Une étude montre que les émissions de méthane provenant des zones humides augmentent considérablement aux latitudes élevées.

15 février 2024

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par Julie Bobyock, Lawrence Berkeley National Laboratory

Les zones humides sont la plus grande source naturelle de méthane de la Terre, un puissant gaz à effet de serre environ 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour réchauffer l'atmosphère. Une équipe de recherche du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du Département de l'énergie a analysé les données sur les émissions de méthane des zones humides dans toute la région boréale-arctique et a constaté que ces émissions ont augmenté d'environ 9 % depuis 2002.

La production de bétail et d'énergies fossiles fait l'objet de nombreuses études quant à leur rôle dans la libération de milliers de tonnes de méthane par an dans l'atmosphère. Bien que plus incertaine, la quantification des émissions naturelles des zones humides est importante pour prédire le changement climatique.

Les scientifiques s'attendent à ce que les émissions de méthane des zones humides augmentent en raison de l'augmentation des températures dans les écosystèmes boréaux et arctiques, qui augmente environ quatre fois plus rapidement que la moyenne mondiale. Cependant, il est difficile de dire dans quelle mesure cette augmentation se produit, car la surveillance des émissions dans ces vastes environnements souvent gorgés d'eau a été si difficile... jusqu'à présent.

'Les environnements boréaux et arctiques sont riches en carbone et vulnérables au réchauffement', explique Qing Zhu, chercheur du Berkeley Lab, et auteur principal de l'étude, ainsi que Kunxiaojia Yuan, chercheur postdoctoral du Berkeley Lab, qui ont analysé des données collectées à l'aide de plusieurs méthodes de surveillance avancées pour trouver l'augmentation de 9 % des émissions au cours des deux dernières décennies.

Une étude publiée cette semaine dans Nature Climate Change décrit leur approche.

'Les températures élevées augmentent l'activité microbienne et la croissance végétale', poursuit Zhu, 'ce qui est associé à l'émission de gaz comme le méthane. En comprenant comment les sources naturelles de méthane évoluent, nous pouvons surveiller de manière plus précise les gaz à effet de serre qui informent les scientifiques sur l'état actuel et futur du changement climatique'.'

malgré le fait que le méthane reste beaucoup moins longtemps dans l'atmosphère que le dioxyde de carbone - 10 ans contre 300 ans -, sa structure moléculaire le rend 30 fois plus apte à réchauffer l'atmosphère que le CO2.

Les températures plus élevées non seulement favorisent l'activité microbienne des microbes émetteurs de méthane présents dans les sols saturés, mais elles augmentent également la surface de sols engorgés d'eau où ces microorganismes prospèrent à mesure que les sols gelés dégèlent et que les précipitations tombent sous forme de pluie plutôt que de neige. C'est pourquoi les scientifiques s'attendent à ce que les émissions de méthane aient augmenté dans ces régions à plus haute latitude et pourquoi quantifier plus précisément le méthane est urgent.

La méthode la plus courante pour mesurer l'émission de gaz à effet de serre consiste à piéger les gaz émis par les sols à un endroit fixe dans une chambre, en les laissant s'accumuler pendant une période définie. Une autre méthode, les tours dites d'échange gazeux de plusieurs mètres de haut, mesurent en continu les échanges de gaz à effet de serre entre les sols, les plantes et l'atmosphère sur de vastes étendues d'un écosystème - et souvent dans des endroits difficiles d'accès tels que les zones humides.

L'équipe de recherche du Berkeley Lab a combiné les données acquises à l'aide des deux méthodes pour analyser plus de 307 années au total de données sur les émissions de méthane dans des sites de zones humides de la région boréale-arctique, ce qui permet d'avoir une meilleure image des facteurs influençant les émissions sur des centaines d'acres de terrain et sur des périodes allant de minutes à des décennies.

L'équipe de recherche a constaté que de 2002 à 2021, les zones humides de ces régions ont émis en moyenne 20 téragrammes de méthane par an, ce qui représente environ le poids d'environ 55 gratte-ciel Empire State. Ils ont également constaté que les émissions ont augmenté d'environ 9 % depuis 2002.

De plus, les chercheurs ont examiné deux zones "chaudes" dans les régions arctiques et boréales, qui ont des émissions de méthane significativement plus élevées par unité de surface par rapport aux environnements avoisinants. Ils ont constaté que près de la moitié des émissions annuelles moyennes provenaient de ces points chauds, ce qui contribue à orienter les efforts d'atténuation et les mesures futures.

Les chercheurs ont également étudié les facteurs environnementaux expliquant les émissions plus élevées de méthane, en identifiant deux facteurs majeurs : la température et la productivité végétale.

Les températures plus élevées augmentent l'activité microbienne ; lorsque les températures augmentent - que ce soit en moyenne en raison du changement climatique ou dans certaines années particulières en raison de la variabilité climatique - plus de méthane est libéré dans le processus. L'équipe a constaté que la température constituait le principal facteur de contrôle des émissions des zones humides et de leur variabilité dans les écosystèmes boréaux-arctiques.

This can lead to climate feedback, where methane emissions from increased microbial activity increase atmospheric temperatures, leading back to more methane emissions, and so on.

Higher plant productivity increases the amount of carbon in the soil, which fuels methane-producing microbes. The researchers found that when plants were more productive and active, releasing substrates that help microbes to thrive, wetland methane emissions increased.

The team also identified that the year with the highest wetland methane emissions, 2016, was also the warmest year in the high latitudes since 1950.

Because methane has a fairly short lifetime in the atmosphere, it can be reduced and removed relatively quickly,' Zhu explains. 'By providing a more accurate understanding of the role wetlands play in the global climate system and how and at what pace their methane emissions have increased, this research can offer a scientific baseline to help understand and address climate change.'

Journal information: Nature Climate Change

Provided by Lawrence Berkeley National Laboratory