SERGEY ZIMOV, écologiste de formation, a jeté un os de mammouth laineux sur le tas. Il s’accroupissait dans la boue le long de la large et fraîche rivière Kolyma, sous une falaise imposante de terre qui s’effondrait. C’était l’été en Sibérie orientale, bien au-dessus du cercle arctique, dans cette partie de la Russie qui est plus proche de l’Alaska que de Moscou. Il n’y avait pas la moindre trace de gel ou de neige en vue. Pourtant, à cette falaise, appelée Duvanny Yar, le Kolyma avait traversé et exposé ce qui se trouvait en dessous : une couche de sol gelé, ou pergélisol, qui fait des centaines de pieds de profondeur et se réchauffe rapidement.

Des brindilles, d’autres matières végétales et des parties d’animaux de l’époque glaciaire – mâchoires de bison, fémurs de cheval, os de mammouth – se sont répandues sur une plage qui suçait les bottes de Zimov. « J’adore Duvanny Yar », dit-il en arrachant les fossiles de la boue. « C’est comme un livre. Chaque page est une histoire sur l’histoire de la nature. »

🔴 Sur neuf millions de kilomètres carrés au sommet de la planète, le changement climatique écrit un nouveau chapitre. Le pergélisol arctique ne dégèle pas graduellement, comme les scientifiques l’avaient prédit. Géologiquement parlant, il dégèle presque du jour au lendemain. Au fur et à mesure que les sols comme ceux de Duvanny Yar s’assouplissent et s’effondrent, ils libèrent des vestiges d’une vie ancienne et des masses de carbone qui ont été enfermés dans la terre gelée pendant des millénaires. En pénétrant dans l’atmosphère sous forme de méthane ou de dioxyde de carbone, le carbone promet d’accélérer les changements climatiques, alors même que les humains luttent pour réduire nos émissions de combustibles fossiles.

Peu de gens comprennent mieux cette menace que Zimov. Depuis une station de recherche délabrée dans l’avant-poste minier aurifère de Cherskiy, à environ trois heures de bateau à moteur de Duvanny Yar, il a passé des décennies à percer les mystères du réchauffement de l’Arctique. En cours de route, il a contribué à renverser les idées reçues, en particulier l’idée que le Grand Nord, à l’époque glaciaire du Pléistocène, avait été un désert ininterrompu de glace et de sols minces parsemés de sauge.

Au lieu de cela, les fossiles abondants de mammouths et d’autres grands brouteurs à Duvanny Yar et dans d’autres sites ont dit à Zimov que la Sibérie, l’Alaska et l’Ouest canadien avaient été des prairies fertiles, riches en herbes et en saules. Lorsque ces plantes et ces animaux sont morts, le froid a ralenti leur décomposition. Avec le temps, le limon soufflé par le vent les a enfouis profondément, les enfermant dans le pergélisol. ⚠️ Il en résulte que le pergélisol arctique est beaucoup plus riche en carbone que les scientifiques ne le pensaient autrefois.

🔴 Maintenant, de nouvelles découvertes suggèrent que le carbone s’échappera plus rapidement à mesure que la planète se réchauffera. Compte tenu de la vitesse inattendue du réchauffement de l’Arctique et de la façon troublante dont l’eau de fonte se déplace dans les paysages polaires, les chercheurs soupçonnent maintenant que pour chaque degré Celsius d’augmentation de la température moyenne de la Terre, le pergélisol peut libérer l’équivalent de quatre à six ans d’émissions de charbon, de pétrole et de gaz naturel, ce qui représente deux à trois fois la valeur de l’équivalent du chiffre que les scientifiques ont avancé quelques années auparavant. D’ici quelques décennies, si nous ne réduisons pas notre consommation de combustibles fossiles, le pergélisol pourrait être une source de gaz à effet de serre aussi importante que la Chine, le plus grand émetteur mondial, l’est aujourd’hui.

⚠️ Nous n’en tenons pas compte. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat de l’ONU n’a commencé que récemment à intégrer le pergélisol dans ses projections. Il sous-estime toujours à quel point le congélateur de Pandore pourrait s’ouvrir et à quel point il pourrait faire des ravages.

Le potentiel du pergélisol pour réchauffer la planète est éclipsé par le nôtre. Mais si nous espérons limiter le réchauffement à deux degrés Celsius, comme l’ont convenu 195 pays lors des pourparlers de Paris en 2015, de nouvelles recherches suggèrent que nous devrons peut-être réduire les émissions huit ans plus tôt que ne le prévoient les modèles du GIEC, simplement pour tenir compte de la fonte qui se produira.

