Des couches de méthane sont enfermées sous le pergélisol dans les régions arctiques, mais si elles étaient libérées, cela pourrait causer des problèmes au reste du monde. Les chercheurs ont également découvert d’intenses émissions de méthane au fond de la mer Baltique. Le méthane peut être un réel problème pour l’environnement. Le gaz à effet de serre, composé de carbone et d’hydrogène et environ 80 pour cent plus puissant que le dioxyde de carbone, est présent naturellement dans les couches sédimentaires du fond marin et est responsable d’environ 30 pour cent de l’augmentation de la température mondiale.
Du méthane dans l’Arctique
Les chercheurs estiment que le méthane sous-glaciaire présent dans l’Arctique pourrait atteindre plusieurs millions de pieds cubes et que son rejet pourrait avoir de graves conséquences environnementales. Sous l’étendue du pergélisol arctique se cache une mer de méthane qui change le climat. Il est emprisonné sous des couches de glace et s’échappe lentement lorsque des fissures apparaissent. Tout changement soudain du pergélisol pourrait libérer ce que les chercheurs estiment être plusieurs millions de pieds cubes de gaz nocifs pour l’environnement.
Toute fuite de gaz à grande échelle pourrait déclencher une boucle de réchauffement potentiellement destructrice : le méthane provoquerait une fonte supplémentaire du permafrost, ce qui entraînerait alors des émissions de gaz supplémentaires. En étudiant le pergélisol (toute glace qui reste stable pendant deux ans ou plus est considérée comme du pergélisol) sous les îles du Svalbard, les chercheurs ont découvert que cette couche n’est pas dans un état permanent. Ils ont également découvert que d’énormes quantités de méthane, normalement piégées en dessous, étaient capables de migrer tout en restant piégées.
À l’aide des données historiques des moniteurs de fond, l’équipe a observé une tendance continue d’accumulation de gaz à la base du pergélisol. Mais ce n’était pas une conclusion uniforme. Parfois, lorsque l’équipe pensait que des emplacements étaient des sites évidents pour le gaz, elle ne trouvait aucun gaz, supposant qu’il avait déjà migré. D’autres endroits étaient tellement remplis de gaz que l’équipe de forage du puits pouvait entendre des niveaux explosifs de bouillonnement de méthane.
L’étude a été menée en Norvège, mais comme l’histoire géologique et glaciaire de la région est similaire à celle du reste de la région arctique, l’équipe estime que des gisements de méthane en migration sont probablement présents ailleurs. Le pergélisol qui contient du méthane n’est pas homogène et continu, et la sécurité de ces dépôts de méthane ne l’est pas non plus.
Les courants océaniques peuvent amincir le pergélisol et créer des densités inégales. Les hautes terres sont plus sèches et plus perméables, tandis que les basses terres ont un pergélisol saturé de glace. Et les chercheurs affirment que même là où existe un pergélisol continu, les caractéristiques géographiques peuvent permettre au gaz produit par les roches en dessous de s’échapper. Les conditions du pergélisol étant en constante évolution, ce n’est peut-être qu’une question de temps avant que les émissions de méthane n’augmentent.
Méthane dans la mer Baltique
Du méthane s’échappe de la mer Baltique. La fuite, située dans la tranchée de Londsort, provoque une infiltration de gaz sur plus de sept milles carrés de fond marin à environ 18 milles au large des côtes suédoises, déversant du gaz dans l’eau. Ce qui est inhabituel n’est pas seulement la profondeur de la découverte – environ 1 300 pieds – mais aussi le fait que des bulles de gaz remontent presque jusqu’à la surface.
Marcelo Coetzer, professeur de sciences environnementales à l’Université Linnaeus, estime que les courants océaniques profonds provoquent l’accumulation de sédiments riches en méthane dans cette zone particulière. Quoi qu’il en soit, cela n’explique pas la puissance des bulles de méthane, qui restent en hauteur dans la colonne d’eau pendant qu’elles flottent. La fuite dans le Londsort Deep est puissante, avec des bulles s’élevant à plus de 1 200 pieds du fond, surveillées par un sonar.
Bien que des émissions de méthane incroyablement profondes puissent geler les bulles, leur permettant ainsi de rester intactes plus longtemps, le gel ne se produit pas dans la mer Baltique. La raison pour laquelle les bulles sont si puissantes et stables est encore inconnue. L’équipe pense que l’environnement anoxique de la mer Baltique pourrait en être la cause. “S’il n’y a pas d’oxygène, les niveaux de méthane dissous dans l’océan peuvent être relativement élevés, ce qui fait que les bulles ne perdent pas de méthane aussi rapidement.” Ainsi, les bulles de cet environnement restent plus intactes, ce qui signifie que le transport du méthane vers la surface de la mer devient plus efficace.
