Le travail de surveillance du cycle du carbone de la Terre et des émissions de dioxyde de carbone de l'humanité est de plus en plus soutenu d'en haut, grâce aux téraoctets de données déversés sur Terre depuis les satellites.

Cinq articles publiés dans Science fournissent aujourd'hui des données de la mission Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA. Ils montrent le cycle du carbone de la Terre avec des détails sans précédent, y compris les effets des incendies en Asie du Sud-Est, les taux de croissance des forêts amazoniennes, et l'augmentation record du dioxyde de carbone atmosphérique pendant El Niño 2015-16.

Une autre étude satellite publiée il y a deux semaines a révélé une perte rapide de biomasse à travers les tropiques, montrant que nous avons négligé les plus grandes sources d'émissions de carbone terrestre. Bien que nous puissions nous inquiéter du défrichement des terres, deux fois plus de biomasse est perdue dans les forêts tropicales à cause de processus de dégradation tels que la récolte.

La prochaine étape dans notre compréhension de la dynamique du carbone terrestre sera de construire des capteurs, des satellites et des modèles informatiques qui peuvent distinguer l'activité humaine des processus naturels.

Les satellites peuvent-ils voir les émissions d'origine humaine ?

L'idée d'utiliser des satellites pour suivre nos efforts de réduction des émissions de combustibles fossiles est séduisante. Les satellites actuels ne peuvent pas le faire, mais la prochaine génération vise à soutenir le suivi au niveau des pays, régions et villes.

Les capteurs satellites actuels peuvent mesurer les niveaux de CO₂ dans l'atmosphère, mais ne peut pas dire si cela vient de l'échange naturel de carbone avec la terre et les océans, ou d'activités humaines telles que la combustion de combustibles fossiles, fabrication de ciment, et la déforestation.

De même, les satellites ne peuvent pas distinguer les changements naturels et humains de la couverture foliaire (verdissement), ou la capacité de la végétation à absorber le CO₂.

Mais à mesure que la résolution spatiale des satellites augmente, cela va changer. OCO-2 peut voir des caractéristiques aussi petites que 3 km², tandis que le satellite GOSAT, construit à cet effet, se limite à observer des caractéristiques d'au moins 50 km² environ.

Au fur et à mesure que la résolution s'améliore, nous pourrons mieux observer les concentrations élevées de CO₂ sur les points chauds d'émissions tels que les grandes villes, régions de feux de brousse en Afrique et en Australie, ou encore des centrales électriques individuelles et des fuites industrielles.

En combinant ces techniques de détection avec des modèles informatiques de l'atmosphère, océans et terre, nous pourrons séparer l'impact de l'humanité des processus naturels.

Par exemple, nous savons depuis longtemps que la concentration atmosphérique en CO₂ augmente plus rapidement lors d'un événement El Niño, et que cela est principalement dû aux changements sur terre. Ce n'est qu'avec la vue plongeante offerte par le satellite OCO-2 que nous avons pu voir que chacun des continents tropicaux a réagi si différemment lors du récent grand El Niño :les émissions de feu ont augmenté en Asie du Sud-Est, l'absorption de carbone par les forêts d'Amazonie a diminué, et la respiration du sol en Afrique tropicale a augmenté.

De la même manière, nous pouvons maintenant examiner les processus à l'origine de l'extraordinaire verdissement de la Terre au cours des dernières décennies alors que les niveaux de CO₂ ont augmenté. Jusqu'à 50 % des terres végétalisées sont maintenant plus vertes qu'il y a 30 ans. On a estimé que l'effet croissant de la fertilisation par le CO2 sur la végétation induite par l'homme était le facteur dominant.

Nous avons maintenant des satellites qui peuvent étudier ce processus à des résolutions spatiales de plusieurs dizaines de mètres, ce qui signifie que nous pouvons également garder un œil sur les processus qui annulent ce verdissement, comme la déforestation.

Qu'est-ce qu'il y a en magasin

La décennie à venir verra le développement d'encore plus de capteurs spatiaux et d'outils de modélisation pour nous aider à garder un œil sur le cycle du carbone.

GOSAT-2 remplacera l'actuel GOSAT, offrant une résolution nettement améliorée et des mesures plus sensibles du CO₂ et du méthane (CH₄), un autre gaz à effet de serre important.

Pendant ce temps, le satellite GeoCarb sera lancé en orbite stationnaire au-dessus des Amériques pour mesurer le CO₂, CH₄ (provenant en grande partie des zones humides des tropiques), et le monoxyde de carbone (provenant de la combustion de la biomasse). Il gardera un œil sur les fuites importantes de l'industrie du gaz.

Les missions satellites BIOMASS et FLEX fourniront de meilleures estimations globales de la hauteur des forêts et de la densité de carbone, et de la capacité photosynthétique des plantes, respectivement.

A bord de la Station spatiale internationale, un instrument appelé GEDI, évaluera également la hauteur et la structure de la végétation, et combiné avec ECOSTRESS évaluera les changements dans la biomasse aérienne, stocks de carbone et productivité.

En Australie, nous développons un système de modélisation atmosphérique et un modèle de végétation dynamique capables d'ingérer la dernière génération d'observations satellitaires et au sol pour cartographier les sources et les puits de carbone sur l'ensemble du continent.

Par le biais du Réseau de recherche sur les écosystèmes terrestres (TERN), nous nous préparons à profiter pleinement de ces nouvelles missions, et aider à valider bon nombre de ces estimations spatiales sur les supersites du TERN et d'autres parcelles d'échantillonnage clés.

Avec la richesse des informations générées par les capteurs spatiaux, ainsi que des observations terrestres et des modèles informatiques, nous entrons dans une ère où nous aurons une capacité sans précédent de suivre l'impact de l'homme sur notre atmosphère, terres et océans.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.