Les mesures aéroportées effectuées dans le cadre de l'expérience Green Ocean Amazon (GOAmazon) montrent que la forêt amazonienne émet au moins trois fois plus d'isoprène que les scientifiques ne le pensaient auparavant. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Communication Nature .

Selon Paulo Artaxo de l'Institut de physique de l'Université de São Paulo (IF-USP) au Brésil et co-auteur de l'étude, l'isoprène est l'un des principaux précurseurs de l'ozone en Amazonie, et il influence indirectement l'équilibre des gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

"La découverte explique un certain nombre d'énigmes, comme la forte concentration d'ozone trouvée sous le vent de Manaus qui ne pouvait pas être due à une action anthropique, " dit Artaxo, chercheur principal pour le projet thématique financé par la FAPESP "GOAmazon:interactions of the urban panache of Manaus with biogenic forest emission in Amazonia."

Lancé en 2014, GOAmazon étudie les effets de la pollution urbaine de Manaus sur la formation des nuages ​​en Amazonie, entre autres phénomènes. Le projet vise également à approfondir les connaissances sur les processus de formation des pluies et la dynamique d'interaction entre la biosphère amazonienne et l'atmosphère. Les scientifiques prévoient d'utiliser les résultats pour estimer les changements futurs du bilan radioactif de la région, distribution d'énergie et climat, ainsi que l'impact de tous ces facteurs sur le changement climatique mondial.

Les estimations précédentes étaient basées sur des mesures effectuées à l'aide de satellites ou de tours forestières pouvant atteindre 60 m de hauteur. Lors de la campagne scientifique GOAmazon, cependant, il a été possible de collecter de nouvelles données en utilisant le Grumman Gulfstream 1, un avion de recherche capable de voler à 6, 000 mètres, soit près de 20, 000 pieds, et détenue par le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) aux États-Unis.

Les mesures aéroportées ont été réalisées en 2014 et 2015 à la fois en saison des pluies et en saison sèche; les mesures ont ensuite été comparées aux données recueillies au niveau du sol. "Avec des mesures prises à 4, 000 mètres, il a été possible de calculer l'émission moyenne pour une zone beaucoup plus vaste que celles considérées dans les recherches précédentes, " dit Artaxo. " En conséquence, nous avons pu voir que les émissions biogéniques naturelles sont bien plus importantes que nous ne le supposions. »

Les chercheurs ont fait une autre découverte qu'ils jugent surprenante :les émissions d'isoprène varient fortement avec l'altitude du terrain et augmentent à des altitudes plus élevées. A une altitude de 30 mètres, par exemple, le flux d'émission d'isoprène était de 6 milligrammes par mètre carré par heure (mg/m2/h), à une altitude de 100 mètres, elle était d'environ 14 mg/m2/h.

"La région de l'Amazonie brésilienne est principalement à faible altitude. Dans les zones survolées par l'avion de recherche, il y avait des ondulations mineures du terrain, et nous avons pu observer une augmentation significative des émissions dans les zones plus élevées, " a déclaré Artaxo. Les chercheurs ne sont pas encore convaincus qu'ils peuvent expliquer pleinement cette variation des émissions, qu'ils ont observé pendant les saisons humides et sèches. Leur article propose deux hypothèses qui devront être testées dans de futures expériences.

L'une des possibilités est que les espèces végétales des zones basses, qui sont souvent gorgés d'eau, sont différents de ceux trouvés à des altitudes plus élevées; les niveaux d'émission d'isoprène peuvent varier selon les espèces végétales prédominantes. L'autre hypothèse est qu'à des altitudes plus élevées, les plantes libèrent plus d'isoprène en réponse au stress hydrique (car il y a moins d'eau à des altitudes plus élevées).

« Même s'il pleut beaucoup en Amazonie, Des études ont montré que dans certaines régions, la nappe phréatique tombe bien en dessous de la surface pendant la saison sèche. Il existe des plantes aux racines très profondes, capable de capter de l'eau de 10 à 20 mètres sous terre, ", a déclaré Artaxo. L'isoprène est l'un des composés organiques volatils (COV) naturellement émis par la végétation en Amazonie. Avec d'autres COV, c'est une source d'aérosols organiques secondaires qui forment les noyaux de condensation des nuages ​​et qui aident à réguler le cycle hydrologique de la région.

La décomposition de l'isoprène dans l'atmosphère donne naissance à des sous-produits, tels que les radicaux hydroxyles (OH). Sous certaines conditions, cette molécule réagit avec l'oxygène atmosphérique (O2) pour former de l'ozone (O3), l'un des gaz responsables de l'effet de serre. Des concentrations élevées d'ozone peuvent irriter les stomates des plantes, les pores utilisés dans les échanges gazeux et la transpiration. L'irritation des stomates entrave la photosynthèse et l'assimilation du carbone par les plantes.

"En outre, les radicaux hydroxyles contrôlent l'oxydation atmosphérique du méthane, un autre gaz à effet de serre important, " dit Artaxo. " Selon la situation, ces radicaux OH peuvent prolonger ou raccourcir la demi-vie du méthane, avec des implications pour le bilan des gaz à effet de serre."

Selon Artaxo, la forêt amazonienne était déjà considérée comme la plus grande source d'isoprène au monde avant même ces nouvelles découvertes. "Ces découvertes renforcent l'importance de cet écosystème pour la régulation de la chimie atmosphérique tropicale de la planète, " dit-il. " Maintenant, nous devons inclure les résultats dans les modèles climatiques mondiaux pour voir exactement quel effet ces nouvelles valeurs d'émissions d'isoprène ont sur le climat."