L’équipe affirme que si les conditions d’oxygène dans la mer Baltique se détériorent davantage, cela entraînera probablement une augmentation du transport de méthane depuis les zones plus profondes de la mer. De là, ce méthane peut pénétrer dans l’atmosphère.
Absorption du dioxyde de carbone par l’océan et élimination artificielle du carbone de l’océan
L’océan est un immense puits de carbone. Les recherches montrent qu’il a absorbé plus d’un quart de tout le dioxyde de carbone rejeté dans l’atmosphère. Cependant, les scientifiques ont découvert que même l’océan atteint ses limites et pourrait devenir deux fois moins efficace pour séquestrer le carbone d’ici 2300 en raison du réchauffement et de l’acidification extrêmes. Mais un nombre croissant de startups, dont Captura et Running Tide, promettent de contribuer à réduire la charge de carbone des océans en utilisant une technologie permettant d’aspirer les gaz à effet de serre directement de l’eau de mer.
Dans le cadre de l’un de ses plus grands projets, Equatic et l’agence nationale de l’eau de Singapour, PUB, ont annoncé qu’ils construiraient la plus grande installation d’élimination du carbone océanique au monde. L’année dernière, l’entreprise, détenue et exploitée par des scientifiques de l’UCLA, a développé deux projets pilotes à Los Angeles et à Singapour qui ont permis d’extraire avec succès environ 100 kilogrammes (0,1 tonne) de dioxyde de carbone chaque jour. Leur objectif est désormais de construire une usine de 20 millions de dollars qui éliminera 3 650 tonnes métriques (4 000 tonnes) de gaz de l’océan par an, selon un communiqué de presse de l’UCLA.
Comment ça fonctionne? Dans le processus Equatic, les opérateurs commencent par faire passer un courant électrique dans l’eau de mer pompée dans le site. Cette charge divise l’eau (H2O) en hydrogène et oxygène, puis l’air passe à travers l’eau, qui piège et stocke le CO2 dans des solides à base de calcium et de magnésium, « de la même manière que les coquillages se forment naturellement », a rapporté le magazine Time. L’élimination du carbone de l’eau permet à l’océan d’absorber davantage de carbone de l’air, affirme l’entreprise. En plus de stocker le CO2, l’entreprise prévoit d’utiliser le sous-produit de l’hydrogène comme ingrédient dans des carburants propres, selon le communiqué.
En septembre, plus de 200 experts ont signé une lettre exposant leurs préoccupations: «Même si les approches océaniques d’élimination du carbone présentent un énorme potentiel, elles comportent également des risques», ont-ils écrit. «Le public ne dispose pas encore d’informations suffisantes sur l’efficacité ou l’impact d’une approche particulière et ne peut donc pas prendre de décisions éclairées quant à son utilisation à grande échelle.»
En mai 2023, une commission de l’ONU a qualifié l’industrie du captage du carbone de «non éprouvée» avec des risques «inconnus» et a remis en question sa viabilité économique en raison de coûts d’exploitation élevés. Mais le gouvernement fédéral américain parie certainement gros sur la recherche qui contribuera à améliorer la capacité des océans à éliminer le carbone de l’atmosphère.
En octobre 2023, le ministère de l’Énergie (DOE) a alloué 36 millions de dollars pour «développer des méthodes d’élimination du dioxyde de carbone du milieu marin». La National Science Foundation a fait les premiers pas vers le lancement d’un programme de recherche fédéral pour étudier diverses méthodes, telles que l’utilisation de minéraux et d’électricité pour modifier l’alcalinité des océans afin de permettre à l’eau de mer d’absorber plus de CO2 de l’air», selon E&E News rapports.
Déshydratation stratosphérique intentionnelle pour éliminer la vapeur d’eau de l’atmosphère
Alors que les émissions anthropiques de dioxyde de carbone sont de loin le principal facteur de changement climatique, la vapeur d’eau est en réalité le gaz à effet de serre le plus abondant et est responsable d’environ la moitié de l’effet de serre naturel de la Terre, celui qui rend notre planète habitable.
