L’érosion des falaises à côté de la lagune d’Elson près d’Utqiagvik, en Alaska. Crédit : Michael Rawlins
De nouvelles recherches d’UMass Amherst mettent en lumière des processus mal compris de la façon dont le carbone dissous dans les rivières arctiques affecte notre monde.
Dans une paire d’articles récemment publiés, Michael Rawlins, professeur au département de géosciences de l’Université du Massachusetts à Amherst et directeur associé du Climate System Research Center, a fait des progrès significatifs en approfondissant notre compréhension du cycle du carbone de l’Arctique, ou de la façon dont le carbone est transféré entre la terre, l’océan et l’atmosphère. Afin de mieux comprendre les tendances futures du dioxyde de carbone atmosphérique et le réchauffement climatique qui y est associé, nous avons besoin d’une image plus complète de la façon dont le carbone fait un cycle entre les réservoirs de notre monde.
« De nombreuses recherches ont porté sur le flux vertical de carbone de la terre à l’atmosphère », explique Rawlins. Ce flux vertical comprend des éléments tels que la combustion de combustibles fossiles, les incendies de forêt, les fuites de méthane et les émissions provenant du dégel du pergélisol. Mais il y a une autre partie du cycle : l’horizontale. « Beaucoup moins d’attention a été accordée à la façon dont le carbone est transféré de la terre à l’océan via les rivières », explique Rawlins.
Au fur et à mesure que l’eau s’écoule sur la terre, dans les ruisseaux et les rivières, elle capte le carbone, le transportant finalement jusqu’à la mer. Une petite quantité, mais non négligeable, de ce carbone organique dissous (COD) est « dégazée » de l’eau de la rivière et dans l’atmosphère sous forme de gaz à effet de serre. Ce qui reste se déverse dans l’océan, où il devient un élément clé des réseaux trophiques côtiers.
Pourtant, nous en savons relativement peu sur ces flux latéraux de carbone vers l’océan, en particulier dans l’Arctique, où les mesures sont rares et où un réchauffement rapide entraîne une intensification du cycle hydrologique, une augmentation du ruissellement et un dégel du pergélisol.
C’est là que les deux articles de Rawlins, publiés dans le Journal de recherche géophysique et Lettres de recherche environnementale, Entrez.
Rawlins et ses co-auteurs ont modifié un modèle numérique qui capture avec précision l’accumulation saisonnière de neige, ainsi que le gel et le dégel des sols, en ajoutant une comptabilité de la production, de la décomposition, du stockage et du « chargement » du COD dans les cours d’eau et rivières. Le modèle simule maintenant la quantité de carbone qui s’écoule dans les rivières de la région avec une étonnante précision. C’est le premier modèle à capturer la variation saisonnière de la quantité de COD exportée vers l’océan, un gradient est-ouest marqué à travers 24 bassins de drainage sur le versant nord de l’Alaska et les quantités relativement égales de COD circulant dans les rivières drainant le nord et à travers ceux qui drainent vers l’ouest.
Peut-être plus important encore, le modèle indique des quantités croissantes d’eau douce et de COD exportées vers un lagon côtier du nord-ouest de l’Alaska. L’année 2019 se démarque particulièrement, avec une exportation massive de COD en eau douce qui était près de trois fois la quantité exportée au début des années 1980. “L’augmentation des exportations d’eau douce a des implications pour la salinité et d’autres composants de l’environnement aquatique de la lagune”, explique Rawlins. Les changements sont liés à l’augmentation des précipitations, en particulier pendant l’été, et aux effets du réchauffement et du dégel des sols. “Les plus fortes augmentations d’eau douce et de COD”, explique Rawlins, “se produisent en automne, ce qui n’est pas surprenant étant donné les pertes importantes de glace de mer dans les mers de Beaufort et de Chukchi, à leur tour liées au réchauffement de notre climat”.
En fin de compte, ce nouveau modèle peut aider les scientifiques à affiner les bases de référence du carbone et à mieux comprendre comment le réchauffement climatique modifie le cycle du carbone de la Terre.
Les références:
« Modeling Terrestrial Dissolved Organic Carbon Loading to Western Arctic Rivers » par Michael A. Rawlins, Craig T. Connolly et James W. McClelland, 30 août 2021, Journal of Geophysical Research : Biogéosciences.
DOI : 10.1029/2021JG006420
« Augmentation des flux d’eau douce et de carbone organique dissous vers le lagon Elson du nord-ouest de l’Alaska » par Michael A Rawlins, 12 octobre 2021, Lettres de recherche environnementale.
DOI : 10.1088 / 1748-9326 / ac2288
Cette recherche a été soutenue par le département américain de l’Énergie, la National Aeronautics and Space Administration et la National Science Foundation, et est affiliée au projet Next-Generation Ecosystem Experiments-Arctic du DOE (NGEE-Arctic), Nasal’Expérience sur la vulnérabilité boréale arctique (ABoVE) et le projet de recherche écologique à long terme sur les écosystèmes des lagunes de Beaufort (BLE-LTER) soutenu par la NSF.
