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Mercredi, 23 octobre 2019 16:40

Séminaire franco-russe : “Changements environnementaux en Sibérie” 21-23 octobre 2019

Compte-Rendu du 21 octobre 2019

Ouverture de Ségolène Royal, Jérôme Chappellaz, Jean Jouzel, Cyril Moulin et Jean-Daniel Paris.

 seminaire

Session 1 – Ecosystèmes terrestres et biogéochimie

Collaboration franco-russe via l'approche méga-transect pour les grands projets bilatéraux et internationaux – Sergey Kirpotin, Bio-Clim-Land Centre of excellence

Sergey Kirpotin a présenté deux nouveaux concepts développés dans le cadre de la collaboration franco-russe, ainsi que du Siberian Environmental Change Network (SECNet). Il a insisté sur la nécessité de mettre en commun les ressources et les installations pour le développement de la « mégascience ». Grâce à une tradition de recherches pluridisciplinaires en Sibérie et compte tenu de l'importance mondiale de cette région, l'Université d'État de Tomsk a développé le concept de « Western Siberia » comme « une méga-installation naturelle unique », capable de constituer une plate-forme de recherche pour organiser de grands réseaux et consortiums de recherche.

Enregistrement à haute résolution de l'exportation de carbone organique dissous à partir d'un bassin versant subarctique reposant sur un pergélisol discontinu – Laure Gandois, Laboratoire d'Ecologie Fonctionnelle et Environnement, ECOLAB, Université de Toulouse, CNRS, INPT, UPS, Toulouse

Laure Gandois a abordé la question des flux latéraux de carbone organique de la terre vers les eaux de surface dans les bassins hydrographiques de l'Arctique. L'océan Arctique est, en volume, l'océan où l'apport terrestre de carbone organique terrestre est le plus élevé. Dans les bassins hydrographiques touchés par le pergélisol(1)Pergélisol (ou permafrost) : désigne un sol gelé en permanence pendant au moins 2 ans (en raison de latitudes polaires ou d'altitudes élevées). Environ 25 % des terres de l'hémisphère nord sont recouvertes de pergélisol, les sols et les tourbières stockent 1035 ± 150 Pg de carbone organique. Cela représente 50 % du stock mondial de carbone organique du sol. La contribution variable des voies d'écoulement à l'intérieur de la couche active et l'origine du Carbone Organique Dissous (COD) provenant de différentes sources, y compris le dégel du pergélisol, ont de nombreuses implications dans la perspective de l'établissement de bilans carbone pour les bassins hydrographiques du Nord. Dans la région arctique et subarctique, les exportations de COD se produisent surtout pendant la courte période de crue. Par rapport aux régions éloignées, la fréquence d'échantillonnage est souvent relativement lâche, avec une fréquence plus élevée pendant la crue printanière. Finalement, elle a souligné la nécessité de produire des données précises et sur de longue période pour documenter le comportement du carbone libéré par la fonte du permafrost.

Changements à long terme et saisonniers des lacs du bassin du Pyakupur – Iurii Kolesnichenko, Bio-Clim-Land Centre of excellence, Tomsk State University

Iurii Kolesnichenko a présenté des études sur la dynamique à long terme des paramètres morphométriques des lacs thermokarstiques(2) thermokarstique : le thermokarst désigne le processus de dégel du pergélisol conduisant à l'apparition de dépressions (trous, effondrements, ravins..). Les lacs thermokarstiques sibériens ont tendance à s'agrandir sous l'effet du réchauffement climatique qui sont répandus dans les régions de pergélisol subarctique. Il a souligné que les données obtenues sur la composition chimique, les volumes d'eau et les stades de développement des 'khasyreis' (lacs asséchés) permettent de comprendre les processus de changements paysagers associés au climat et aux impacts humains.

Dégradation du pergélisol sous l'effet du changement climatique : approche expérimentale en chambre froide – Francois Costard, Géosciences Paris Sud

En Yakoutie centrale (Sibérie orientale), a souligné Francois Costard, le pergélisol subit une accélération de sa dégradation thermique. Dans le complexe glaciaire de YedomaLe yedoma est un type de pergélisol formé durant le Pléistocène(période marquée par les cycles glaciaires et précédant l'Holocène) contenant une quantité non négligeable de matière organique et constitué de 50% à 90% de glace d'eau en volume. Wikipédia, le pergélisol contient ~70-80% de glace en volume et se caractérise par une distribution hétérogène. Afin de mieux comprendre la contribution relative des paramètres (teneur en glace, granulométrie, couche active, température de l'air et du pergélisol...), une simulation en laboratoire à grande échelle a été réalisée en chambre froide à Orsay. Les résultats démontrent que la température de l'air et la teneur en glace augmentent le taux d'ablation, alors que la température plus basse du pergélisol (< -7°C) tend à ralentir le processus thermokarstique.