Aujourd’hui, alors que les scientifiques explorent les moyens d’inverser les effets du changement climatique en éliminant de l’atmosphère l’excès de dioxyde de carbone qui retient la chaleur et en réfléchissant la lumière du soleil dans l’espace, un groupe de chercheurs s’est demandé: l’élimination d’une partie de la vapeur d’eau de l’atmosphère pourrait-elle également aider à atténuer les effets. du changement climatique? C’est exactement l’idée explorée dans un nouvel article publié dans la revue Science Advances, que les auteurs appellent «déshydratation stratosphérique intentionnelle» ou DSI.
Des chercheurs du laboratoire de sciences chimiques de la NOAA ont développé le concept de DSI, qui implique la dispersion de fines particules – de petits cristaux de glace – dans les hautes couches de l’atmosphère, à la fois très froides et saturées de vapeur d’eau. La vapeur d’eau pure ne forme pas facilement des cristaux de glace.
Il est nécessaire d’avoir certains points de croissance ou noyaux de condensation, par exemple des particules de poussière, autour desquels l’excès d’humidité se condenserait. Si de tels noyaux pouvaient être introduits dans des masses d’air sursaturées dirigées vers la stratosphère, alors une partie de la vapeur d’eau présente dans cet air se condenserait en glace et tomberait sous forme de précipitation, éliminant ainsi l’excès de vapeur d’eau et déshydratant (au moins partiellement) la stratosphère.
Les principes physiques de base qui sous-tendent ce concept sont simples en théorie, mais une telle région de l’atmosphère existe-t-elle ? En effet, il existe, et il porte un nom: le point froid du Pacifique occidental, une zone de l’atmosphère à peu près de la taille de l’Australie. La principale voie de pénétration de la vapeur d’eau dans la stratosphère est le transport ascendant à travers la tropopause – la frontière séparant la troposphère de la stratosphère – sous les tropiques.
La tropopause au-dessus du Pacifique tropical occidental est connue pour être un facteur critique dans la détermination de la quantité de vapeur d’eau transportée dans la stratosphère. À ce stade, il fait suffisamment froid pour assécher naturellement l’air humide grâce à la formation de cristaux de glace. Le problème est que la vapeur d’eau pure ne forme pas si facilement des cristaux de glace et qu’il existe de nombreux noyaux de condensation dans l’air. Sans leur présence, l’humidité relative de l’air par rapport à la glace doit être d’environ 200 % pour que les cristaux de glace se forment spontanément.
Dans leur étude, les scientifiques ont utilisé un modèle informatique pour simuler les conditions dans la stratosphère au-dessus de l’océan Pacifique occidental, sur la base d’observations de la température et des mouvements de l’air tropical à proximité de la stratosphère. Cela a montré que le concept DSI était efficace en théorie.
Ils ont également analysé les mesures à haute résolution de la vapeur d’eau et de la température recueillies par la mission ATTREX (Airborne Tropical TRopopause EXperiment) de la NASA en 2014. La mission ATTREX, basée à Guam, a utilisé l’avion sans pilote Global Hawk de la NASA pour étudier la tropopause tropicale au-dessus de l’océan Pacifique tropical. Les mesures ATTREX ont montré que sur les 550 zones d’air chargé d’humidité rencontrées par Global Hawk, seulement 10 % se trouvaient dans des zones où la vapeur d’eau pouvait être éliminée par le DSI.
Sur la base de ce résultat, les auteurs ont découvert que l’effet climatique du DSI de glace n’est possible que dans l’air le plus saturé d’humidité. L’ampleur de l’épuisement des eaux stratosphériques qui en résulterait équivaudrait à une réduction du forçage radiatif d’environ 1/70ème de celui des émissions anthropiques de CO2 depuis 1750. Selon les scientifiques, il s’agit d’un très petit effet et l’effet DSI à lui seul ne serait pas en mesure de contrecarrer une grande partie du réchauffement provoqué par le CO2.
Cependant, les DSI peuvent être utiles en tant qu’élément d’un portefeuille plus large de stratégies d’intervention et d’atténuation du changement climatique, car toutes les techniques étudiées (par exemple, l’injection d’aérosols stratosphériques et l’éclaircissement des nuages marins) ont des résultats positifs et négatifs différents et des délais d’efficacité différents. cadre. Tous ces facteurs entrent en ligne de compte pour décider si une méthode mérite une étude plus approfondie.
Si des décisions concernant une intervention climatique sont nécessaires, il sera essentiel que les scientifiques étudient de manière adéquate à la fois toutes les méthodes par lesquelles l’humanité pourrait modifier le climat, ainsi que les conséquences plus larges de ces méthodes.