Le pergélisol, ou permafrost, dégel et pourrait perdre de 16 à 69% de sa superficie d’ici à 2100, suivant la hausse des températures mondiales (de +2° à +4°), selon le dernier rapport du GIEC. Les conséquences de ce dégel inquiètent autant qu’elles sont multiples : risque d’affaissement des sols, pollution au mercure, contamination par des virus géants ou encore impact sur le dérèglement climatique. Elles vont occasionner la multiplication des réfugiés climatiques, des dégradations matérielles et impacter le climat mondial.
Un ours brun vieux de 3 460 ans, autopsié par les scientifiques du laboratoire du Lazarev Mammoth Museum Laboratory à Yakutsk, en Sibérie orientale, livre ses premiers secrets. Découvert par des éleveurs, il mesure 1,55 m et pèse 78 kg. Le dégel de cet ours, prisonnier du permafrost, laisse planer des doutes quant à la possible libération de virus ou bactéries piégées dans le pergélisol, au même titre que le mammifère.
Cette décongélation peut aussi entraîner la libération de gaz à effet de serre, de méthane et de mercure dramatique pour l’environnement. Le pergélisol est le sujet scientifique et écologique majeur du moment. Cette couche de sol gelée pouvant faire plusieurs kilomètres d’épaisseur compose la cryosphère – toutes les portions de la surface des mers ou terres émergées où l’eau est présente à l’état solide. « Le permafrost n’est pas une couche de glace, mais bien un sol sédimentaire gelé, tel que du sable, de la roche ou de la terre et qui peut contenir de la glace », précise Antoine Séjourné, géologue et chercheur au Laboratoire Paris-Saclay.
Le pergélisol se trouve généralement sous une couche de sol soumis au dégel et appelé zone active. Cette couche peut avoir une épaisseur variant de 15 à 250 cm. Sur celle-ci, aussi appelée mollisol, quelques plantes et organismes se développent lors des fontes saisonnières. Ni les racines ni les animaux ne peuvent pénétrer la couche de pergélisol en dessous, qui est hermétique.
Principalement situé dans l’hémisphère nord, on le trouve dans les régions boréales telles que l’Alaska, le Canada et la Sibérie ainsi qu’à l’extrême Nord de la Scandinavie. Le pergélisol représente un quart des terres émergées de ces régions. Il est aussi présent, dans une moindre mesure, dans les régions montagneuses de la Mongolie et de l’Ouest de la Chine tel que le plateau tibétain, et dans les Alpes. On trouve aussi du pergélisol dans les régions polaires de l’hémisphère sud, au niveau des terres exposées et sans glace de l’Antarctique, où il couvre un cinquième des sols. Il est présent dans les sédiments marins peu profonds des deux hémisphères.Le pergélisol s’est principalement formé pendant les périodes glaciaires qui ont rythmé le climat de la planète.
Certaines poches de pergélisol peu profondes se sont constituées durant la seconde moitié de l’Holocène (la période géologique actuelle, qui dure depuis 12 000 ans), d’autres se sont formées il y a 400 000 à 150 000 ans, pendant le Petit âge glaciaire. La plus grande extension du pergélisol a eu lieu il y a 20 000 ans environ. On appelle cette période le Dernier Maximum Glaciaire. Le permafrost s’étalait alors jusque sur la moitié Nord de l’actuel territoire français, et le niveau de la mer était 120 m plus bas. Puis, l’Holocène laisse la place à ce que les scientifiques appellent l’Anthropocène : l’ère de l’Homme. Où l’on commence, déjà, à polluer – via l’élevage et les rejets de méthanes des bovins – et où la Terre connaît un premier réchauffement. Pendant cette période, appelée Optimum Climatique de l’Holocène, les températures augmentent de 4°C en moyenne.
Au début de l’an 2000, alors que certains craignent la fin du monde au début du XXIe siècle, le pergélisol continue sa fonte : la perte en 2020 correspond à un peu plus du quart de sa surface au début du XXIe siècle. « Le pergélisol dégèle, il ne fond pas. Quand on met son poulet au four, c’est pareil : on le dégèle, il ne fond pas » plaisante Hélène Angot, chargée de recherche au CNRS et biogéochimiste. Soumis au réchauffement climatique, le pergélisol commence à se réchauffer et à dégeler. Une perspective moins appétissante que celle d’un plat au four cependant.
