Polar Sea 360°

Épisode 08

La Terre Fond!

Recherche d'été à Herschel Map it

Stefanie Weege est géologue à l’Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine, situé à Potsdam, en Allemagne. Elle est membre du groupe de recherche COPER (pour « Érosion du pergélisol côtier, libération de carbone organique et de nutriments dans les eaux côtières de l’océan arctique ») dirigé par Prof. Dr. Hugues Lantuit, qui étudie l’érosion du pergélisol de l’Arctique canadien liée au climat. Cette année, elle passe l’été sur l’île Herschel, dans le Yukon canadien, une région particulièrement marquée par l’érosion.

Île Herschel, Yukon

Après mon bac, j’avais envie d’exercer une profession qui me permette de découvrir le monde, comme mon grand-père. Dans le cadre d’un programme de jobs d’été à l’étranger, j’ai été subjuguée par la beauté du paysage de la Nouvelle-Zélande et je me suis décidée à entreprendre des études de géologie. Grâce à cela, depuis douze ans, j’ai pu découvrir une bonne partie du monde. Mon intérêt pour l’Arctique et l’impact déterminant du réchauffement climatique sur les régions polaires s’est finalement développé pendant mes études à l’université du Spitzberg en Norvège. Je rédige actuellement une thèse de doctorat sur l’érosion côtière au Yukon, une région située dans le nord-ouest du Canada, à la frontière de l’Alaska.

C’est pourquoi, au cours de l’été 2012 puis de l’été 2013, j’ai eu l’occasion de passer deux fois six semaines avec mes collègues sur l’île Herschel, une île totalement déserte d’une dizaine de kilomètres de large, pour travailler sur le terrain.

«Pergélisol est tout type de sol qui demeure gelé en permanence au moins deux années»

Notre base se situe sur l’île Herschel, mais ma zone de travail s’étend à un rayon de 80 km. Ça nous oblige à marcher de longues distances dans la toundra, un terrain plutôt accidenté, ou à prendre notre petit bateau, voire parfois l’hélicoptère.

J’ai orienté plus spécialement mon travail sur un phénomène particulier lié au dégel, le « décrochement de fonte régressif ». Il s’agit de formations dues à l’érosion, en forme de fer à cheval, et qui peuvent atteindre 500 m de diamètre. On les trouve le long des côtes. Elles se forment lorsque la glace et le pergélisol riche en sédiments fondent. On appelle pergélisol tout type de sol qui demeure gelé en permanence, au moins deux années consécutives. Quand ce phénomène se produit, les vagues, en emportant les sédiments, laissent apparaître à même les falaises de nouvelles épaisseurs de glace, qui fondent à leur tour sous la chaleur et les radiations du soleil, ce qui a pour effet d’accentuer toujours plus l’érosion de la côte.

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«On estime que le pergélisol contient jusqu’à deux fois plus de carbone qu’il n’y en a actuellement dans l’atmosphère»

On trouve d’innombrables « décrochements » de ce genre le long des côtes du Yukon et ils peuvent se creuser de 9 m par an. Cela signifie qu’une maison située à 90 m de la côte pourrait être emportée par la mer en moins de dix ans. C’est ce qui arrive aux maisons de nombreux Inuits, les autochtones qui peuplent cette région.

Là-bas, nos recherches ne portent pas seulement sur la cause de ces décrochements ou sur leur étendue, nous étudions également les conséquences de l’apparition à l’air libre d’importantes quantités de sédiments suite au dégel. La majeure partie de ces sédiments vont dans les océans. Ils sont essentiellement constitués de matière organique d’origine animale (comme par exemple de mammouths en Russie) et principalement végétale, comme les résidus de plantes. Cette matière, jusqu’alors glacée dans le pergélisol, contenait du carbone organique.

Dans le cadre de nos recherches, nous tentons par ailleurs de déterminer quelle quantité de carbone organique a été libérée au cours du processus de dégel, et depuis combien de temps. À l’aide de ces valeurs, d’autres chercheurs peuvent à leur tour tenter de déterminer quelle quantité de carbone organique est transformée par les bactéries et les microorganismes présents dans la toundra puis acheminée jusqu’à l’océan ou encore libérée dans l’atmosphère.

