Les projections réalisées à partir de modèles d’écosystèmes de permafrost suggèrent que la fonte future du permafrost entraînera un certain réchauffement supplémentaire — suffisant pour être important, mais pas assez pour conduire à une situation d’"emballement du réchauffement », où la fonte du permafrost entraîne une accélération spectaculaire et auto-renforcée du réchauffement planétaire.
L’Arctique est le plus grand réservoir de carbone sensible au climat sur Terre, stockant deux fois plus de carbone dans ses sols gelés, ou permafrost, que ce qui est actuellement stocké dans l’atmosphère. Comme la région arctique se réchauffe plus rapidement que n’importe quel autre endroit sur Terre, on craint que ce réchauffement ne libère des gaz à effet de serre dans l’atmosphère et n’amplifie donc considérablement le changement climatique.

Accumulation de plusieurs milliers d’années de carbone

Le carbone contenu dans le permafrost s’est accumulé pendant des milliers d’années, lorsque des plantes mortes ont été enterrées et accumulées dans des couches de sol gelé, où le froid empêche la décomposition de la matière organique. Lorsque l’Arctique se réchauffe et que les sols dégèlent, la matière organique de ces sols commence à se décomposer rapidement et retourne dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane, qui sont tous deux d’importants gaz à effet de serre.
Le permafrost peut également dégeler brusquement à un endroit donné, en raison de la fonte de la glace dans le sol qui remodèle les paysages arctiques, de la croissance et de l’assèchement des lacs, et des incendies qui brûlent les couches isolantes du sol de surface. Le dégel du carbone du permafrost a déjà été observé dans l’Arctique, et les modèles climatiques prévoient qu’une grande partie du permafrost peu profond (<3 m de profondeur) dans tout l’Arctique dégèlerait en cas de réchauffement planétaire modéré à élevé (2 °C-4 °C).
Bien que les processus du permafrost soient complexes, ils commencent à être inclus dans les modèles qui représentent les interactions entre le climat et le cycle du carbone. Les projections de ces modèles du carbone du permafrost montrent un large éventail dans la force estimée d’un cercle vicieux carbone-climat, à la fois du dioxyde de carbone et du méthane, équivalant à 14-175 milliards de tonnes de dioxyde de carbone libéré pour 1 °C de réchauffement climatique. Par comparaison, en 2019, les activités humaines ont libéré environ 40 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Cela a deux conséquences.
Premièrement, le réchauffement supplémentaire causé par le dégel du permafrost est suffisamment important pour être pris en compte lors de l’estimation de la quantité totale d’émissions restantes autorisées pour stabiliser le climat à un niveau donné de réchauffement planétaire (c’est-à-dire le budget carbone restant. Deuxièmement, les modèles n’identifient pas de niveau de réchauffement particulier à partir duquel le dégel du permafrost devient un « point de basculement » ou un seuil dans le système climatique qui entraînerait un réchauffement planétaire excessif.
Toutefois, les modèles prévoient que les émissions augmenteraient continuellement avec le réchauffement, et que cette tendance pourrait durer des centaines d’années.

Du permafrost aussi dans les montagnes

On trouve également du permafrost dans d’autres endroits froids (par exemple, dans les chaînes de montagnes), mais ces endroits contiennent beaucoup moins de carbone que l’Arctique. Par exemple, le plateau tibétain contient environ 3 % de la quantité de carbone stockée dans l’Arctique. On s’inquiète également du carbone gelé dans les sédiments océaniques peu profonds. Ces dépôts sont connus sous le nom d’hydrates de méthane ou clathrates, qui sont des molécules de méthane enfermées dans une cage de molécules de glace.
Ils se sont formés sous forme de sols gelés qui ont été inondés lorsque le niveau de la mer est monté après la dernière période glaciaire. Si ces hydrates dégèlent, ils peuvent libérer du méthane qui peut remonter à la surface. La quantité totale de carbone dans les hydrates de méthane associés au permafrost est bien inférieure à celle du carbone présent dans les sols du permafrost. Le réchauffement climatique met des millénaires à pénétrer dans les sédiments sous l’océan, ce qui explique que ces hydrates réagissent encore à la dernière déglaciation.
Par conséquent, seule une petite fraction des hydrates existants pourrait être déstabilisée au cours du siècle à venir. Même lorsque du méthane est libéré des hydrates, on s’attend à ce que la majeure partie soit consommée et oxydée en dioxyde de carbone dans l’océan avant d’atteindre l’atmosphère. La modélisation la plus complète de ces processus à ce jour suggère une libération dans l’atmosphère à un taux inférieur à 2 % des émissions actuelles de méthane d’origine humaine.

Donnée à prendre en compte

Dans l’ensemble, le dégel du permafrost dans l’Arctique semble être une importante source supplémentaire de gaz piégeant la chaleur dans l’atmosphère, plus que les hydrates sous-marins. Les modèles de climat et de cycle du carbone commencent à prendre en compte les processus du permafrost. Bien que ces modèles ne s’accordent pas sur la quantité exacte de gaz piégeant la chaleur qui sera libérée dans l’atmosphère, ils s’accordent sur le fait que : (i) la quantité de ces gaz libérés par le permafrost augmentera avec le réchauffement de la planète ; et (ii) l’effet de réchauffement de la fonte du permafrost est suffisamment important pour être pris en compte dans les estimations de la réserve de carbone restante.