Subsea Permafrost Thaw in Arctic Sediments: an experimental and modeling study of its physical features and biogeochemical impacts

• Main Author: Puglini, Matteo
• Other Authors: Arndt, Sandra, Brovkin, Victor V.B., Regnier, Pierre, Fripiat, François, Opfergelt, Sophie, Overduin, Paul P.P.O.
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Universite Libre de Bruxelles 2020
• Subjects: Sédimentologie; Pédologie; Climatologie; Géochimie; Océanographie physique et chimique; Océanographie biologique; Subsea permafrost; Methane; Anaerobic Oxidation of Methane; Arctic Shelf; Pergélisol sous-marin; Méthane; Oxydation anaérobique du méthane; Plateau continental de l'Arctique; Arctic; Arctique*; permafrost; pergélisol
• Online Access: http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/299919; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/299919/3/PhD_Thesis_Puglini.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/299919/5/ContratDiPuglini.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/299919/4/TOC_PhD_Puglini.pdf

Les plateaux continentaux de l’Océan Arctique renferment une importante quantité de carbone encore mal quantifiée sous forme depergélisol sous-marin (SSPF ,de l’anglais subsea permafrost) et d’hydrates gazeux associés. Il a été suggéré que la submersion de ces plateaux continentaux pendant la déglaciation et leur dégel progressif provoqué par le réchauffement climatique actuel, conduisent à l’activationdu carbone stocké et au relarguage de méthane dans l’océan peu profond et, à terme, vers l’atmosphère. Etant donné le manque de mesures directes, nos connaissances sur le dégel du SSPF et de sa contribution au bilan de méthane et de sa contribution à la rétroaction sur le climat restent limitées. L’objectif principal de cette thèse est de faire la synthèse de résultats d’analyse en laboratoire, de modélisation et de considérations théoriques afin de fournir une vision systématique nouvelle du SSPF et d’évaluer correctement son rôle au sein du cycle du carbone global.Dans cette thèse, j’ai considéré les résultats de deux expériences en laboratoire, les premières réalisées avec comme objectif l’étude directe du processus de dégradation dans la partie supérieure du sol gelé après un événement de submersion. L’étude montre un bon accord entre les mesures avec les résultats de modélisation et avec le profil parabolique de la limite de dégel prévue par la théorie. Cela confirme que la conduction thermique peut être considérée comme le principal mécanisme de propagation de la chaleur. Cependant le mauvais accord avec la solution de Stefan détaillée suggère que les conditions aux limites réelles et la convection doivent également être incluses. Une comparaison des taux de dégel du SSPF mesurés et modélisés met en évidence l’importance des premières phases après la submersion.J’ai ensuite analysé les résultats de la première implémentation d’une composante SSPF dans JSBACH ,le module de surface continentale du modèle de système Terre de l’Institut Max Planck (MPI-ESM). Les conditions des fonds sous-marins des simulations ...