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«Voyager dans des endroits isolés me permet de prendre conscience de la beauté de notre terre»

Jusqu’ici, on ne connaît pas précisément la quantité de carbone libérée dans l’atmosphère par la fonte du pergélisol. On estime toutefois que le pergélisol contient jusqu’à deux fois plus de carbone qu’il n’y en a actuellement dans l’atmosphère. Ceci démontre que d’infimes changements du taux de carbone présent dans l’atmosphère peuvent déjà avoir de graves répercussions sur le climat de la planète et entraîner son réchauffement.

C’est pourquoi nous utilisons sur le terrain des bornes GPS extrêmement précises et travaillons à l’aide de données satellites, afin de mesurer le recul annuel de la glace. Par ailleurs, nous avons aussi installé des stations de mesures météorologiques. D’autres stations mesurent également la quantité de glace fondue et de sédiments qui parviennent jusqu’à la mer. Nous prélevons également des échantillons de pergélisol et de boue (qui a l’aspect et la texture de la pâte à tartiner Nutella, mais n’en a malheureusement pas le goût, son odeur étant plutôt nauséabonde). Nous cherchons à déterminer l’âge, l’origine et la composition chimique de ces échantillons, en particulier leur teneur en carbone.

Travailler sur le terrain, dans un milieu naturel quasiment vierge, comme sur l’île Spitzberg ou l’île Herschel, me motive dans mon travail scientifique. Là-bas, on est immédiatement frappé par la sensibilité, la vulnérabilité de la nature et l’influence de l’homme. Ce genre d’endroit me montre à quel point je suis insignifiante, et à quel point les tempêtes, les vagues et même les ours peuvent être puissants. Voyager dans des endroits aussi isolés me permet de prendre conscience de la beauté de notre terre, mais aussi de la vulnérabilité de la nature ou des peuples, tels que les Inuits, face aux actions de l’Homme.

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Précisions sur le pergélisol Map it

Par Prof. Dr. Hugues Lantuit, géomorphologue spécialiste du pergélisol, professeur à l’université de Potsdam en Allemagne. Il dirige actuellement des recherches sur l’érosion côtière menées sur l’île Herschel, dans le Yukon canadien et supervise le groupe de jeunes chercheurs baptisé COPER (pour « Érosion du pergélisol côtier, libération de carbone organique et de nutriments dans les eaux côtières de l’océan arctique »), dans le cadre d’un programme scientifique lancé par l’Institut Alfred Wegener (AWI), Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine, qui prévoit l’étude de l’érosion du pergélisol dans l’Arctique.

Île Herschel, Yukon

Le pergélisol est un sol sédimentaire ou rocheux, d’une épaisseur et d’une profondeur variables, et qui affiche en permanence, au moins deux années de suite, des températures inférieures à 0 °C. Les sols gelés de l’Arctique, de Sibérie ou des régions de hautes montagnes, peuvent atteindre une épaisseur de 1 500 m et constituent les plus importants réservoirs de carbone de la planète. Selon les estimations, ils renferment environ deux fois plus de carbone qu’il n’y en a actuellement dans l’atmosphère. Quand ce sol de glace et de terre vient à fondre, un processus que les jardiniers qui recourent au compost connaissent bien se déclenche. Les bactéries et micro-organismes commencent à décomposer une grande partie des résidus végétaux ou animaux présents dans la terre. Simultanément, le carbone dont se composent ces organismes se transforme en méthane ou en dioxyde de carbone : deux gaz à effet de serre ayant pour effet d’aggraver le réchauffement climatique et, par là même, de favoriser la fonte du pergélisol. Les scientifiques appellent ce processus qui s’autoalimente « l’effet de rétro-couplage sur le pergélisol ».

