scientifique ASTER États-Unis/Japon
Les scientifiques ont utilisé le modèle pour simuler le rejet d’eau douce et les éléments et composés qu’elle transporte, notamment le carbone, l’azote et la silice, pendant près de 20 ans (de 2000 à 2019).
Des chercheurs français, américains et canadiens ont découvert que le débit fluvial provoquait un dégazage si intense dans le sud-est de la mer de Beaufort qu’il modifiait le bilan carbone et entraînait un rejet net de CO2 de 0,13 million de tonnes métriques par an, soit à peu près l’équivalent des émissions annuelles de 28 000 véhicules à essence. Les émissions de CO2 dans l’atmosphère variaient selon les saisons, étant plus prononcées pendant les mois les plus chauds, lorsque le débit des rivières était élevé et qu’il y avait moins de glace marine pour couvrir et piéger le gaz.
Depuis les années 1970, l’Arctique s’est réchauffé au moins trois fois plus vite que partout ailleurs sur Terre, transformant ses eaux et ses écosystèmes, affirment les scientifiques. Certains de ces changements contribuent à une augmentation des émissions de CO2 dans la région, tandis que d’autres conduisent à une plus grande absorption de CO2. Les scientifiques suivent ces changements importants et apparemment mineurs dans l’Arctique et au-delà, car nos eaux océaniques restent un tampon essentiel contre le changement climatique, séquestrant jusqu’à 48 % du carbone produit par la combustion de combustibles fossiles.
Par exemple, à mesure que les terres arctiques fondent, la neige et la glace fondent, les rivières coulent plus rapidement et entraînent davantage de matière organique du pergélisol et des tourbières dans l’océan. D’un autre côté, le phytoplancton microscopique flottant près de la surface de l’océan profite de plus en plus du rétrécissement de la glace marine pour fleurir dans les nouvelles eaux libres et la lumière du soleil. Ces organismes marins ressemblant à des plantes captent et absorbent le CO2 atmosphérique par la photosynthèse. Le modèle ECCO-Darwin est utilisé pour étudier cette prolifération et le lien entre la glace et la vie dans l’Arctique.
La diminution de la lumière solaire réfléchie dans l’Arctique entraîne une hausse des températures locales à des niveaux sans précédent
Les données satellitaires montrent que la fonte des glaces de l’Arctique a réduit la quantité de lumière solaire qu’elles réfléchissent, déclenchant une augmentation sans précédent des températures locales. Les climatologues de la NASA et de la NOAA ont récemment rapporté que 2023 a été l’année la plus chaude jamais enregistrée, les températures continuant d’augmenter à un rythme effarant. Dans l’Arctique en particulier, les températures augmentent quatre fois plus vite que dans le reste du monde, mais les scientifiques ne savent pas exactement quelle pourrait être la cause exacte de ce réchauffement accéléré. Les résultats de l’étude ont été publiés le 23 août 2023 dans la revue Nature Scientific Reports.
De nouvelles données satellitaires pourraient éclairer ce mystère. Avec la permission de l’US Space Force, une équipe de chercheurs des Sandia National Laboratories a analysé des données inédites provenant des radiomètres des satellites GPS pour mieux comprendre la réflectivité réduite de la glace arctique, constatant qu’une diminution de la réflectivité de la lumière solaire, ou albédo, augmente le réchauffement dans L’arctic. Les données couvrant la période 2014 à 2019 ont montré une perte de 20 à 35 % de la réflectivité globale, a indiqué le laboratoire.
Le réchauffement accru dans l’Arctique est associé à la fois à un déclin global de la glace marine et à une diminution de la réflectivité de la glace marine restante. Lorsque la glace de mer arctique fond, elle expose une plus grande partie de l’océan sombre, qui à son tour absorbe plus de lumière solaire que la glace couverte de neige et augmente les températures. La fonte des glaces crée également ce qu’on appelle l’eau d’étang, qui décompose davantage la glace sous-jacente et n’est pas aussi réfléchissante que la neige ou la glace.
