Dans les régions arctiques et subarctiques, le pergélisol, la neige et la glace d’eau douce composent la majorité du paysage terrestre et abritent des écosystèmes uniques et interreliés. En modifiant les caractéristiques de cette cryosphère, les changements climatiques ont des impacts sans précédent. Les taux de dégel du pergélisol y sont plus élevés que jamais, entrainant des répercussions sur les infrastructures nordiques qui dépendent de la stabilité du pergélisol et favorisant la formation de mares de thermokarst reconnues comme d’importantes sources d’émissions de gaz à effet de serre. L’augmentation des températures et ses impacts associés affectent l’hydrologie des cours d’eau nordiques en raison des changements de débit des eaux souterraines, modifient les propriétés du manteau neigeux et entraînent une réduction du couvert de glace des lacs du Haut-Arctique. Le réchauffement climatique menace également les habitats de certains microbes polaires, provoquant des effets en cascade dans d'autres communautés microbiennes au sein d'habitats hydrologiques reliés. La découverte de communautés bactériennes et virales nouvelles et diversifiées dans les systèmes d'eau douce nordiques pourrait permettre de mieux comprendre le cycle du carbone dans les écosystèmes du Nord. Ce chapitre présente les avancées en recherche de Sentinelle Nord relativement aux impacts physiques et biogéochimiques de la dégradation du pergélisol, à la diversité microbienne et virale des lacs et mares nordiques et leur réaction aux changements climatiques, à l'évolution du régime hydrique et des propriétés du manteau neigeux, ainsi que le développement de nouvelles technologies pour surveiller ces écosystèmes nordiques en mutation.