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«Les deux tiers des côtes arctiques ne sont pas constituées de roche, mais d’un substrat gelé»

Toutefois, jusqu’ici, on ne peut imaginer l’ampleur que prendra cet effet de rétro-couplage qu’à travers des estimations. Une chose est sûre, en revanche : nul ne doit la sous-estimer. Toutes les côtes de l’Arctique ( sauf glaciers ) sont constituées de pergélisol , mais les deux tiers sont constitués de sédiments , pas de roche. Ce sont justement ces côtes qui sont les plus touchées par l’érosion. Elles ne restent intacts que parce qu’elles sont gelées par le pergélisol. L’action des vagues contribuent ensuite à dégeler progressivement ce pergélisol et facilite grandement son érosion. On observe des changements particulièrement spectaculaires en mer de Laptev, en mer de Sibérie orientale et en mer de Beaufort, où l’érosion du littoral atteint dans certains cas plus de 8 m par an (voire plus à certains endroits). Etant donné qu’environ un tiers des côtes du monde entier se trouvent dans des zones de pergélisol, l’érosion côtière pourrait à l’avenir concerner des régions immenses. Les côtes arctiques sont généralement plus sensibles au réchauffement climatique que les côtes situées sous des latitudes plus tempérées. Jusqu’à présent, elles étaient protégées de la force d’érosion des vagues par la banquise. En raison du recul continuel de cette banquise, cette protection se trouve compromise, et il faut s’attendre à voir rapidement évoluer une situation restée stable pendant des millénaires.

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L’impact du changement climatique sur les arbustes Map it

Par Isla Myers-Smith, phytoécologiste tentée par l’aventure arctique après avoir travaillé dans le Grand Nord. Afin de comprendre les impacts du dérèglement climatique sur l’Arctique, elle étudie les changements de végétation dans les écosystèmes de la toundra.

Île Herschel, Yukon

Je suis allée dans le Grand Nord pour la première fois avec mes parents, tous deux biologistes. Emballée, je me suis installée en Alaska pour rédiger mon mémoire de maîtrise sur le permafrost et les feux dans la forêt boréale. C’est là que j’ai découvert les liens entre la croissance de la strate arbustive et le changement climatique dans l’Arctique. Il y a une dizaine d’années, l’expansion des arbustes dans l’Arctique canadien était un phénomène encore très peu étudié, mais aujourd’hui, nous sommes toute une équipe à tenter de comprendre les raisons du changement de végétation dans le biome de la toundra.

«C’est une des évolutions les plus spectaculaires due au changement climatique dans la toundra»

L’île Herschel, où j’effectue mes recherches, est un lieu magique. Cela vient peut-être des bâtiments historiques, des bélugas, des harfangs des neiges ou des bœufs musqués ; des champs de fleurs sauvages au début de l’été ou des spectaculaires affaissements du pergélisol le long de la côte ; ou encore de la camaraderie avec les habitants de l’île. C’est sans doute un mélange de tout ça.

L’île, qu’on appelle aussi Qikiqtaruk, porte les traces d’une présence humaine très ancienne, compte tenu de son isolement. Elle a été peuplée par les Thulé. Les Inuvialuits y ont chassé l’été durant des centaines d’années. Au début du XXe siècle, les baleiniers venaient y passer l’hiver. On estime à plus de 1 500 le nombre de personnes ayant hiverné sur l’île entre 1893 et 1894. Cette longue occupation humaine a facilité mes recherches : il existe beaucoup de photos du site sur lequel j’étudie les changements de végétation et de paysage et plus particulièrement l’augmentation de la taille des arbustes et leur enracinement plus profond.

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«Les changements qui s’opèrent aujourd’hui auront donc des effets durables sur les écosystèmes de la toundra»

Ces photos prises en région arctique sont aussi rares que précieuses. Sur les tombes des chasseurs de baleines, nous prenons d’autres photos et nous mesurons les parcelles d’arbustes qui sont en train de pousser à cet endroit. Nous comparons des photos prises à différents endroits de l’île dans les années 1900, 1950, 1970 et 1980 avec des clichés contemporains, afin de constater l’ampleur des transformations de la végétation.

De l’Alaska jusqu’à la Sibérie, nous observons un accroissement des arbustes dans le biome de la toundra. C’est une des évolutions les plus spectaculaires due au changement climatique dans les écosystèmes au nord de la limite des arbres. Les arbustes sont les « arbres » de la toundra. Ils poussent souvent aux dépens d’autres espèces, qu’ils privent de soleil. Dans un contexte de réchauffement, la taille des arbustes augmente et les parcelles s’étendent, comme on le voit sur ces deux photos prises en 1980 et 2013. Dans la toundra, la croissance des arbustes peut entraîner la disparition d’autres espèces végétales comme les lichens, une des nourritures favorites du caribou, et bouleverser ainsi l’ensemble de l’écosystème.

