L'érosion des falaises adjacentes à Elson Lagoon près d'Utqiagvik, en Alaska. Crédit : Michael Rawlins
Une nouvelle recherche de l'UMass Amherst met en lumière les 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 complétant notre compréhension du cycle du carbone de l'Arctique - ou 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 du réchauffement climatique qui lui est associé, nous avons besoin d'une image plus complète de la manière dont le carbone circule entre les réservoirs de notre monde.
« De nombreuses recherches ont porté sur le flux vertical de carbone de la terre vers l'atmosphère », déclare 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 de la fonte 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 et le transporte 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 savons relativement peu de choses sur ces flux latéraux de carbone vers l'océan, en particulier dans l'Arctique, où les mesures sont rares et où le réchauffement rapide entraîne une intensification du cycle hydrologique, une augmentation du ruissellement et le dégel du pergélisol.
C'est là que les deux articles de Rawlins, publiés dans le Journal of Geophysical Research ainsi que Environmental Research Letters, 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 de la "charge" de 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 sur 24 bassins versants sur le versant nord de l'Alaska et les quantités relativement égales de COD qui s'écoulent dans les rivières à drainage nord et à travers celles drainant l'ouest.
Peut-être plus important encore, le modèle indique une augmentation des quantités d'eau douce et de COD exportées vers une lagune côtière du nord-ouest de l'Alaska. L'année 2019 se démarque particulièrement, avec une exportation massive de COD en eau douce qui représentait près de trois fois la quantité exportée au début des années 1980. "L'augmentation des exportations d'eau douce a des implications sur la salinité et d'autres composants de l'environnement aquatique du lagon", déclare 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", déclare Rawlins, "se produisent en automne, ce qui n'est pas surprenant étant donné les pertes importantes de glace de mer dans les mers voisines 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 niveaux de référence du carbone et à mieux comprendre comment le réchauffement climatique modifie le cycle du carbone de la Terre.
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, Environmental Research Letters.
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), NASAde l'Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) et du projet de recherche écologique à long terme sur les écosystèmes des lagunes de Beaufort (BLE-LTER) soutenu par la NSF.
