Les savanes forment l'un des plus grands habitats au monde, couvrant environ un cinquième de la surface terrestre de la Terre. On les trouve principalement en Afrique sub-saharienne. Les savanes abritent non seulement une faune unique, y compris les « Big Five » - l'éléphant d'Afrique, rhinocéros, Buffle du Cap, léopard et lion - mais aussi à des milliers d'espèces végétales endémiques comme le baobab, ou arbre à pain de singe.

"Quoi de plus, les savanes jouent un rôle important dans le cycle global du carbone et affectent donc les cycles climatiques de la planète, " dit Victor Odipo de l'Université Friedrich Schiller, Iéna (Allemagne). La capacité des savanes à stocker le gaz à effet de serre dioxyde de carbone est finalement déterminée par la quantité de biomasse ligneuse aérienne, ajoute Odipo, doctorant à la section Télédétection de l'Institut de géographie. Jusque là, bien que, il a été difficile de mesurer cet indicateur important, avec les modèles climatiques actuels reposant sur des estimations approximatives du carbone. Cependant, une équipe de géographes des universités d'Iéna et d'Oxford, et de l'Institut fédéral allemand des géosciences et des ressources naturelles, a maintenant réussi à établir une méthodologie qui leur permet de mesurer la biomasse aérienne des savanes et d'enregistrer même des changements mineurs dans l'écosystème. Ils ont présenté leurs résultats dans la revue spécialisée 'Forests' (DOI :10.3390/f7120294).

Modèle tridimensionnel du paysage

Les chercheurs de l'Université d'Iéna utilisent à la fois des données radar enregistrées par des satellites et des données de balayage laser collectées depuis le sol. "Les données radar peuvent enregistrer la biomasse sur de plus grandes zones géographiques, étant donné sa couverture, mais il fournit des informations insuffisantes sur la structure de la végétation à des échelles localisées, " explique Victor Odipo. Typique de la savane est sa structure en patchwork :un mélange d'herbes et d'arbustes avec des arbres de hauteurs très différentes, soit debout seul ou en patchs. Afin de faire un relevé détaillé de cette structure et de pouvoir la convertir en biomasse, les données satellitaires sont complétées par des mesures au sol. Dans ce but, un scanner laser terrestre (TLS) est utilisé, qui balaie son environnement avec un faisceau laser dans un rayon de plusieurs centaines de mètres. « Cela nous fournit un modèle numérique tridimensionnel complet du paysage, qui permet une analyse précise de la structure de la végétation, " dit Jussi Baade, professeur agrégé de géographie physique à l'Université d'Iéna.

Après des tests initiaux exhaustifs dans la forêt de Stadtrodaer et les pentes de la vallée de la Saale près d'Iéna, les chercheurs ont maintenant appliqué leur méthodologie à la savane du parc national Kruger en Afrique du Sud. Dans une zone d'environ neuf kilomètres carrés pour laquelle des données satellitaires radar sont disponibles, ils ont collecté des données de balayage laser sur plus de 40 parcelles, et intégré ces données dans un modèle de calcul de la biomasse. "Les données de balayage laser collectées à partir de points sélectionnés donnent des résultats nettement plus précis que le radar satellite, " note Christian Berger, co-auteur de l'étude et responsable du projet de recherche sur lequel repose la thèse de doctorat de Victor Odipo. "Mais tout seul, et en raison d'une couverture plus petite par rapport aux données aéroportées, cette méthode n'est pas adaptée à l'investigation de grandes surfaces." Comme le montre cette étude, cependant, la combinaison des deux méthodes permet d'estimer la biomasse avec une fourchette de 2,9 tonnes par hectare dans les zones d'herbes et d'arbustes à 101,6 tonnes par hectare dans les zones arborées.

Suivi des changements dans l'écosystème

Ces résultats ne peuvent pas être utilisés pour créer de nouveaux modèles climatiques. « Nous avons également besoin de données fiables pour suivre les changements dans l'écosystème de la savane, " dit Victor Odipo. Il pointe une découverte fortuite surprenante :les mesures des chercheurs ont montré que la biomasse d'une partie substantielle de la zone d'étude dans le parc national Kruger diminue d'année en année. " Nous ne nous attendions pas à cela, " dit Odipo, "étant donné qu'il s'agit d'une réserve naturelle." Il s'est avéré, cependant, que ces changements - contrairement à ceux de la plupart des zones non protégées - n'étaient pas principalement le résultat de l'activité humaine, mais plutôt le travail des éléphants, qui abattent un grand nombre d'arbres.

Cette étude a été soutenue par le Service allemand d'échanges universitaires (DAAD), la Fondation allemande pour la recherche (DFG), et le Ministère fédéral de l'éducation et de la recherche (BMBF). Le scanner laser terrestre a été acquis grâce aux fonds du FEDER de l'État libre de Thuringe.