Ce dégel inquiète. Trois à quatre millions de personnes vivraient sur ses terres gelées et pourraient être impactées directement par son dégel. Les conséquences de ce dégel auront aussi un impact mondial : réchauffement climatique accéléré, pollution au mercure et libération de virus et bactéries conservés dans le permafrost sont au programme des réjouissances.
Le réchauffement du permafrost est plus rapide que celui de l’air : il varie de 2 à 3°C suivant les régions, contre +1.1°C pour l’air actuellement. « Les températures du pergélisol ont augmenté et atteint des niveaux records depuis les années 1980, dont notamment la hausse récente de 0,29°C ± 0,12 °C entre 2007 et 2016 », explique le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) dans son dernier rapport. Or, le pergélisol renferme des quantités de gaz à effet de serre (GES) estimées 2 fois supérieure à celles des gaz dans l’atmosphère. Ce stockage passe par celui du CO2 majoritairement, ainsi que du méthane. Il enferme aussi certains vestiges organiques du passé : une étude du CNRS fait notamment l’état de cimetières de Mammouths. Le dégel participe à la libération d’une partie des stocks de CO2, qui accélère le réchauffement climatique.
Ce problème n’est pas le plus palpable. L’impact du dégel du permafrost sur le réchauffement climatique ou la pollution est difficilement estimable par un individu seul. Les modifications géographiques apportées (et leurs conséquences) ont un impact très visible, que certaines populations et régions subissent déjà.
AFFAISSEMENT DES SOLS ET RISQUES INDUSTRIELS
La porte des enfers ! Aussi connu sous le nom de porte du monde souterrain, ce cratère est apparu en Sibérie à la fi n des années 90. Situé dans la région de Yakouti, dans l’Est de la Sibérie, ce cratère s’est agrandi une première fois vers 2005, puis en 2010. Il fait aujourd’hui 1 km de long et 50 à 100 mètres de profondeur. Ce cratère est apparu à la suite d’un dégel du pergélisol de la région. Autre exemple : l’Alaska Highway, une route mythique qui relie l’Alaska à la Colombie-Britannique du Canada. Avec le dégel du pergélisol, elle est souvent déformée, voire détruite. Et, tout aussi souvent, réparée par les autorités locales. En dégelant, le permafrost fragilise les sols : c’est son état thermique qui lui donne sa solidité. En perdant cet état, il se retrouve soumis à son poids et à celui des infrastructures construites au-dessus.
« Des agglomérations entières, des infrastructures ont été bâties, parfois depuis plusieurs siècles, sur des sols qui autrefois étaient gelés en permanence. Or aujourd’hui ces sols dégèlent et se gorgent de boue. Coulées
de boue, glissements de terrain : les risques naturels sont très importants.
Les risques sont également industriels (miniers, pétrolier, gazier etc.)
et aussi, bien évidemment, humains », précise Frédérique Bouchard, chercheur à l’Université de Sherbrooke, au Canada, dans un rapport pour le CNRS publié fin avril 2021 sur internet. En Sibérie, dans le village industriel de Norilsk, le dégel du pergélisol a entraîné, en 2020, l’affaissement du sol. Les fondations d’une citerne avaient cédé après s’être enfoncées dans le sol, engendrant la destruction de celle-ci. Les 20 000 tonnes de gazole stocké s’étaient alors répandues dans les rivières de la région, leur donnant une teinte rouge sang.
Ces dégâts vont devenir de plus en plus récurrents et importants avec l’augmentation des risques naturels, qui eux-mêmes augmentent les risques industriels. L’accélération du dégel va jouer sur ces risques. Ils peuvent accélérer le réchauffement climatique et le dégel. Il en va de même pour les catastrophes industrielles qui suivent.
ASSÈCHEMENT DES RÉGIONS BORÉALES
L’apparition de lacs de Thermokarst, que l’on trouve principalement dans le nord Canadien, est aussi l’une des conséquences de ce dégel. Il résulte en l’apparition de creux, crevasses et trous où s’accumule de l’eau. Les zones riches en glace ne représentent pourtant qu’une « faible portion du pergélisol », d’après Antoine Séjourné. Mais le pergélisol est une couche hermétique, que rien ne peut traverser. L’eau reste donc en surface, où elle s’accumule sous forme de mares et de petits lacs.
