Relargage du méthane de l'Arctique

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Chambre en PMMA utilisée pour mesurer le relargage de méthane et de CO2 au niveau d'une tourbière sur le palse de Storflaket, près d'Abisko au nord de la Suède.

Le relargage du méthane de l'Arctique est un phénomène de rejet du méthane contenu dans les mers et les sols du pergélisol arctique. Ce processus se déroule naturellement sur des échelles de temps longues, mais il est probable que le changement climatique actuel accentue le phénomène. Le méthane étant lui-même un gaz à effet de serre, son relargage accéléré entraîne une « rétroaction positive » sur le réchauffement climatique.

En Arctique[modifier | modifier le code]

La région arctique et certaines zones sub-arctiques[1] sont l'une des nombreuses sources naturelles de méthane[2].


Le pergélisol et les hydrates de méthane se détériorent avec la chaleur, pouvant ainsi libérer de grandes quantités de méthane sous l'effet du réchauffement climatique[3],[4]. D'autres sources de méthane existent, notamment les taliks sous-marins, le cours de rivières, le retrait des glaces, le pergélisol sous-marin et la décomposition de gisements d'hydrates de gaz[5].

Dans la zone thermokarstique[modifier | modifier le code]

Cette zone fore une sorte de vaste écotone correspondant à la ligne de fonte du sol gelé.

Le réchauffement climatique amplifie son relargage notamment à partir des thermokarsts, d'une part à cause de la libération du méthane contenu dans divers lieux de stockage et d'autre part en raison de la méthanogenèse de biomasse en décomposition[6]. En Arctique, de larges quantités de méthane sont stockées dans des gisements de gaz naturel, dans le pergélisol ainsi que dans des hydrates de méthane sous-marins.

Dans les zones végétalisées (toundra) et arborées (taïga)[modifier | modifier le code]

La végétalisation du sol (en particulier quand il s'agit de plantes vasculaires de la toundra humide arctique) peut interférer de plusieurs manières, encore mal quantifiées et comprises) avec les émissions de méthane de l'écosystème[7] :

  • par leurs racines ; celles-ci en croissant décolmatent le sol et favorisent la pénétration d'autres organismes (bactéries, champinons, microfaune du sol...), ce qui semblent aussi pouvoir faciliter la remontée de méthane, mais aussi la pénétration de bactéries méthanotrophes (bactéries consommant du méthane) ;
  • par diffusion gazeuse de CH4 via les plantes ou certaines plantes (carex notamment) ; du méthane pourrait être absorbé par les racines, puis transporté par la sève jusqu'au stomates qui peuvent le relarguer dans l'air[8].
  • par modification de l'albédo, de la température au sol, de la température globale (microclimat) et de l'intensité lumineuse apportée au sol ou aux algues et plantes aquatiques.
    Une expérience a, de 1998 à 2000, dans une taïga du Nord-Est du groenland manipulé l'ombrage au sol durant trois saisons de croissance consécutives des arbres. Les chercheurs ont ainsi pu fortement ralentir le cycle du carbone dans l'écosystème en modifiant aussi la nature de certains échanges avec l'atmosphère (dont pour le CH4). Dans ce cas, la biomasse aérienne totale était corrélée à la moyenne saisonnière des émission de CH4, avec un potentiel de production de CH4 qui a culminé à la profondeur où la densité racinaire était maximale (5-15 cm). Les chercheurs ont aussi constaté que la qualité du substrat diminuait avec par la baisse des échanges dans les placettes artificiellement ombragées. La concentration de CH4 dissous chutait dans les parcelles témoins en saison de croissance alors qu'elle restait relativement stable dans les placettes artificiellement ombragées, ce qui suggère que l'activité du système racinaire en développement joue un rôle dans la capacité de transport du CH4 du sol vers l'atmosphère. Les auteurs ont conclu que le taux de photosynthèse des plantes vasculaires et l'attribution induite de carbone récemment fixé dans les parties souterraines du sol semblent influencer à la fois le transport du CH4 par les végétaux et la qualité du substrat.
    Dans la Toundra ou pré-toundra de la chaîne de Brooks en Alaska (zone où la flore est plus rase), une autres étude a au contraire conclu à une importance apparemment négligeable de la flore, de l'éclairage ou de la photosynthèse, et là, le sol ne relarguait que peu de méthane (20 à 30 fois moins qu'attendus selon la littérature), pour des raisons encore mal comprises[9].
    Remarque : d'autres études ont montré que le Castor en tant qu'espèce-ingénieur entretien des boisements plus ensoleillés auprès des cours d'eau et des étangs qu'il crée, et que de nombreuses tourbières périarctiques n'existeraient pas sans lui (Or ces tourbières sont aussi des puits de carbone).
    Une autre étude a porté (les étés 1995 et 1996) sur l'influence de plusieurs types de flore rivulaire d'un lac glaciaire. Ses résultats évoquent une importance particulière des carex[10], qui faciliteraient la remontée de méthane du sol vers l'atmosphère. Les auteurs ont aussi inséré dans le sol des tubes de caoutchouc de silicone perméable aux gaz, qui semblent être des analogues raisonnables pour décrire le processus physique de « diffusion gazeuse à travers les plantes »[11].