Plusieurs facteurs peuvent favoriser une expansion des arbustes dans la toundra. La hausse des températures en été pourrait stimuler leur croissance. La fonte du permafrost pourrait libérer des éléments nutritifs assimilables par les plantes. Les perturbations pourraient permettre l’apparition de nouvelles parcelles. Les hivers plus chauds pourraient limiter les dommages faits aux tiges. Et ainsi de suite.

Quel que soit le mécanisme à l’œuvre, la progression des arbustes pourrait avoir un impact majeur sur le cycle des matières nutritives et les flux d’énergie dans la toundra. Par exemple, les arbustes font de l’ombre à la surface du sol en été, le gardant frais, tandis qu’en hiver, ils piègent la neige pour isoler le sol et retenir la chaleur de l’été. Ces changements de températures du sol pourraient avoir des incidences sur la quantité de carbone stockée dans les sols et sur l’état du permafrost.

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«J’espère que mes recherches contribueront à la fois à améliorer les modèles climatiques à l’échelle mondial»

Les bosquets d’arbustes sont souvent plus sombres que la toundra environnante, surtout en hiver et au printemps, lorsque les tiges percent la surface neigeuse. Cet assombrissement du sol peut favoriser le réchauffement de la toundra par le soleil et créer une boucle de rétroaction positive. Ce réchauffement pourrait stimuler la croissance d’espèces arbustives et augmenter indirectement le réchauffement à l’échelle planétaire.

Les températures devraient continuer à s’élever dans la toundra, à raison de 2 à 10°C, sur les 100 prochaines années. Les saisons de croissance s’allongent. Sur l’île Herschel, depuis quelques années, la banquise fond plus tôt l’été et ne se reforme qu’à la fin de l’automne. Nous ignorons si les arbustes continueront à profiter du radoucissement ou si une éventuelle raréfaction de l’eau ou d’éléments nutritifs viendra ralentir leur croissance.

Certaines espèces d’arbustes vivent très longtemps, jusqu’à 300 ans. Les changements qui s’opèrent aujourd’hui auront donc des effets durables sur les écosystèmes de la toundra. Mes recherches mettent en évidence un processus de densification arbustive dans l’Arctique. Mais nous manquons encore de données pour appréhender ces espèces de plus en plus dominantes.

J’espère que nous comprendrons quels sont les facteurs spécifiques responsables de l’accroissement des arbustes dans le biome de la toundra, et quel rôle le réchauffement joue dans cette évolution. J’espère que mes recherches contribueront à la fois à améliorer les modèles climatiques à l’échelle mondiale et à informer les populations du Grand Nord sur les bouleversements des écosystèmes dans lesquels elles vivent.

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Un port à travers l’Histoire Map it

Par Dylan Reibling, cinéaste, artiste et réalisateur de Polar Sea 360° sur l’Ile Herschel, le Delta Mackenzie et la côte ouest du Groenland.

24 juillet - Île Herschel, Yukon

Aujourd’hui, la journée sur l’île a été particulièrement étrange pour moi. Elle avait pourtant commencé normalement : Richard Gordon, un ranger chevronné du parc de Herschel nous a proposé un tour de Pauline Cove et un récit détaillé de l’histoire de l’Ile Herschel. C’est un endroit fascinant, un point de rencontre historique entre les baleiniers et les Inuvialuits. Il nous a également fait visiter une cabane de fumage où étaient fumés les ombles pêchés les jours précédents. C’était très appétissant, mais les poissons ne seront pas prêts avant notre départ de l’île. Zut.

Ce n’est pas là ce que j’ai trouvé étrange. Je dois avouer que j’étais venu sur Herschel avec toute une série d’idées préconçues. Je m’attendais à trouver un avant-poste calme et serein entouré d’étendues sauvages inhabitées. Je me disais : « Cette île se trouve au nord du Yukon, dans la mer de Beaufort. En gros, c’est le bout du monde, non ? »

Oui, mais…


 

Ce qui est étrange c’est que l’île est très fréquentée. En plus de l’équipe de tournage, des chercheurs, des types qui installent des panneaux solaires et des rangers du parc, il y a constamment des gens qui passent par là. Il y a même un bateau plein de touristes corses qui s’est arrêté là aujourd’hui.

