Permafrost cooled in winter by thermal bridging through snow-covered shrub branches

International audience Considerable expansion of shrubs across the Arctic tundra has been observed in recent decades. These shrubs are thought to have a warming effect on permafrost by increasing snowpack thermal insulation, thereby limiting winter cooling and accelerating thaw. Here, we use ground...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Nature Geoscience
Main Authors: Domine, Florent, Fourteau, Kévin, Picard, Ghislain, Lackner, Georg, Sarrazin, Denis, Poirier, Mathilde
Other Authors: Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS, Université Laval Québec (ULaval)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'Etudes Nordiques (CEN), Université Laval Québec (ULaval), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Centre d'Etudes de la Neige (CEN), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2022
Subjects:
Online Access:https://hal.science/hal-04389377
https://hal.science/hal-04389377/document
https://hal.science/hal-04389377/file/domine_2022_shrubs_bylot_natgeo.pdf
https://doi.org/10.1038/s41561-022-00979-2
Description
Summary:International audience Considerable expansion of shrubs across the Arctic tundra has been observed in recent decades. These shrubs are thought to have a warming effect on permafrost by increasing snowpack thermal insulation, thereby limiting winter cooling and accelerating thaw. Here, we use ground temperature observations and heat transfer simulations to show that low shrubs can actually cool the ground in winter by providing a thermal bridge through the snowpack. Observations from unmanipulated herb tundra and shrub tundra sites on Bylot Island in the Canadian high Arctic reveal a 1.21 °C cooling effect between November and February. This is despite a snowpack that is twice as insulating in shrubs. The thermal bridging effect is reversed in spring when shrub branches absorb solar radiation and transfer heat to the ground. The overall thermal effect is likely to depend on snow and shrub characteristics and terrain aspect. The inclusion of these thermal bridging processes into climate models may have an important impact on projected greenhouse gas emissions by permafrost.