La capacité de prédire les conditions météorologiques nous a aidés à faire des choix de vêtements et des plans de voyage, et même sauvé des vies. Maintenant, des chercheurs du Collège des ressources naturelles et de l'environnement de Virginia Tech utilisent des méthodes prédictives similaires pour prévoir la croissance des arbres.

Dans une étude publiée dans Applications écologiques , les chercheurs ont utilisé la prévision écologique pour prédire comment les changements de température, l'eau, et les concentrations de carbone dans l'atmosphère dans le sud-est des États-Unis peuvent affecter les taux de croissance futurs des arbres.

Le document rassemble les efforts de deux projets financés par le département américain de l'Agriculture. En premier, connu sous le nom de PINEMAP, des centaines de chercheurs ont collecté des données sur la croissance des forêts au cours des 35 dernières années et développé des modèles mathématiques pour quantifier la façon dont les forêts de pins peuvent réagir au changement climatique.

Le deuxième projet, dirigé par R. Quinn Thomas, professeur adjoint de dynamique forestière et de modélisation des écosystèmes au Département des ressources forestières et de la conservation de l'environnement de Virginia Tech, axé sur la quantification des incertitudes dans la façon dont les modèles climatiques prédisent comment les écosystèmes forestiers et agricoles, ainsi que des décisions comme le calendrier des rotations des cultures ou des récoltes forestières, influencer la température du climat et les régimes de précipitations.

Thomas a remarqué des similitudes entre ces deux projets et la façon dont les données météorologiques peuvent aider les météorologues à prédire les conditions météorologiques futures. Cela l'a amené à développer un nouveau projet de recherche pour prévoir la productivité forestière jusqu'au milieu du 21e siècle.

"J'ai réalisé que nous pouvions utiliser le passé pour informer l'avenir, " a déclaré Thomas. " Les observations historiques sur la croissance des arbres et les conditions météorologiques peuvent être introduites dans un modèle mathématique décrivant comment les forêts se développent, le rendant plus précis au fil du temps. Ceci est similaire à la façon dont les prévisions météorologiques sont mises à jour à mesure que de nouvelles données météorologiques deviennent disponibles."

Thomas et les membres de l'équipe de son département—l'étudiante à la maîtrise Annika Jersild, associé postdoctoral Evan Brooks, Professeur agrégé Valérie Thomas, et le professeur Randolph Wynne, s'appuyant sur les données et les concepts des deux projets pour développer un cadre analytique commun qui peut être combiné avec les prévisions des modèles climatiques pour produire une perspective pour l'avenir.

Données sur le diamètre des arbres, le nombre de feuilles produites dans une année donnée, et la quantité d'eau évaporée de la forêt sont tous introduits dans un modèle représentant le processus de croissance de la forêt. Puis, en utilisant des méthodes statistiques similaires à celles utilisées en prévision météorologique, le modèle est ajusté en fonction de ces données pour tenir compte des incertitudes.

"Cette nouvelle étude nous permet de mettre un niveau de certitude ou d'incertitude sur ces estimations, nous pouvons donc dire « il y a 80 % de chances que la forêt se développe plus rapidement au cours des prochaines décennies, '" expliqua Thomas, qui est également affilié au Global Change Center situé au Fralin Life Science Institute de Virginia Tech.

Les chercheurs ont examiné spécifiquement les conditions dans le sud-est des États-Unis, souvent désigné comme le « panier de bois des États-Unis » pour ses forêts productives. Ils ont concentré leur attention sur les plantations de pins à encens, une importante source de bois pour la région.

« Nous avons constaté que dans cette région, il y aura une augmentation d'environ 30 pour cent de la productivité d'ici le milieu du siècle, " dit Thomas.

Il a mis en garde, cependant, qu'il existe une incertitude autour de ces prévisions, selon certaines parties de la région.

"Les gains les plus importants sont prévus en Virginie, et il y a une grande confiance que nous verrons cette augmentation de la productivité là-bas. En Floride, cependant, l'augmentation de la productivité devrait être plus faible, et nous pourrions même assister à une baisse de la productivité d'ici le milieu du siècle, " il expliqua.

Malgré ces incertitudes, cependant, l'avenir de la prévision écologique s'annonce radieux.

« Je suis ravi de voir comment cette prévision particulière se comporte au cours des prochaines décennies et de la mettre à jour à mesure que nous en apprenons davantage sur le fonctionnement des forêts et que de plus en plus de données deviennent disponibles, " dit Thomas. " De plus, ce système jette les bases de ce processus à utiliser dans l'industrie forestière pour prédire d'autres aspects que la productivité. Au-delà de ça, l'étude est un exemple de la façon dont les écologistes commencent à penser à devenir des prévisionnistes d'une manière similaire à la façon dont nous avons prévu le temps, et c'est très excitant."