La topographie des montagnes crée des conditions améliorées pour le stockage du carbone, selon une équipe de recherche interdisciplinaire qui a découvert que les arbres au fond des vallées sont plus hauts et mieux capables de stocker du carbone que les arbres des pentes supérieures ou des terres plates. Crédit :Tyson Swetnam/CyVerse
Les forêts de montagne stockent mieux le carbone - eh bien, réellement, ils sont meilleurs en tout – selon une nouvelle étude menée par des chercheurs des projets financés par la NSF CyVerse, Jetstream, et l'observatoire de la zone critique de Boulder Creek.
Tyson Swetnam, écologiste et informaticien scientifique au siège de CyVerse à l'Université de l'Arizona, utilisé les ressources CyVerse pour réaliser le SIG (Système d'Information Géographique) et les analyses statistiques, et de partager les données avec ses collaborateurs. L'équipe a utilisé une stratégie de science ouverte soutenue par CyVerse pour rendre leurs données, analyse, et le code de leurs calculs, tous disponibles gratuitement pour que les chercheurs puissent les réutiliser.
L'étude, qui a été partiellement soutenu par plusieurs subventions de la National Science Foundation (NSF), notamment à l'observatoire de la zone critique de Boulder Creek (CZO) et au National Center for Airborne Laser Mapping (NCALM) de l'Université de Houston, et par le Programme de science des écosystèmes terrestres du ministère de l'Énergie, est publié dans la revue scientifique en libre accès Écosphère .
Les arbres sont l'un des réservoirs de carbone les plus importants de la Terre, absorbant le dioxyde de carbone – un gaz à effet de serre – de l'atmosphère dans le cadre de leur processus de respiration. Encore, dans les paysages de montagne, les arbres ne sont pas les seuls agents à stocker le carbone. Il se passe plus; facteurs tels que la disponibilité des nutriments, profondeur du sol, précipitation, et l'écoulement des eaux de surface, entre autres, tous ont un impact sur la santé d'une forêt et sa capacité à stocker du carbone.
Swetnam et ses collègues des CZO de la NSF étudient ce tableau d'ensemble lorsqu'ils réfléchissent à la manière dont un terrain complexe influence le cycle du carbone. La zone critique est définie comme la zone allant de la cime des arbres au fond des réserves d'eau souterraine dans le substratum cristallin qui interagissent et sont affectées par les changements climatiques et l'utilisation des terres.
"Les montagnes captent d'abord l'humidité atmosphérique lorsqu'elle se refroidit et se condense en altitude, et que la pluie et la neige fournissent ensuite aux bassins versants de l'humidité qui finit par se déplacer dans le fond des vallées, " dit Swetnam. La fonte des neiges des montagnes alimente les rivières du plateau du Colorado, où l'étude a été menée.
Site d'étude de la réserve de Betaso. Crédit :Université de l'Arizona
"Les zones concentrées d'humidité du sol entraînent une augmentation de la productivité des forêts, et une plus grande biomasse conduit à plus de séquestration du carbone, " a poursuivi Swetnam. Il s'avère que les montagnes fournissent le mélange spécial pour un stockage optimal du carbone forestier.
La topographie variable est encore plus importante dans les écosystèmes arides ou soumis à un stress hydrique, dit Swetnam. « Dans le désert du Sud-Ouest, si nous n'avions pas de montagnes, nous n'aurions pas de forêts. Nous avons besoin du terrain complexe pour créer des précipitations. »
"Nous voyons cela chaque été à Tucson, " il ajouta, "quand des nuages de pluie se forment sur les montagnes de Santa Catalina pendant la mousson."
L'équipe a analysé les enregistrements de précipitations pour trois sites d'étude dans le CZO de Boulder Creek dans les montagnes Rocheuses près de Boulder, Colorado, ainsi que des données LIDAR (détection et télémétrie par la lumière) sur la densité et la hauteur des arbres recueillies par un aéronef survolé les sites d'étude dans le cadre d'une initiative du NCALM.
"Notre étude est la première à considérer la variabilité du carbone par rapport à la distribution de l'humidité à travers le gradient d'altitude, " a déclaré Swetnam.
La pensée conventionnelle indiquerait que les arbres qui poussent à des altitudes plus élevées devraient faire mieux, puisqu'il y a plus de précipitations en altitude, mais "quand vous regardez à travers un bassin versant entier, la productivité forestière dans les fonds de vallée dépasse de loin celle des crêtes, " Swetnam noté. Arbres situés dans les vallées, où les sols sont profonds et l'humidité est collectée à partir des précipitations qui s'écoulent des sommets environnants, sont plus productifs et stockent mieux le carbone.
Site d'étude de Gordon Gulch. Crédit :Université de l'Arizona
On ne sait pas comment le changement climatique influencera les forêts de montagne, dit Swetnam. "Nous prévoyons qu'il va faire plus chaud et plus sec, et les forêts seront en concurrence les unes avec les autres pour l'eau. Si les arbres meurent sur les pentes supérieures, peut-être que plus d'eau sera disponible pour les arbres ci-dessous, mais inversement, peut-être que les arbres qui sont habitués à avoir de l'eau constante mourront plus tôt lorsque leurs ressources en eau seront réduites."
Indépendamment, il a dit, il est important que les décideurs en matière d'utilisation des terres qui envisagent les peuplements forestiers à traiter ou à préserver, considérer que la topographie influence la robustesse des forêts, productivité, et la capacité de stocker le carbone.
Swetnam et ses collaborateurs ont utilisé le CyVerse Data Store et le Jetstream Cloud de la NSF hébergé par l'Extreme Science and Engineering Discovery Environment pour partager leurs données et leurs calculs au fur et à mesure qu'ils terminaient l'étude.
"La disponibilité des ressources de calcul CyVerse et Jetstream rend les calculs SIG plus rapides et plus faciles, " a noté Swetnam.
Les données sont disponibles en téléchargement à partir du référentiel de données CyVerse Data Store et Critical Zone Observatories. Le code pour les calculs est disponible dans les sections supplémentaires du document.
