Nunataryuk – Permafrost thaw and the changing Arctic coast: the MacKenzie delta and coastal waters sampling

Global warming is affecting a broad spectrum of marine and terrestrial environments in high northern latitudes. In the Arctic ocean, sea ice area has been shrinking over the last three decades. What is particularly important here is that the area of open water resulting from the sea ice melt is a potentially important sink for atmospheric CO2, simply because colder water temperature can dissolve more atmospheric gases. Because CO2 is a greenhouse gas, an increase in the concentration in the atmosphere contributes to an increase in air temperature, one of our major concerns.

On land, this warming further induces thawing of the permafrost, which contains a huge amount of old organic carbon. Arctic soil organic carbon accounts for over 50% of global soil carbon and is roughly twice the amount present in the atmosphere. An increasing amount of the newly mobilized old organic carbon originating from permafrost thaw is expected to be delivered to the Arctic Ocean by rivers and probably through groundwater discharges along the huge Arctic coastline. Recent findings showed that the ancient permafrost-origin carbon is highly reactive and thus can be rapidly utilized by microorganisms, meaning a possible source of CO2 released back to the atmosphere.

Here is an important question: will the coastal Arctic Ocean be a net sink or source of CO2 in the near future? To answer this important question, we will conduct extensive field observations in the delta of the Mackenzie and the Southern Beaufort Sea where the Mackenzie river influence is significant, the Mackenzie river being the second largest river of North America. The project will provide the first quantitative assessment that includes the role of permafrost carbon and groundwaters, which might be considered for stakeholders.

Projet Nunataryuk – La fonte du pergélisol et les changements que subissent les zones côtières de l’Arctique : prélèvement d’échantillons dans le delta du Mackenzie et les eaux côtières 

Le réchauffement climatique a des répercussions sur un vaste éventail d’environnements marins et terrestres dans les latitudes nordiques élevées. La couverture des glaces marines dans l’océan Arctique a diminué au cours des trois dernières décennies. Ce qui est particulièrement intéressant dans ce cas-ci, c’est que l’étendue d’eau libre résultant de la fonte des glaces marines forme un important puits de gaz carbonique atmosphérique, simplement parce que l’eau froide peut dissoudre une quantité plus grande de dioxyde de carbone atmosphérique. Comme le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, l’augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère contribue à accroître la température de l’air, et c’est entre autres ce qui nous préoccupe le plus. 

Sur terre, le réchauffement climatique provoque la fonte du pergélisol, libérant ainsi d’énormes quantités de carbone organique qui y étaient stockées depuis des milliers d’années. Le carbone organique emprisonné par le pergélisol en Arctique représente plus de la moitié du stock mondial de carbone organique du sol, et la quantité libérée dans l’atmosphère est pratiquement deux fois plus grande. On prévoit qu’une quantité croissante du carbone organique ancien nouvellement mobilisé par la fonte du pergélisol sera libérée dans l’océan Arctique par les rivières et l’écoulement des eaux souterraines le long des côtes arctiques. Des études récentes révèlent que le carbone issu du pergélisol en dégel est hautement réactif et facilement accessible aux micro-organismes, ce qui signifie qu’il s’ajoutera aux émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. 

Une question importante se pose : les eaux côtières de l’océan Arctique seront-elles un puits ou une source de dioxyde de carbone dans un avenir prochain? Afin d’y répondre, nous réaliserons de nombreuses observations de terrain dans le delta du Mackenzie et la partie sud de la mer de Beaufort, où le fleuve Mackenzie, qui se classe au deuxième rang des fleuves les plus longs d’Amérique du Nord, a une grande influence. Ce projet constituera la première évaluation quantitative à tenir compte du rôle des eaux souterraines et du carbone issu du pergélisol, ce qui pourrait intéresser les intervenants.