Durant les interglaciaires[modifier | modifier le code]

Pendant les périodes interglaciaires, les concentrations de méthane dans l'atmosphère terrestre sont environ deux fois plus élevées que les valeurs les plus faibles relevées au cours d'un âge glaciaire.

Les concentrations dans l'atmosphère arctique sont 8 à 10 % plus élevées que dans l'atmosphère de l'Antarctique.

Au cours des périodes glaciaires, ce gradient se réduit pour atteindre un niveau négligeable[12]. Les écosystèmes terrestres sont considérés comme la principale source d’asymétrie, même s'il a été souligné que le rôle de l'océan Arctique est largement sous-estimé[13]. Il a été démontré que la température du sol et le niveau d'humidité avaient un impact important sur les échanges de méthane dans la toundra[14],[15].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Christensen, T. R., Johansson, T., Åkerman, H. J., Mastepanov, M., Malmer, N., Friborg, T., ... & Svensson, B. H. (2004). http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2003GL018680/full Thawing sub‐arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions]. Geophysical research letters, 31(4).
  2. DOI:10.1126/science.1175176
  3. (en) Zimov, Sa; Schuur, Ea; Chapin, Fs, 3Rd, « Climate change. Permafrost and the global carbon budget. », Science, vol. 312, no 5780,‎ juin 2006, p. 1612–3 (ISSN 0036-8075, liens PubMed? et DOI?)
  4. (en) Shakhova, Natalia, « The distribution of methane on the Siberian Arctic shelves: Implications for the marine methane cycle », Geophysical Research Letters (en), vol. 32, no 9,‎ 2005, p. L09601 (liens DOI? et Bibcode?)
  5. (en)Natalia Shakhova et Igor Semiletov, « Methane release and coastal environment in the East Siberian Arctic shelf », Journal of Marine Systems, vol. 66, no 1–4,‎ 2007, p. 227–243 (liens DOI? et Bibcode?)
  6. DOI:10.1029/2007JG000569
  7. Joabsson A & Christensen T R (2001) Methane emissions from wetlands and their relationship with vascular plants : an Arctic example. Global Change Biology, 7(8), 919-932.résumé
  8. Morrissey, L. A., D. B. Zobel, G. P. Livingston, Significance of stomatal control on methane release from Carex-dominated wetlands, Chemosphere, 26, 1–4339, 1993.
  9. Torn MS & Chapin III FS (1993) Environmental and biotic controls over methane flux from arctic tundra. Chemosphere, 26(1), 357-368. (résumé)
  10. Kelker D & Chanton J, The effect of clipping on methane emissions from Carex, Biogeochemistry, 39, 37–44, 1997
  11. (résumé)
  12. (en)Climate Change 2001: The Scientific Basis (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2001)
  13. (en) N. E. Shakhova, I. P. Semiletov, A. N. Salyuk, N. N. Bel’cheva, and D. A. Kosmach,, « Methane Anomalies in the Near-Water Atmospheric Layer above the Shelf of East Siberian Arctic Shelf », Doklady Earth Sciences, vol. 415, no 5,‎ 2007, p. 764–768 (liens DOI? et Bibcode?)
  14. DOI:10.1016/0045-6535(93)90431-4
  15. DOI:10.1038/346160a0

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

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