« Le dégel du pergélisol et la réduction de l’enneigement auront une incidence sur l’hydrologie et les feux de forêt dans les montagnes et dans l’Arctique, avec des impacts sur la faune et la végétation. Environ 20 % du pergélisol terrestre de l’Arctique est vulnérable à un dégel abrupt et un affaissement du sol, ce qui, dans les projections, devrait étendre de plus de 50 % la superficie des petits lacs d’ici 2100 […] », remarquent les experts du GIEC dans le dernier rapport.
Cet assèchement des sols, dans un contexte de dégel du pergélisol et d’apparition de petits lacs est « contre-intuitif », ironise Antoine Séjourné. Le dégel se fait « par le haut ». Tous les ans, en été, la zone proche est soumise
au dégel. Avec le réchauffement climatique, cette couche supérieure est de plus en plus épaisse, et les poches de pergélisol réduisent. En s’écoulant, généralement par le bas, l’eau contenue dans le permafrost contribue à l’apparition de rivières souterraines. Elle participe aussi à la création ou à
l’augmentation du volume des nappes phréatiques. Les sols de surface, eux,
n’accèdent plus à cette eau, qui coule sous le pergélisol, hermétique : d’où
l’assèchement évoqué.
« Le recul de l’enneigement et du pergélisol pourrait provoquer un assèchement du sol, avec des conséquences sur la productivité et des perturbations des écosystèmes. Selon les projections, les feux de forêt augmenteront jusqu’à la fi n du siècle dans la plupart des régions de toundra et de taïga ainsi que dans certaines zones montagneuses, tandis que les interactions du climat et des déplacements de la végétation influeront sur l’intensité et la fréquence des incendies » explique le GIEC dans son rapport SROCC, dédié aux océans et à la cryosphère.
« Green Arctic » ou « Brown Arctic » : c’est la question que se posent les scientifiques. Ils ignorent si l’Antarctique deviendra plus vert ou plus marron. Le réchauffement de la région peut être positif pour la nature, à condition que l’eau reste accessible. Les populations vivantes sur des poches de pergélisol s’aperçoivent qu’il est plus simple de faire pousser des pommes de terre. Celles-ci poussent plus longtemps durant l’année. Antoine Séjourné remarque aussi que les populations locales arrivent désormais à faire pousser des tomates sous serre ! « Le réchauffement est une bonne chose pour les plantes », s’exclame-t-il.
Ce dégel du permafrost, qui contient de la glace, peut laisser perplexe quant à la possibilité d’une montée des eaux causée par ce dégel. « La cartographie précise des poches de pergélisol et l’estimation des profondeurs est compliquée à réaliser », explique Antoine Séjourné. « La teneur exacte en glace du permafrost est, elle aussi, complexe à estimer. » Ces trois variables rendent les prévisions imprécises, mais pour Antoine Séjourné, l’impact du dégel sur la montée du niveau des océans sera minime : « Le pergélisol ne représente qu’une petite partie de la cryosphère, son impact sera donc bien moindre que la fonte des glaciers. »
UN CERCLE VICIEUX CLIMATIQUE
« Dans l’Arctique et les régions boréales, le pergélisol contient 1 460 à 1600 Gigatonnes de carbone organique, soit près du double du carbone de l’atmosphère » estime le GIEC. « Il y a des éléments […] autour du fait que le
dégel du pergélisol conduit à un flux net supplémentaire de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) depuis les régions arctiques. » Mais qu’est-ce qu’une boucle de rétroaction positive, ce phénomène souvent décrit par les scientifiques, lorsqu’ils évoquent l’impact du dégel du pergélisol sur le réchauffement climatique ?
Ce dernier entraîne le réchauffement du sol, et par la suite celui du pergélisol, qui dégèle. Il relâche alors une partie de ses éléments organiques. Puis, leur décomposition, ou leur biodégradation, entraîne la libération de gaz à eff et de serre. Ces gaz à eff et de serre, principalement du CO2 et du méthane, vont amplifi er le réchauffement climatique. Le dégel du pergélisol va alors s’accélérer, reprenant la boucle, ou ce cercle vicieux, pour un nouveau tour.
