Cette image, prises lors d'une sécheresse en septembre 2010, montre une ligne d'arbres morts et endommagés après un incendie de surface dans la forêt amazonienne dans l'ouest du Brésil. Lorsque des conditions plus sèches que la normale existent, les feux des lisières ouvertes empiètent sur les forêts et brûlent les arbres secs et stressés. Sous des conditions normales, quand les forêts tropicales sont plus humides, c'est beaucoup moins courant. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Une seule saison de sécheresse dans la forêt amazonienne peut réduire l'absorption de dioxyde de carbone de la forêt pendant des années après le retour des pluies, selon une nouvelle étude publiée dans la revue La nature . Il s'agit de la première étude à quantifier l'héritage à long terme d'une sécheresse amazonienne.
Une équipe de recherche du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, et d'autres institutions ont utilisé des données lidar satellitaires pour cartographier les dommages et la mortalité des arbres causés par une grave sécheresse en 2005. Dans les années de temps normal, la forêt non perturbée peut être un "puits naturel de carbone, " absorbant plus de dioxyde de carbone de l'atmosphère qu'il n'en réinjecte. Mais à partir de l'année de sécheresse de 2005 et jusqu'en 2008 - la dernière année de données lidar disponibles - le bassin amazonien a perdu en moyenne 0,27 pétagramme de carbone (270 millions tonnes métriques) par an, sans aucun signe de retrouver sa fonction de puits de carbone.
À environ 2,3 millions de miles carrés (600 millions d'hectares), l'Amazonie est la plus grande forêt tropicale sur Terre. Les scientifiques estiment qu'il absorbe jusqu'à un dixième des émissions humaines de combustibles fossiles lors de la photosynthèse. "L'ancien paradigme était que quel que soit le dioxyde de carbone que nous mettions dans les émissions [d'origine humaine], l'Amazonie aiderait à en absorber une grande partie, " a déclaré Sassan Saatchi du JPL de la NASA, qui a dirigé l'étude.
Mais de graves épisodes de sécheresse en 2005, 2010 et 2015 poussent les chercheurs à repenser cette idée. "L'écosystème est devenu si vulnérable à ces phénomènes de réchauffement et de sécheresse épisodique qu'il peut passer du puits à la source en fonction de la gravité et de l'étendue, " a déclaré Saatchi. " C'est notre nouveau paradigme. "
Cette image, sur la base des mesures effectuées par la Mission de mesure des précipitations tropicales (TRMM), montre les zones du bassin amazonien qui ont été touchées par la grave sécheresse de 2005. Zones en jaune, Orange, et la lumière rouge expérimentée, modérer, et une grave sécheresse, respectivement. Les espaces verts n'ont pas connu de sécheresse.Crédit image :NASA/JPL-Caltech/Google
Sécheresse du sol
Pour les scientifiques sur le terrain en Amazonie, "La première chose que nous voyons pendant une sécheresse, c'est que les arbres peuvent perdre leurs feuilles, " Saatchi a dit. " Ce sont des forêts tropicales; les arbres ont presque toujours des feuilles. Ainsi, la perte de feuilles est une forte indication que la forêt est stressée. » Même si les arbres finissent par survivre à la défoliation, cela endommage leur capacité à absorber le carbone en cas de stress.
Les observateurs sur le terrain remarquent également que les sécheresses ont tendance à tuer de manière disproportionnée les grands arbres en premier. Sans précipitations suffisantes, ces géants ne peuvent pas pomper de l'eau à plus de 100 pieds de leurs racines à leurs feuilles. Ils meurent de déshydratation et finissent par tomber au sol, laissant des lacunes dans la canopée de la forêt loin au-dessus.
Mais tout observateur au sol ne peut surveiller qu'une infime partie de la forêt. Il n'y a qu'une centaine de parcelles utilisées pour la recherche et quelques sites de tours pour le suivi à long terme des forêts amazoniennes. « Les mesures détaillées dans ces sites sont extrêmement importantes pour comprendre le fonctionnement des forêts, mais nous ne pouvons jamais les utiliser pour dire ce que fait cet écosystème géant en temps opportun, " dit Saatchi. Pour ce faire, lui et ses collègues se sont tournés vers les données satellitaires.
Cette image, prises lors d'une sécheresse en septembre 2010, montre un arbre mort dans la forêt amazonienne dans l'ouest du Brésil. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Sécheresse venue de l'espace
L'équipe de recherche a utilisé des cartes lidar à haute résolution dérivées du système géoscientifique d'altimètre laser à bord de la glace, Nuage, et le satellite d'élévation terrestre (ICESat). Ces données révèlent des changements dans la structure de la canopée, y compris les dommages aux feuilles et les lacunes. Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode d'analyse pour convertir ces changements structurels en changements dans la biomasse aérienne et le carbone. Ils ont éliminé les pixels montrant les zones brûlées ou déboisées pour calculer l'impact carbone de la sécheresse sur les seules forêts intactes.
Ils ont découvert qu'à la suite de la sécheresse, arbres tombés, la défoliation et les dommages de la canopée ont entraîné une perte significative de la hauteur de la canopée, la région la plus gravement touchée ayant baissé en moyenne d'environ 35 pouces (0,88 mètre) au cours de l'année suivant la sécheresse. Les régions forestières moins gravement touchées ont moins diminué, mais tous ont continué à diminuer régulièrement tout au long des années restantes de l'enregistrement des données.
Saatchi a noté que la moitié des précipitations de la forêt est produite par la forêt elle-même - l'eau qui transpire et s'évapore de la végétation et du sol, monte dans l'atmosphère, et se condense et pleut pendant la saison sèche et la transition vers la saison humide. Une sécheresse qui tue les arbres forestiers augmente donc non seulement les émissions de carbone, il réduit les précipitations et prolonge la durée de la saison sèche. Ces changements augmentent la probabilité d'une sécheresse future.
Si les sécheresses continuent de se produire avec la fréquence et la gravité des trois derniers événements de 2005, 2010 et 2015, Saatchi a dit, l'Amazonie pourrait éventuellement passer d'une forêt tropicale à une forêt tropicale sèche. Cela réduirait la capacité d'absorption du carbone de la forêt et sa diversité biologique.