Etude de l'empreinte thermique d'une rivière dans une zone de pergélisol continu (Syrdakh, Yakoutie centrale, Russie) – Christophe Grenier, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement

Christophe Grenier a montré que l'hydrologie de surface est responsable d'importantes discontinuités des champs thermiques du sol dans les zones de pergélisol continu en raison de l'important effet de chaleur latente associé aux processus de gel-dégel. La principale zone d'étude, proche du village de SyrdakhVillage de Syrdath (Yakoutie centrale, Russie), consiste en un transect(3)Transect : désigne une ligne virtuelle ou coupe dans un terrain. C'est un dispositif d'observation de terrain, le long d'un tracé linéaire et selon la dimension verticale, destiné à mettre en évidence une superposition, une succession spatiale ou des relations entre phénomènes. fluvial où des données topographiques, pédologiques(4)Pédologie : étudie la pédogenèse, c'est-à-dire la formation et l'évolution des sols et environnementales supplémentaires ont été recueillies. Les résultats montrent la distribution spatiale de l'empreinte fluviale à l'intérieur de fortes variations saisonnières et interannuelles.

Calcul haute performance pour la modélisation du pergélisol : vers des évaluations mécanistes des impacts du changement climatique à l'échelle du bassin versant expérimental – Laurent Orgogozo, Géosciences Environnement Toulouse

Laurent Orgogozo a présenté ses travaux sur la dynamique thermohydrologique du bassin versant du Kulingdakan (Sibérie centrale). Il a souligné que les régions arctiques et subarctiques sont en grande partie recouvertes de pergélisol (25 % des terres émergées de l'hémisphère Nord, principalement en Sibérie) et sont sujettes à d'importantes transformations biogéochimiques et écologiques dues au dégel du pergélisol, avec de fortes rétroactions associées au cycle des gaz à effet de serre et des changements rapides et importants des états hydrologiques et thermiques des surfaces continentales. Il a formulé l’hypothèse que ces impacts hydrologiques et thermiques s'amplifieront au cours des prochaines décennies.

Caractéristiques spectrales des plantes nordiques pour la surveillance de l'impact techno-génique sur les écosystèmes du subarctique russe à l'aide d'images satellitaires – Elena Golubeva, M.V.Lomonosov Moscow State University

Elena Golubeva a souligné que les signatures spectrales des plantes peuvent être utilisées pour déterminer l'état des écosystèmes. L'imagerie satellitaire, en particulier à haute et ultra haute résolution spatiale, est de plus en plus utilisée pour identifier l'état, la dynamique et la productivité de la végétation.

Tendances saisonnières des propriétés limnologiques et des émissions de gaz à effet de serre des différents types de lacs thermokarstiques en Yakoutie centrale – Frédéric Bouchard, Géosciences Paris Sud

Frédéric Bouchard a souligné que les lacs thermokarstiques (dégel) sont répandus dans toutes les régions du pergélisol circumarctique et ont été identifiés comme des points chauds potentiels d'émissions de gaz à effet de serre (GES) à l'échelle mondiale. En Yakoutie centrale (Sibérie orientale), on estime qu'environ 40% du territoire a été affecté par l'activité thermokarstique depuis le début de l'Holocène(5) Holocène : désigne l'époque géologique s'étendant sur les 10 000 dernières années, toujours en cours de nos jours.. Aujourd'hui, de nombreux lacs d'âges et de morphologies différents sont visibles à travers le paysage. Il a montré qu’il existait des différences frappantes entre les types de lacs à une saison donnée et entre les saisons pour un type de lac donné ; les lacs qui sont plus profonds que l'épaisseur maximale de la couverture de glace peuvent être fortement stratifiés pendant l'hiver, ce qui peut entraîner une forte production de GES dans les eaux de fond pauvres en oxygène. Il a souligné l’importance de prendre en compte ces hétérogénéités dans les modèles climatiques afin de tenir compte des rétroactions permafrost-carbone(6) Rétroactions permafrost-carbone : la fonte du pergélisol provoque une libération de carbone importante qui elle même amplifie le réchauffement climatique à l'origine de cette fonte, créant ainsi un cycle vicieux sur le climat mondial.

Comprendre l'impact du dégel actuel du pergélisol sur l'environnement : libération de carbone en Yakoutie centrale (Sibérie orientale) – Antoine Séjourné, Géosciences Paris Sud

Antoine Séjourné a expliqué que, sous l’effet du changement climatique, le dégel du pergélisol et l'affaissement subséquent du lac formant le sol (lac thermokarstique) vont avoir tendance à s’étendre et à s’intensifier. Ces lacs thermokarstiques sont des systèmes dynamiques qui agissent comme des « points chauds » qui libèrent du carbone dans l'atmosphère et dans l'hydrosystème. Il a regretté que la représentation actuelle du dégel du pergélisol dans la plupart des modèles climatiques demeure simpliste et unidimensionnelle. Ils supposent que le carbone n'est libéré que progressivement de la couche active (couche supérieure dégelée de façon saisonnière). Ces modèles excluent donc les rejets localisés et abrupts de carbone comme ceux des lacs. L’un des principaux résultats qu’il a présenté est que les vieux lacs possèdent la quantité de carbone inorganique et organique dissous la moins élevée, ce qui indique que le carbone provient du pergélisol. Les lacs récents qui représentent le dégel actif du pergélisol (thermokarst) montrent un carbone inorganique dissous élevé provenant du pergélisol.

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