C’est peut-être notre raison la moins appréciée d’accélérer la transition vers une énergie plus propre : Pour atteindre l’objectif que nous nous sommes fixé en matière de lutte contre le réchauffement, nous devrons aller encore plus vite que nous ne le pensons.

Zimov est venu pour la première fois à Cherskiy dans les années 1970 en tant qu’étudiant universitaire pour aider à la cartographie sur une expédition. Il aimait le paysage austère, l’isolement et l’éloignement des centres de pouvoir soviétiques. Les hivers sombres promettaient du temps pour réfléchir. Il revint quelques années plus tard et fonda la Station scientifique du Nord-Est, d’abord sous les auspices de l’Académie russe des sciences. Aujourd’hui, il le possède et le dirige avec son fils, Nikita. Il s’agit d’une opération d’improvisation à la corde raide et avec du matériel d’occasion. Mais la station attire des scientifiques de l’Arctique du monde entier.

Un jour de l’été 2018, la photographe Katie Orlinsky et moi nous sommes joints à Zimov à bord d’un bateau vieillissant pour transporter des fournitures à une installation de surveillance du carbone à Ambarchik Bay, près de l’embouchure du Kolyma dans l’océan Arctique. A l’origine, le site avait été occupé par une station de transit pour les prisonniers à destination des goulags de Staline, et les reliques de l’époque soviétique étaient partout. Nous avons traversé des herbes spongieuses à travers une allée formée d’une chaîne de vieux radiateurs à vapeur. Zimov, poitrine de taureau, les cheveux longs et blancs enfoncés dans un béret, sonde le sol avec une tige de métal pendant qu’il marche. Il fait ça souvent ces derniers temps, pour vérifier la profondeur du pergélisol.

Le pergélisol – un sol qui demeure gelé toute l’année – est recouvert de quelques pieds de terre et de détritus végétaux. Appelé couche active, ce sol dégèle normalement chaque été et regèle en hiver, protégeant ainsi le pergélisol de la chaleur montante. Mais au printemps 2018, un équipage travaillant pour Nikita a découvert que la saleté près de la surface autour de Cherskiy n’avait pas du tout gelé pendant la longue nuit polaire sombre. C’était du jamais vu : En Sibérie, le mois de janvier est si brutalement froid que le souffle humain peut geler avec un tintement que les Yakuts indigènes appellent « le murmure des étoiles ». Les Soviétiques avaient l’habitude d’atterrir des avions lourds sur le Kolyma. Le sol à 30 pouces de profondeur aurait dû être gelé. Au lieu de ça, c’était de la bouillie.

🔴 « Il y a trois ans, la température dans le sol au-dessus de notre pergélisol était de moins 3 degrés Celsius (27 degrés Fahrenheit), a dit Sergey Zimov. « Puis il était moins 2. Puis, il y a eu moins un. Cette année, la température était de plus 2

D’un côté, ce n’est pas surprenant. Les cinq années les plus chaudes de la Terre depuis la fin du XIXe siècle remontent à 2014, et l’Arctique se réchauffe plus de deux fois plus vite que le reste de la planète, car il perd la glace de mer qui contribue à le refroidir. En 2017, la toundra du Groenland a connu son pire incendie de forêt connu. Quelques jours avant notre arrivée en Sibérie, des thermomètres à Lakselv, en Norvège, à 240 milles au-dessus du cercle polaire arctique, ont enregistré une température de 32 degrés Celsius, ou 90 degrés Fahrenheit. Des rennes de l’Arctique se sont cachés dans des tunnels routiers pour se soulager.

Les températures du pergélisol augmentent à l’échelle mondiale depuis un demi-siècle. Sur le versant nord de l’Alaska, ils ont atteint 11 degrés Fahrenheit en 30 ans. Le dégel localisé du pergélisol, surtout dans les villages où le développement perturbe la surface et permet à la chaleur de pénétrer, a érodé les rives, miné les routes et les écoles, fissuré les pipelines et effondré les caves à glace où les chasseurs arctiques entreposent la viande de morse et de baleine boréale. Les étés chauds déforment déjà la vie des habitants de l’Arctique.

Ce que les Zimov documentaient en 2018, cependant, était quelque chose de différent, avec des implications au-delà de l’Arctique : un dégel hivernal. Le coupable, paradoxalement, était de la neige abondante. La Sibérie est sèche, mais pendant plusieurs hivers avant 2018, la neige épaisse a étouffé la région. La neige a agi comme une couverture, emprisonnant la chaleur de l’été dans le sol. Sur un site de recherche situé à 11 milles de Cherskiy, Mathias Goeckede, de l’Institut Max Planck de biogéochimie d’Allemagne, a découvert que l’épaisseur de neige avait doublé en cinq ans. En avril 2018, les températures dans la couche active avaient augmenté de 12 degrés.