La fonte de la banquise est aussi une boucle de rétroaction positive, au
même titre que le dégel du pergélisol. Hélène Angot compare avec l’exemple
d’un T-shirt en été : en général, on s’habille en blanc pour se préserver de
la chaleur. C’est aussi le cas des routes repeintes en blanc. À Los Angeles, la ville a ainsi décidé de changer la couleur du sol pour se préserver de la
chaleur. « La banquise est blanche, explique Hélène Angot. Les couleurs claires renvoient les radiations solaires dans l’espace et participent à la régulation des températures mondiales. » Ce qui est valable pour nos vêtements ou les villes, l’est pour la nature. « En fondant, la surface claire diminue et laisse place à une surface sombre : celle de l’eau. L’océan est généralement bleu foncé. Ces zones marines vont absorber les radiations solaires, et donc la chaleur et participer au réchauffement de la planète. Ce réchauffement accentué va accélérer la fonte de la banquise, et ainsi de suite.»
Les radiations solaires qui chauffent la Terre sont partiellement retenues dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre. En frappant le sol de la planète, une partie de ces rayons est renvoyée dans l’espace. Et une portion de celle-ci est bloquée sur Terre par les gaz à effet de serre. Le réchauffement climatique est dû à une augmentation des gaz à eff et de serre dans l’atmosphère, qui bloque une part toujours plus importante des radiations solaires, et donc de la chaleur du soleil – qui participe au réchauffement de la planète.
Les gaz à effet de serre émis par le dégel du pergélisol peuvent être du dioxyde de carbone ou du méthane. L’un ou l’autre se forme en fonction des communautés bactériennes présentes dans les sols et suivant la présence de zones anoxiques (zone où la teneur en oxygène est faible ou nulle). Hélène Angot remarque que le CO2 est bien plus médiatisé que le méthane. Pourtant, ce dernier à un Potentiel de Réchauffement Global (PRG) 28 fois supérieur.
« Il faut aussi tenir compte de leurs durées d’action », explique-t-elle. « Le méthane disparaît en une dizaine d’années environ, là où le CO2 peut rester plusieurs dizaines, si ce n’est une centaine d’années, dans l’atmosphère. » Au final, le CO2 aura un impact bien supérieur sur la durée, même si celui-ci sera moindre à court terme. La scientifi que s’est aussi intéressée à la pollution au mercure engendrée par le dégel du pergélisol. Ce métal présent dans le sol est aussi prisonnier des terres gelées. Libéré en forte quantité, il entraîne des pollutions chimiques lourdes, ayant un impact sur la santé de l’humanité et des animaux des régions touchées.
« Nous ignorons actuellement si l’impact sera régional ou mondial », précise-t-elle. « Le dégel du pergélisol remet en circulation du mercure transporté et déposé en Arctique des années avant. Suivant qu’il se répand dans l’atmosphère ou dans les sédiments marins, l’impact ne sera pas le même. Dans le premier cas, la pollution sera mondiale, dans le second, elle sera régionale. » Il n’est pour l’instant pas possible de déterminer de quelle façon il se répandra et quelle sera l’échelle de la pollution. Le mercure présent dans le pergélisol représente environ 250 ans d’émission chimique de mercure par l’industrie mondiale.
LE PERGÉLISOL, CONGÉLATEUR À MICROORGANISME
« Les virus libérés par la fonte du permafrost doivent-ils nous faire peur ?« titrait Slate.fr, magazine en ligne, début janvier 2023. Un titre alarmiste, mais démenti par Matthieu Legendre, du Laboratoire d’Information Génomique et Structurale (IGS), focaliser sur l’étude de ses virus d’un nouveau genre. « Les virus géants que nous étudions dans les régions où se trouve le pergélisol ont très peu de chances de se propager à l’Homme », explique-t-il « Pour cela, il faut un hôte, qui transmet le virus. Or, la grande majorité des hôtes de virus étudiés là-bas sont aujourd’hui éteints. »
Les virus géants sont, basiquement, des virus dont le génome est plus grand. Comparables à des levures, ils font aujourd’hui l’objet d’études scientifiques variées, visant à déterminer leur diversité, leur évolution et les interactions avec leurs hôtes. Le premier d’entre eux est découvert en 2005, « tout à fait au hasard. » Nommé Mollivirus, il se propage alors dans un hôpital anglais. D’abord confondu avec une épidémie plus classique, il est découvert lorsque les médecins cherchent à déterminer le pathogène à l’origine du problème.