Nous avons aussi reçu la visite de l’équipage d’un navire mystérieux. Un groupe de personnes est venu sur l’île vêtu de combinaisons de survie orange. Chacun sur l’île a eu droit à une version différente concernant leur identité. Ils se sont présentés à moi comme l’équipage d’un vaisseau de recherche du gouvernement, rattaché à la marine. Les chercheurs qui nous accompagnent ont une toute autre version des faits : ils ont observé leur bateau et l’ont identifié comme un vaisseau équipé d’un sondeur 3D. L’explication la plus plausible est qu’ils appartiennent à une compagnie pétrolière en quête de nouveaux gisements.

Quand je vous disais que l’île était très fréquentée.
 

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Chaleur humaine vs températures glaciales Map it

De Richard Tegnér, architecte suédois et bateau-stoppeur dans l’Arctique. Après avoir commencé sa traversée du passage du Nord-Ouest à bord d’un petit voilier, puis dans un bateau polaire de luxe capable d’accueillir 158 passagers, Richard prend ses marques sur le Libellule, un spacieux catamaran qu’il partage avec quatre autres marins.

5 septembre - Île Herschel, Yukon

Grâce à l’aide de Primitive Entertainment, les producteurs de la série Polar Sea 360°, j’ai pu trouver le Libellule, un voilier de type hydroptère à destination de Dutch Harbor. Le capitaine Philipp Cottier et l’équipage ont accepté de me prendre à bord pour que je puisse aller au bout de mon voyage. La décision d’embarquer a sans doute été le moment le plus terrifiant de mon aventure : je ne les connais pas, ils ne me connaissent pas. J’ai de grosses appréhensions, mais est-ce une raison pour abandonner ? La suite du voyage m’inspire à la fois de l’épouvante et de l’enthousiasme. Je m’inquiète du temps qu’il fera et je me demande si la côte nord de l’Alaska sera dégagée, vu qu’il n’y a pas de ports où s’abriter. En général, j’ai tendance à éviter les situations inquiétantes et je ne voudrais pas refaire encore cette erreur.

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«L’organisation ici me semble très démocratique et détendue»

Jusqu’à présent, j’ai adoré me trouver à bord de bateaux très dissemblables dans un court intervalle de temps. Je peux ainsi réfléchir aux différents modes de vie adoptés par les uns et les autres. Yves et Sylvain sont des marins sûrs d’eux et compétents, bien dans leur peau et qui aiment leur métier. J’ai bien fait d’accepter d’embarquer. J’en profite pour comparer mes expériences sur le DAX et sur le Libellule. L’organisation ici me semble très démocratique et détendue. J’y suis très à l’aise, tout se déroule sans le moindre heurt, c’est étonnant. Tout le monde fait preuve du plus grand respect ; du coup, j’arrive à me détendre et donner mon maximum. Le seul inconvénient, c’est le froid, mais il est largement compensé par la chaleur humaine.

Tout à l’heure, nous avons traversé une ceinture de glace à concentration variable. Nous avons dépassé l’île Baillie et sa côte noire et escarpée. Une fois, on a dû se servir des longues perches en carbone pour écarter la glace, mais la plupart du temps, on a pu manœuvrer facilement entre les blocs. Philipp était visiblement soulagé d’être passé.

Nous avons atteint l’île Herschel, une île de faible altitude couverte d’éboulis, de verdure et de graviers. Lee John, un garde du parc local, nous a montré les bâtiments en ruines qui servaient de logements aux vieux capitaines de baleiniers et d’entrepôts de fournitures. Aujourd’hui, ces bâtiments sont des musées. Lee venait juste d’allumer le sauna. Nous nous sommes tous entassés dans un local avec un grand poêle à bois rouillé, où nous avons versé un seau d’eau sur des pierres brûlantes pour nous réchauffer. Plonger après dans une eau à 6°C fut délicieux.

 

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