Le phénomène ne se limitait pas à la Sibérie. Vladimir Romanovsky, spécialiste du pergélisol à l’Université d’Alaska Fairbanks, avait observé pendant des années le gel complet de la couche active à la mi-janvier dans quelque 180 sites de recherche en Alaska. Mais comme ces endroits ont aussi fait face à une période récente de neige abondante, le gel a glissé d’abord en février, puis en mars. En 2018, huit des sites de Romanovsky près de Fairbanks et une douzaine dans la péninsule Seward, dans l’ouest de l’Alaska, n’ont jamais complètement gelé.

🔴 À l’échelle mondiale, le pergélisol retient jusqu’à 1 600 gigatonnes de carbone, soit près du double de ce que contient l’atmosphère. Personne ne s’attend à ce que tout ou presque tout cela dégèle. Jusqu’à récemment, les chercheurs présumaient que le pergélisol perdrait au plus 10 % de son carbone. Même cela, pensait-on, pourrait prendre jusqu’à 80 ans.

Mais lorsque la couche active cesse de geler en hiver, les choses s’accélèrent. La chaleur ajoutée permet aux microbes de piquer la matière organique du sol et d’émettre du dioxyde de carbone ou du méthane toute l’année, au lieu de ne le faire que quelques mois par été. Et la chaleur hivernale se répand dans le pergélisol lui-même, le faisant dégeler plus rapidement.

⚠️ « Beaucoup de nos hypothèses s’effondrent « , a déclaré Róisín Commane, chimiste de l’atmosphère à l’Université Columbia, qui suit les émissions de carbone par avion. Elle et ses collègues ont découvert que la quantité de CO2 provenant du versant nord de l’Alaska au début de l’hiver a augmenté de 73 % depuis 1975. « Nous avons essayé de comprendre ce qui se passe dans l’Arctique en nous appuyant sur l’été, a dit Mme Commane. « Mais après le coucher du soleil, c’est là que la vraie histoire commence. »

Quelques hivers enneigés ne font pas de tendance ; l’hiver dernier, il y avait moins de neige à Cherskiy et le sol s’est considérablement refroidi. Fairbanks a aussi eu peu de neige. Pourtant, sur certains sites de Romanovsky en Alaska, la couche active a conservé suffisamment de chaleur pour ne pas geler complètement.

« C’est vraiment incroyable « , a déclaré Max Holmes, directeur adjoint du Woods Hole Research Center du Massachusetts, qui a étudié le cycle du carbone en Alaska et à Cherskiy. « J’ai largement imaginé le dégel du pergélisol comme un processus lent et régulier. Mais si ce n’est pas le cas ? Et si les choses changeaient beaucoup plus vite ? »

Et que se passerait-il si le changement se renforçait de lui-même – comme c’est déjà le cas, par exemple, dans le cas de la glace de mer arctique ? La glace de mer réfléchit les rayons du soleil, gardant l’océan froid en dessous. Mais à mesure que la glace de mer fond, l’océan sombre absorbe cette chaleur, qui fait ensuite fondre davantage de glace.

En règle générale, les points de basculement auxquels de telles boucles de rétroaction entrent en jeu sont difficiles à prévoir. « Nous savons qu’il y a des seuils que nous ne voulons pas franchir « , a déclaré Chris Field, directeur du Woods Institute for the Environment de l’Université Stanford. « Mais nous ne savons pas exactement où ils sont. »

Avec le pergélisol, il y a trop de choses qu’on ne peut pas voir. Il couvre une superficie deux fois plus grande que celle des États-Unis, habitée par deux fois moins de personnes que New York, sur l’un des terrains les moins accessibles du monde. Peu d’entre elles font l’objet d’une surveillance directe. Les scientifiques étudient plutôt de petites parcelles, en suivent d’autres à distance et tirent des conclusions sur le reste – contrairement à la glace de mer arctique, qui peut être mesurée dans son intégralité par satellite. « Vous pouvez aller en ligne et suivre exactement ce qui est arrivé à la glace de mer « , a déclaré Ted Schuur, spécialiste du pergélisol à l’Université Northern Arizona. ⚠️ « Avec le pergélisol, on regarde à peine. Nous avons à peine les outils pour mesurer ce qui se passe. »

Un type de pergélisol préoccupe particulièrement les chercheurs : les quelque 20 % qui contiennent d’immenses dépôts de glace solide. Une partie de cette glace s’est formée lorsque l’eau s’est infiltrée dans le sol et a gelé au contact du pergélisol ; une autre partie s’est formée au cours de milliers d’années durant les hivers arctiques, lorsque le sol s’est contracté et s’est fissuré en polygones. Au printemps, l’eau de fonte remplissait ces crevasses, qui se recongèlent plus tard. Avec le temps, la glace enfouie s’est transformée en coins massifs enveloppés de sol pergélisolé.

