Des chercheurs de l'Université d'Oxford ont découvert que la hausse des températures dans l'Arctique accélérerait l'altération des roches, libérant davantage de dioxyde de carbone et contribuant au changement climatique. Leurs recherches suggèrent que les émissions de dioxyde de carbone du bassin du fleuve Mackenzie pourraient doubler d’ici 2100, soulignant l’importance d’intégrer l’altération des sulfures dans les modèles climatiques.
Des chercheurs du Département des sciences de la Terre de l'Université d'Oxford ont montré que la hausse des températures accélérerait l'altération des roches dans l'Arctique canadien, créant ainsi une boucle de rétroaction positive qui entraînerait le rejet de plus en plus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La recherche a été publiée dans Science Advances.
Comprendre la contribution potentielle du dioxyde de carbone atmosphérique provenant des intempéries est particulièrement important pour les régions sensibles comme l'Arctique, où les températures de l'air à la surface se réchauffent près de quatre fois plus vite que la moyenne mondiale. Par exemple, certains minéraux et roches réagissent avec l'oxygène de l'atmosphère, libérant du dioxyde de carbone par une série de réactions chimiques. Par exemple, l'altération des minéraux sulfurés (tels que « l'or des fous ») produit des acides qui provoquent la libération de dioxyde de carbone par d'autres minéraux rocheux proches. Dans le pergélisol arctique, à mesure que les températures augmentent et que le sol dégèle, ces minéraux sont exposés, devenant potentiellement une boucle de rétroaction positive qui accélère le changement climatique.
Cependant, jusqu’à présent, on ignorait largement comment cette réaction réagirait aux changements de température et quelle quantité supplémentaire de dioxyde de carbone serait libérée.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé les enregistrements de concentration et de température de sulfate (SO42-) de 23 sites du bassin du fleuve Mackenzie, le plus grand réseau fluvial du Canada, pour étudier la sensibilité des processus d'altération à la hausse des températures. Le sulfate, comme le CO2, est un produit de l’altération des sulfures et peut être utilisé pour suivre la rapidité avec laquelle ce processus se produit.
Les résultats montrent que dans tout le bassin versant, les concentrations de sulfate augmentent rapidement avec l'augmentation de la température. Au cours des 60 dernières années (de 1960 à 2020), l’altération des sulfures a augmenté de 45 % alors que les températures ont augmenté de 2,3 °C. Cela montre que le dioxyde de carbone libéré par les intempéries peut déclencher une boucle de rétroaction positive qui accélère le réchauffement dans l’Arctique.
En utilisant les enregistrements antérieurs de ces rivières, les chercheurs prédisent que les rejets de CO2 du bassin du fleuve Mackenzie pourraient doubler pour atteindre 3 milliards de kilogrammes par an d'ici 2100 dans un scénario d'émissions modérées. Ce changement équivaut à la moitié des émissions annuelles totales de l’industrie aéronautique nationale du Canada au cours d’une année typique.
L'auteur principal, le Dr Ella Walsh (Département des sciences de la Terre, Université d'Oxford au moment de l'étude) a déclaré : « Nous avons constaté que l'oxydation des sulfures augmente considérablement dans la région du Mackenzie avec un réchauffement même modéré. Jusqu'à présent, nous ne connaissions pas la sensibilité à la température de la libération de CO2 par les roches sulfurées et ses principaux facteurs à grande échelle et sur de longues échelles de temps. »
Toutes les zones du bassin versant ne réagissent pas de la même manière. Dans les montagnes rocheuses et les zones couvertes de permafrost, les intempéries sont beaucoup plus sensibles à la température. En simulant ce processus, les chercheurs ont découvert que la fragmentation de la roche lorsqu'elle gèle et se brise accélère encore l'altération des sulfures.
En revanche, les zones couvertes de tourbières connaissent une augmentation plus lente de l'oxydation des sulfures à mesure que le climat se réchauffe, car la tourbe protège le substrat rocheux de ce processus.
Le professeur co-auteur Bob Hilton (Département des sciences de la Terre, Université d'Oxford) a déclaré : « Le réchauffement climatique futur dans de vastes zones de l'Arctique pourrait encore augmenter les taux d'oxydation des sulfures et avoir un impact sur les budgets régionaux du cycle du carbone. Maintenant que nous avons découvert cela, nous travaillons à comprendre comment ralentir ces réactions, et la formation de tourbières semble aider à réduire les processus d'oxydation des sulfures.
Il existe de nombreux environnements similaires dans l’Arctique, où les types de roches, les proportions élevées de substrat rocheux exposé et les vastes zones de sol gelé en permanence se combinent pour créer des conditions dans lesquelles le réchauffement climatique entraînera une augmentation rapide de l’altération des sulfures. Il est donc fort probable que cet impact ne se limite pas au bassin du fleuve Mackenzie.
Les chercheurs pensent que cette étude met en évidence l’intérêt de tenir compte de l’altération des sulfures dans les modèles d’émissions à grande échelle, ce qui peut être utile pour prédire le changement climatique.
Compilé à partir de/SciTechDaily
DOI:10.1126/sciadv.adq4893