🧊 Dégel du pergélisol et émission de méthane

Le thermokarst est un affaissement et un effondrement du sol causés par la fonte de la glace du sol. Lorsque le pergélisol riche en glace dégèle, le volume de glace se transforme en eau qui s'écoule ou s'évapore, laissant des vides dans lesquels le sol sus-jacent s'enfonce — formant parfois des étangs, des dolines ou un terrain irrégulier de type « forêt ivre ».

Les sols du pergélisol stockent d'énormes quantités de carbone organique accumulées sur des milliers d'années, car les températures froides empêchaient une décomposition complète. Lorsque le pergélisol dégèle, les microbes décomposent cette matière organique et libèrent du dioxyde de carbone et du méthane, deux gaz à effet de serre, qui contribuent à un réchauffement et à un dégel supplémentaires — une boucle de rétroaction qui s'auto-entretient.

Le méthane produit dans un sol dégelé gorgé d'eau et pauvre en oxygène piège nettement plus de chaleur par molécule que le dioxyde de carbone sur quelques décennies, même s'il se décompose plus vite dans l'atmosphère. Un terrain de thermokarst plus humide tend à favoriser une décomposition (anaérobie) plus productrice de méthane, c'est pourquoi la simulation lie le dégagement de bulles à la fois à la profondeur de dégel et à la teneur organique du sol.

Le décalage de réchauffement augmente la température moyenne annuelle de l'air modélisée, augmentant la part du cycle saisonnier au-dessus du point de congélation et le nombre de degrés-jours accumulés chaque année. La teneur en matière organique/glace du sol module à la fois le dégagement de méthane par mètre de dégel et l'affaissement par mètre de glace perdue. L'avance rapide définit le nombre d'années simulées qui s'écoulent par seconde de temps réel afin d'observer rapidement des décennies de changement. Réinitialiser restaure la coupe du sol et toutes les valeurs affichées à leur état initial.

La relation de l'équation de Stefan, le cumul saisonnier de degrés-jours et le comportement qualitatif du dégagement de méthane et de l'affaissement par thermokarst s'appuient sur la science réelle du pergélisol. C'est un modèle simplifié et illustratif plutôt qu'une simulation thermo-hydrologique couplée complète, donc les profondeurs exactes, les unités de méthane et les valeurs d'affaissement sont à but démonstratif plutôt qu'une prédiction propre à un site.