🔴 Une telle structure peut se défaire rapidement. Lorsque le pergélisol se désintègre, la glace enfouie fond aussi. Au fur et à mesure que l’eau s’écoule, elle transporte la chaleur qui répand la fonte, et elle laisse derrière elle des tunnels et des poches d’air. Le sol s’enfonce pour remplir ces cavités, créant des dépressions en surface qui se remplissent de pluie et d’eau de fonte. L’eau approfondit les bassins et creuse à travers leurs berges glacées, jusqu’à ce que les flaques d’eau se transforment en étangs et que les étangs deviennent des lacs. Le sol se réchauffe alors davantage et la glace fond davantage.

Le « dégel brutal », comme l’appellent les scientifiques, change tout le paysage. Il déclenche des glissements de terrain ; sur l’île Banks, au Canada, les scientifiques ont documenté une multiplication par 60 du nombre de glissements de terrain massifs entre 1984 et 2013. Il fait tomber les forêts. Merritt Turetsky, écologiste à l’Université de Guelph, au Canada, a suivi le dégel abrupt d’une forêt d’épinettes noires près de Fairbanks au cours des 15 dernières années. L’inondation qui s’y produit déstabilise les racines et les troncs des arbres. Turetsky soupçonne que tous les arbres de sa « forêt en état d’ébriété » vont bientôt basculer et être avalés par de nouvelles zones humides. « Il y a encore de petites poches de terre, mais il faut traverser des endroits assez humides pour les atteindre « , dit-elle.

⚠️ Tout dégel du pergélisol entraîne des émissions de gaz à effet de serre. Mais l’eau stagnante accélère la menace. Le gaz qui s’échappe de la boue privée d’oxygène sous les étangs et les lacs n’est pas seulement du dioxyde de carbone, mais aussi du méthane, qui est 25 fois plus puissant qu’un gaz à effet de serre comme le CO2. L’écologiste Katey Walter Anthony de l’Université d’Alaska Fairbanks mesure le méthane provenant des lacs arctiques depuis deux décennies. Ses derniers calculs, publiés en 2018, suggèrent que les nouveaux lacs créés par le dégel brutal pourraient presque tripler les émissions de gaz à effet de serre attendues du pergélisol.

Il n’est pas clair dans quelle mesure ce message a atteint les décideurs. En octobre dernier, le GIEC a dévoilé un nouveau rapport sur le plus ambitieux des deux objectifs de température adoptés à la conférence de Paris en 2015. La planète s’est déjà réchauffée d’environ un degré Celsius (1,8 degré Fahrenheit) depuis le 19e siècle. ⚠️ Plafonner le réchauffement climatique à 1,5 degré Celsius plutôt qu’à deux degrés Celsius, selon le rapport, exposerait 420 millions de personnes de moins à des vagues de chaleur extrêmes et réduirait de moitié le nombre de plantes et d’animaux menacés de disparition de leur habitat. Cela pourrait aussi sauver certains récifs coralliens – et jusqu’à 770 000 milles carrés de pergélisol. Mais pour atteindre l’objectif de 1,5 degré, selon le GIEC, le monde devrait réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 45 % d’ici 2030, les éliminer complètement d’ici 2050 et mettre au point des technologies pour en aspirer d’énormes quantités dans l’atmosphère.

Le défi est peut-être encore plus difficile à relever. Le rapport de 1,5 degré était la première fois que le GIEC tenait compte des émissions du pergélisol, mais il ne tenait pas compte des émissions dues au dégel abrupt. Les modèles climatiques ne sont pas encore assez sophistiqués pour saisir ce genre de changement rapide du paysage. Mais à la demande du National Geographic, Katey Walter Anthony et Charles Koven, modélisateur au Lawrence Berkeley National Laboratory, ont fait des calculs approximatifs qui tiennent compte des émissions dues au dégel brutal.

Pour stopper l’augmentation de la température à 1,5 degré, ils estiment que nous devrions réduire à zéro nos propres émissions de combustibles fossiles au moins 20 % plus tôt, au plus tard en 2044, soit six ans avant l’échéance du GIEC. Cela ne nous donnerait qu’un quart de siècle pour transformer complètement le système énergétique mondial.

« Nous faisons face à cet avenir inconnu avec un ensemble incomplet d’outils, a dit M. Koven. « L’incertitude n’est pas de notre côté. Il y a beaucoup de manières dont les choses pourraient mal tournées. »

Par Craig Welch, Août 2019, lecture 15 à 20 minutes avec nationalgeographic.com