Melting permafrost is both a consequence and a trigger of climate change. As global temperatures increase, the thawing of the Siberia’s frozen landmass releases methane, a powerful greenhouse gas stored underneath. This further stimulates climate change and provokes more thawing. Now, a team of Russian scientists are trying to stop this dangerous loop phenomenon with an original idea. They plan to restore the ice age ecosystem by re-introducing tundra and large animals such as yaks, bison or even woolly mammoths.
The latest Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) report, released in early October, states that the rise of global temperatures by 1.5°C above pre-industrial levels will result in the thawing of 4.8 million square kilometres of permafrost – a figure that could rise to 6.6 million square kilometres if warming reaches 2°C. Today, the permafrost’s surface area is around 23 million square kilometres, spanning Siberia, Alaska, the Canadian Arctic and a few other high mountain regions. That equals one quarter of the entire Northern Hemisphere.
Most of the permafrost areas of the world are in Russia, covering 50 to 65 percent of the nation’s territory, depending on the season. According to a recent report of the Russian Ministry for Natural Resources and Environment, global warming is taking place faster in Russia than most other places on the planet. From 1976-2017, average annual temperatures in Russia rose 0.45°C every 10 years, as compared to 0.18°C on the planet as a whole.
These changes resulted in warming of the Russian permafrost and its retreat – up to 100 km northward, says a group of scientists from the George Washington University, the Hydrological Institute of Saint Petersburg, and the Earth Cryosphere Institute of Moscow. They say that an increase of global temperatures by only one degree Celsius will correspond to a decrease in permafrost as large as Mongolia or even Greenland.
Researchers say the direct cost of permafrost degradation is several billion dollars per year –since pipeline maintenance alone requires more than USD 1.5 billion annually. Melting permafrost has already affected houses and infrastructure in the Russian Arctic.
“We have to acknowledge that we will lose a certain percentage of permafrost. In most places, the frozen landmass will become shallower and the timeline of thawing, including temporary thawing in the summer, will become longer,” says Alexey Kokorin, head of the Climate and Energy Program at WWF Russia. He says one key to solving the problem is adapting to new conditions, including strengthening or replacing existing infrastructure.
The 35-year-old Russian scientist Nikita Zimov has another idea. He has lived with his family on a northeastern scientific research station in the Republic of Yakutia, above the polar circle, since the age of two. After graduating from Novosibirsk University, he returned to work at the station. Together with his father, Sergey Zimov, he came up with the concept of re-creating an Arctic ecosystem as it was before humans appeared – as tundra steppes with highly productive grasslands.
He explains, “We are trying to reintroduce large animals, whose presence will also support the growth of grass, which will take away CO2 from the atmosphere and return it to the soil. The animals will also trample down the snow, making it denser and allowing deeper freezing during winter, preventing permafrost thawing.” Because grasslands would be lighter in colour than the current ecosystem of low shrubs and wetland, the proposed solution could also reduce the albedo effect (whereby dark coloured surfaces of the planet absorb more sunlight and lighter surfaces reflect them back into the atmosphere).
In 1996, Sergey Zimov started a project in Pleistocene Park, a 144 sq. kilometre park near the research station and 150 km from the Arctic Ocean. Today, it is home to more than 100 animals living on a protected territory of around 20 sq. kilometres, including yaks, sheep, reindeer, Yakutian horses, Kalmyk cows, European bison (wisents) and musk ox.
The younger Zimov says that they wanted to import American bison from Alaska (they inhabited Siberia long ago), but the park couldn’t come up with affordable transportation options. They are now trying to locate American bison elsewhere in Russia.
In 2013, Sergey Zimov met with George Church, a scientist at Harvard University. Church’s team has been trying to bring back woolly mammoths by implanting Asian elephants with DNA found in the Arctic ice. If that project is successful, the Zimovs hope that the first woolly mammoths will come to live in Pleistocene Park.
So far, the creators of the park have relied on their own money and crowdfunding campaigns to finance the project. “I have observed the effects of global warming on the park, especially in the last three years,” says Nikita Zimov. “With our initiative we are trying to show how we can potentially stop or slow down this process, and also demonstrate this solution to the world. We hope that once it proves successful it can be reproduced in other northern regions of the planet.”
La fonte du permafrost est à la fois cause et conséquence du changement climatique. Au fur et à mesure que les températures mondiales augmentent, la fonte des terres gelées en Sibérie libère du méthane, un puissant gaz à effet de serre enfoui dans le sol, intensifiant le changement climatique qui aggrave le dégel du permafrost. Mais une équipe de scientifiques russes a une idée originale pour mettre fin à ce cercle vicieux. Ils prévoient de restaurer l’écosystème de l’âge de glace en réintroduisant la toundra (steppes arctiques) et de grands animaux comme des yacks, des bisons et même des mammouths.