Dernièrement, un Pandoravirus (autre forme de virus géant) est découvert dans un lac près de Marseille. « J’ai déposé l’article dessus il y a deux jours. J’espère qu’il sera vite publié ! », précise Matthieu Legendre. D’autres Pandoravirus ont été trouvés en Australie et au Chili notamment. S’ils sont si courants, pourquoi n’ont-ils pas été découverts plus tôt, pourrait-on se demander ? « Pour isoler les virus que l’on souhaite étudier, on utilise une méthode de filtration, explique Matthieu Legendre. Mais cette filtration ne permettait pas d’isoler les virus géants, de par leur taille. »
Depuis la première découverte en 2005, les recherches avancent bien : une trentaine de souches du Mollivirus sont à l’étude, et une quinzaine le sont pour les Pandoravirus. Cette diversité est nécessaire pour comprendre, par
comparaison, leur fonctionnement. En 2014 et 2015, le professeur Jean-Michel Claverie, de l’université d’Aix-Marseille, est à l’origine d’une médiatisation plus importante du sujet. Après la découverte de deux d’entre eux, datant de plus de 30 000, il les réactive en laboratoire. Le professeur et son équipe comprennent que Pithovirus sibericum et Mollivirus sibericum, relevé en Sibérie, ne peuvent contaminer l’Homme, ni les autres espèces animales, mais sont capables d’infecter des amibes (un organisme
unicellulaire du règne animal).
DES CONSÉQUENCES DÉJÀ VISIBLE
Un enfant décédé, plusieurs dizaines d’hospitalisations et 2 350 rennes morts en 2016 : c’est le bilan d’une contamination en Sibérie. Cette contamination à l’anthrax ( Bacillus anthracis ) touche alors la province autonome d’Iamalo-Nénétsie, dans le centre-Nord de la Russie. La cause exacte est inconnue, mais les scientifiques avancent la théorie d’un cadavre de renne dégelé. Décédé après avoir été infecté par cette bactérie des années plus tôt, lorsqu’elle était encore présente dans la région, le corps dégelé aurait permis la transmission de cette bactérie aux populations de rennes locales.
« Les bactéries représentent la majorité des éléments microscopiques trouvés dans le pergélisol, loin devant les virus. Le danger vient de là », précise Matthieu Legendre. Les antibiotiques actuels pourraient permettre de soigner des contaminations bactériennes. À l’inverse, les antivirus ne pourraient contrer une contamination par l’un des virus géants retrouvés dans le pergélisol. « Les antivirus sont développés de façon à lutter contre un
virus particulier. Il faut du temps pour les développer », insiste-t-il.
« Certaines de nos villes ont été construites au nord du cercle polaire arctique, sur le permafrost. S’il commence à dégeler, vous pouvez imaginer les conséquences que cela aurait. C’est très sérieux », a reconnu le président russe Vladimir Poutine, en juin 2022. La majorité des bâtiments de la région n’est pas construite sur le pergélisol directement, mais sur des pilotis en bois, métal ou béton. Ils sont, ou seront, soumis aux risques liés au dégel du pergélisol. Une étude russo-américaine publiée en 2016 fait état d’un risque de réduction de la portance des sols de 75 % à 95 % d’ici à 2050.
Dans un article pour le National Geographic, Craig Welch décrivait le départ des habitants du village de Newtok, en Alaska : « Leurs vêtements empaquetés et entassés dans les bateaux, il ne leur reste plus qu’à dire adieu à leurs voisins… pour un temps seulement. » Ce sont les premiers réfugiés climatiques d’Amérique du Nord. Pour Dmitry Streleskiy, professeur adjoint de géographie à l’Université George Washington, le problème vient de la trop faible prise en compte du changement climatique. Il ne provient pas de quelques bâtiments déjà effondrés, mais de tous les bâtiments qui « pourraient potentiellement s’effondrer à leur tour », suite au dégel du
permafrost.
Le dégel du pergélisol est un problème écologique au même titre que le réchauffement climatique, l’acidification des océans, l’extinction d’espèces animales de plus en plus nombreuses ou la surexploitation des ressources terrestres. Il n’existe qu’une façon pour endiguer le dégel : limiter le réchauffement climatique en réduisant la pollution. Au risque de voir l’anthropocène aboutir à l’avènement d’une planète invivable pour l’humanité
Benoit Dupuis-Tordjeman : Photographie et journalisme 