Le pergélisol, un sol restant gelé plus de deux années d'affilée, couvre 30 millions de km² sur la planète, dont environ la moitié en Arctique. Il contient le double du CO2 présent dans l'atmosphère et le triple de ce qui a été émis par les activités humaines depuis 1850. Les températures en Arctique augmentent beaucoup plus rapidement que dans le reste du monde sous l'effet du changement climatique, de 2 à 3°C comparé aux niveaux pré-industriels. La région a aussi enregistré une série d'anomalies météorologiques.

Le pergélisol lui-même a connu une hausse de température de 0,4°C en moyenne entre 2007 et 2016, "soulevant des inquiétudes à propos du rythme rapide de dégel et du potentiel de libération de carbone", relève une étude dirigée par Kimberley Miner, chercheuse au centre de recherche spatiale JPL de la NASA. Leur étude table sur la perte d'environ quatre millions de km² de pergélisol d'ici 2100, même si le réchauffement climatique est contenu. Les incendies jouent aussi un rôle, souligne l'étude. Ces feux incontrôlés pourraient augmenter de 130% à 350% d'ici le milieu du siècle, libérant toujours plus de carbone du permafrost.

Une menace plus immédiate pèse sur près de 70% des routes, gazoducs, oléoducs, villes et usines bâties sur le permafrost, selon une autre étude dirigée par Jan Hjort, chercheur à l'université finnoise d'Oulu. La Russie est particulièrement menacée. Près de la moitié des champs pétroliers et gaziers situés dans l'Arctique russe se trouvent dans des zones à risque à cause du permafrost. En 2020, un réservoir de carburant s'est brisé quand ses fondations se sont soudainement enfoncées dans le sol près de Norilsk en Sibérie, déversant 21.000 tonnes de gazole dans les rivières voisines. En Amérique du Nord, la menace pèse sur des routes et des oléoducs également.

Si la science sur le permafrost progresse, certaines questions restent ouvertes, notamment sur les volumes de carbone pouvant être relâchés. "Les dynamiques du permafrost ne sont souvent pas incluses dans les modèles du système Terre", ce qui signifie que l'impact potentiel sur le réchauffement climatique n'est pas pris en compte de manière adéquate, soulignent Kimberley Miner et ses collègues. On ignore aussi si le dégel va déboucher sur une région Arctique plus verte, où les plantes pourront absorber du CO2 libéré, ou au contraire sur une région plus sèche, avec une intensification des incendies.