Alors que des études précédentes avaient examiné des mesures locales à des endroits spécifiques et utilisé des discussions théoriques sur la relation entre l’albédo et le réchauffement dans l’Arctique, les scientifiques affirment qu’il s’agit de la première étude complète et pluriannuelle de cette relation dans l’ensemble de la région. Environ un tiers de la perte de réflectivité est le résultat de la fonte complète de la glace, et les deux tiers restants sont probablement causés par l’altération de la glace de mer restante, qui a tendance à être plus mince et à contenir des flaques d’eau à sa surface, selon la déclaration.
Surveillance des changements dans les écosystèmes de la région
Les espèces de saumon essentielles à la santé, à la culture et à la sécurité alimentaire de nombreuses communautés autochtones, ainsi qu’à l’économie de la pêche commerciale, évoluaient dans leur nombre. En 2021 et 2022, le saumon rouge, un aliment de base de la pêche commerciale, a atteint des niveaux records dans la baie de Bristol en Alaska, tandis que le saumon quinnat et le saumon kéta capturés par les communautés autochtones des rivières Yukon et Kuskokwim sont tombés à des niveaux record.
Les effectifs de saumons quinnat et kéta ont diminué en raison des récents changements dans la chaleur et dans l’écosystème des rivières où ils frayent et des eaux océaniques où ils atteignent leur maturité. Le réchauffement des eaux fluviales a été associé au stress thermique chez le saumon chinook, et les eaux océaniques plus chaudes pourraient favoriser la maturation des deux espèces en adultes plus petits.
Bâtiments et structures dans la zone de pergélisol
Des spécialistes de la Faculté de géologie et de géophysique de l’Université d’État de Novossibirsk (NSU) ont développé, breveté et présenté au Forum technologique arctique ARTEK-2023 une technologie d’évaluation expresse de l’état des bâtiments et des structures destinée à être utilisée dans l’Arctique et les zones de pergélisol.
« Le problème que la technologie NSU s’efforce de résoudre est lié au fonctionnement des bâtiments et des ouvrages d’art sur des sols de pergélisol. La capacité portante des fondations (en particulier les fondations sur pieux et autres types de fondations) peut être altérée à la fois en raison du dégel saisonnier des sols et en raison de l’augmentation de la température des fondations due au réchauffement climatique. Si les fondations sur pieux perdent leur capacité portante, les bâtiments et les structures peuvent être soumis à des déformations inégales, ce qui peut conduire à des situations d’urgence, y compris l’effondrement », a déclaré Alexander Kvashnin, directeur du Centre de transfert de technologie et de commercialisation de NSU.
Afin de pouvoir prendre rapidement des décisions concernant l’arrêt de l’exploitation ou le renforcement des fondations, un complexe matériel et logiciel a été développé pour la surveillance express des ouvrages et des ouvrages. Il comprend des capteurs – des capteurs microsismiques qui enregistrent la fréquence et l’amplitude des vibrations des structures des bâtiments, et des enregistreurs qui enregistrent ces données et peuvent ensuite les transférer soit vers le cloud, soit vers un ordinateur portable si les données sont traitées sur place.
L’université note qu’une partie importante du complexe est constituée d’un logiciel qui vous permet de supprimer le bruit, d’isoler les fréquences naturelles des vibrations des bâtiments et des structures et, en supprimant tout ce qui est inutile, de déterminer l’état technique des structures et même des structures de bâtiments individuelles. Si le bâtiment est en bon état, les amplitudes de vibration doivent être faibles, mais si la stabilité est perdue, elles augmentent considérablement. Sur la base de la fréquence et de l’évolution de ces amplitudes au fil du temps, on peut tirer des conclusions sur la détérioration de l’état technique du bâtiment.
« De cette manière, nous avons examiné un certain nombre d’infrastructures de transport et d’ingénierie dans la région de Novossibirsk, ainsi que dans l’une des plus grandes entreprises métallurgiques de Russie. En peu de temps, nous avons pu évaluer l’état technique de divers. Les structures et identifier celles qui posent problème parmi elles. Les résultats de nos recherches ont confirmé à 100% d’autres méthodes, plus exigeantes en main-d’œuvre et plus coûteuses », a déclaré Kvashnin.