Selon le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) publié en octobre dernier, la hausse des températures mondiales de 1,5°C au dessus des niveaux préindustriels provoquera la fonte de 4,8 millions de mètres carrés de permafrost ; un chiffre qui pourrait atteindre les 6,6 millions de mètres carrés si le réchauffement atteint les 2°C. Aujourd’hui, le permafrost recouvre une surface terrestre de 23 millions de mètres carrés, notamment en Sibérie, en Alaska, dans l’archipel arctique canadien et dans quelques autres régions montagneuses, soit un quart de l’hémisphère nord de la planète.
La plupart de ces terres glacées se trouvent en Russie, représentant 50 à 60 % du territoire national selon les saisons. Mais d’après un rapport récent du ministère russe de l’Environnement et des Ressources Naturelles, la Russie se réchauffe plus rapidement que la plupart des régions du globe. Entre 1976 et 2017, les températures y ont augmenté en moyenne de 0,45°C par an, contre 0,18°C dans le reste du monde.
Un groupe de chercheurs de l’Université George-Washington, du Département d’hydrométéorologie de l’Université de Saint-Pétersbourg et de l’Institut de cryosphère terrestre de Moscou, estime que ces changements ont entraîné le réchauffement et le recul, jusqu’à 100 km au Nord, du permafrost russe. Ils expliquent également qu’une hausse d’un seul degré de la température moyenne planétaire entraînerait la fonte d’une partie du permafrost d’une surface similaire à celle de la Mongolie ou du Groenland.
La dégradation du permafrost a déjà eu un impact sur des maisons et d’autres infrastructures de l’Arctique russe et, selon les scientifiques, coûte plusieurs milliards de dollars par an ; l’entretien annuel des pipelines seulement s’élève à plus de 1,5 milliards de dollars.
« Nous devons avouer que nous allons perdre un certain pourcentage du permafrost. Dans la plupart des endroits, les zones terrestres gelées vont devenir moins profondes et les périodes de dégel vont se rallonger, y compris la fonte temporaire du mollisol [partie superficielle du sol] en été », affirme Alexey Kokorin, directeur du programme Climat et Énergie de WWF Russie. L’une des solutions, explique-t-il, serait de s’adapter à ces nouvelles conditions météorologiques en renforçant ou en remplaçant l’infrastructure existante.
Mais Nikita Zimov, un scientifique russe de 35 ans, a une autre idée. Il habite depuis son enfance avec sa famille dans une station de recherche scientifique au nord-est de la République de Sakha, au dessus du cercle Arctique. Après des études à l’Université d’État de Novossibirsk, il est retourné à la station pour y travailler. Avec l’aide de son père Sergey Zimov, il a eu l’idée de recréer l’écosystème de l’Arctique avant l’apparition des premiers hommes, quand les steppes de la toundra étaient des zones extrêmement fertiles.
« Nous essayons de réintroduire de grands animaux, dont la présence stimulerait la pousse de l’herbe, permettant d’absorber le CO2 contenu dans l’atmosphère et de le stocker dans le sol », explique-t-il. « Ces animaux piétineraient également la neige, ce qui la rendrait plus dense et lui permettrait de mieux geler durant l’hiver, empêchant ainsi la fonte du permafrost. » Cela rendrait la couleur des prairies plus claire que celle de l’écosystème actuel, composé de petits arbustes et de marécages, limitant l’effet albédo (selon lequel les surfaces de couleur sombre absorbent plus de rayonnement solaire alors que les zones plus claires les réfléchissent et les renvoient dans l’atmosphère).
En 1996, son père avait lancé ce projet dans le parc du Pléistocène, une réserve de 144 kilomètres carrés près de la station de recherche et à 150 kilomètres de l’océan Arctique. Le parc héberge actuellement plus de 100 animaux, qui vivent dans une zone protégée de 20 kilomètres carrés, dont des yacks, des moutons, des rennes, des chevaux iakoute, des vaches de Kalmoukie, des bisons d’Europe et des boeufs musqués.
Sergey Zimov souligne qu’ils souhaitaient importer d’Alaska des bisons d’Amérique du Nord (qui habitaient auparavant en Sibérie), mais le parc n’a pu leur trouver un moyen de transport abordable. Ils essaient actuellement de localiser d’autres bisons d’Amérique du Nord vivant en Russie.
En 2013, Sergey Zimov avait rencontré George Church, un chercheur de l’Université de Harvard. L’équipe de scientifiques qu’il dirigeait essayait alors de ressusciter les mammouths laineux, en implantant des fragments de leur ADN, retrouvés dans la glace de l’Arctique, dans le génome d’éléphants d’Asie. Si cette idée voit le jour, les Zimov espèrent que le premier mammouth vivra dans le parc du Pléistocène.
Jusqu’ici, les créateurs du parc financent leur projet grâce à leurs propres fonds et à des campagnes de crowdfunding. « J’ai observé les effets du réchauffement climatique sur le parc, surtout ces trois dernières années », assure Nikita Zimov. « Avec notre initiative, nous essayons de signaler que nous pouvons potentiellement stopper ou ralentir ce processus, tout en montrant au monde entier comment la mettre en pratique. Nous espérons, une fois que ça aura marché, pouvoir la reproduire dans d’autres régions nordiques de la planète. »
