De graves inondations dans tout le Midwest, qui ont déclenché un retard de la saison de croissance des cultures dans la région, ont entraîné une réduction de 100 millions de tonnes métriques d'absorption nette de carbone en juin et juillet 2019, selon une nouvelle étude.

Pour référence, les incendies de forêt massifs de 2018 en Californie ont libéré environ 12,4 millions de tonnes métriques de carbone dans l'atmosphère. Et bien qu'une partie de ce déficit dû aux inondations ait été compensée plus tard dans la saison de croissance, les effets combinés ont probablement entraîné une réduction de 15 pour cent de la productivité des cultures par rapport à 2018, disent les auteurs de l'étude.

L'étude, publié le 31 mars 2020, dans la revue AGU Avances , décrit comment l'absorption de carbone a été mesurée à l'aide de données satellitaires. Les chercheurs ont utilisé un nouveau marqueur de photosynthèse connu sous le nom de fluorescence induite par le soleil pour quantifier l'absorption réduite de carbone due au retard de croissance des cultures. Observations indépendantes du CO atmosphérique 2 ont ensuite été utilisés pour confirmer la réduction de l'absorption de carbone.

« Nous avons pu montrer qu'il est possible de surveiller les impacts des inondations sur la croissance des cultures au quotidien en temps quasi réel depuis l'espace, ce qui est essentiel pour les prévisions écologiques futures et l'atténuation, " dit Yi Yin, chercheur à Caltech et auteur principal de l'étude.

Des précipitations record ont détrempé le Midwest au printemps et au début de l'été 2019. Pendant trois mois consécutifs (avril, Peut, et juin), la National Oceanic and Atmospheric Administration a rapporté que les mesures de précipitations sur 12 mois avaient atteint des niveaux record. Les inondations qui en ont résulté ont non seulement endommagé des maisons et des infrastructures, mais ont également eu un impact sur la productivité agricole, retarder la plantation des cultures dans de grandes parties de la Corn Belt, qui s'étend du Kansas et du Nebraska à l'ouest à l'Ohio à l'est.

Pour évaluer l'impact environnemental du retard de la saison de croissance, scientifiques au Caltech et au JPL, que Caltech gère pour la NASA, tourné vers les données satellitaires. Comme les plantes convertissent le dioxyde de carbone (CO 2 ) et la lumière du soleil en oxygène et énergie par photosynthèse, une petite quantité de la lumière du soleil qu'ils absorbent est renvoyée sous la forme d'une très faible lueur. La lueur, connue sous le nom de fluorescence induite par le soleil, ou SIF, est bien trop sombre pour que nous puissions le voir à l'œil nu, mais il peut être mesuré par un processus appelé spectrophotométrie par satellite.

L'équipe Caltech-JPL a quantifié le SIF à l'aide des mesures d'un instrument satellite de l'Agence spatiale européenne (ESA) pour suivre la croissance des cultures avec des détails sans précédent. Ils ont constaté que le cycle saisonnier de la croissance des cultures de 2019 était retardé d'environ deux semaines et que la photosynthèse saisonnière maximale était réduite d'environ 15 %. On estime que la saison de croissance rabougrie a entraîné une réduction de l'absorption de carbone par les plantes d'environ 100 millions de tonnes métriques de juin à juillet 2019.

"SIF est de loin le signal de photosynthèse le plus précis qui puisse être observé depuis l'espace, " dit Christian Frankenberg, professeur de sciences et d'ingénierie de l'environnement à Caltech. "Et puisque les plantes absorbent le dioxyde de carbone pendant la photosynthèse, nous voulions voir si SIF pouvait suivre les réductions de l'absorption de carbone des cultures lors des inondations de 2019. »

Découvrir, l'équipe a analysé le CO atmosphérique 2 mesures du satellite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA ainsi que des avions du projet Atmospheric Carbon and Transport America (ACT-America) de la NASA. "Nous avons constaté que les estimations basées sur le SIF de l'absorption réduite sont cohérentes avec une augmentation du CO atmosphérique 2 lorsque les deux grandeurs sont reliées par des modèles de transport atmosphérique, " dit Brendan Bryne, co-auteur de l'étude et chercheur postdoctoral de la NASA au JPL.

"Cette étude éclaire notre capacité à surveiller l'écosystème et son impact sur le CO atmosphérique 2 en temps quasi réel depuis l'espace. Ces nouveaux outils permettent une détection globale de l'absorption biosphérique de dioxyde de carbone, " dit Paul Wennberg, le professeur R. Stanton Avery de chimie atmosphérique et de sciences et ingénierie de l'environnement, directeur du Ronald et Maxine Linde Center for Global Environmental Science, et membre fondateur du projet Orbiting Carbon Observatory.

Le document s'intitule « L'absorption du carbone par les cultures retardée et réduite par les inondations du Midwest de 2019 ».