Plus de plantes et des saisons de croissance plus longues dans les latitudes septentrionales ont converti certaines parties de l'Alaska, Canada et Sibérie à des nuances de vert plus profondes. Certaines études traduisent ce verdissement de l'Arctique en une plus grande absorption mondiale de carbone. Mais de nouvelles recherches montrent qu'à mesure que le climat de la Terre change, l'augmentation de l'absorption de carbone par les plantes dans l'Arctique est compensée par un déclin correspondant dans les tropiques.

"Il s'agit d'un nouveau regard sur la direction que nous pouvons prendre pour l'absorption du carbone à l'avenir, " a déclaré le scientifique Rolf Reichle du Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Reichle est l'un des auteurs d'une étude, publié le 17 décembre dans AGU Avances , qui combine les observations satellitaires sur 35 ans du radiomètre avancé à très haute résolution (AVHRR) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) avec des modèles informatiques, y compris les données de limitation de l'eau de l'analyse rétrospective de l'ère moderne de la NASA pour la recherche et les applications, Version 2 (MERRA-2).

Ensemble, ceux-ci fournissent une estimation plus précise de la "productivité primaire" mondiale - une mesure de la façon dont les plantes convertissent le dioxyde de carbone et la lumière du soleil en énergie et en oxygène via la photosynthèse, pour la période allant de 1982 à 2016.

Gains arctiques et pertes tropicales

La productivité des plantes dans le paysage glacial de l'Arctique est limitée par les longues périodes de froid. Alors que les températures se réchauffent, les plantes de ces régions ont pu pousser plus densément et prolonger leur saison de croissance, conduisant à une augmentation globale de l'activité photosynthétique, et par la suite une plus grande absorption de carbone dans la région sur une période de 35 ans.

Cependant, l'accumulation de concentrations de carbone dans l'atmosphère a eu plusieurs autres effets d'entraînement. Notamment, comme le carbone a augmenté, les températures mondiales ont augmenté, et l'atmosphère sous les tropiques (où la productivité des plantes est limitée par la disponibilité de l'eau) est devenue plus sèche. Les récentes augmentations de la sécheresse et de la mortalité des arbres dans la forêt amazonienne en sont un exemple, et la productivité et l'absorption de carbone sur les terres près de l'équateur ont diminué au cours de la même période que le verdissement de l'Arctique s'est produit, annulant tout effet net sur la productivité mondiale.

Ajout de satellites aux modèles de productivité

Les estimations des modèles précédents suggéraient que la productivité croissante des plantes dans l'Arctique pourrait compenser en partie les activités humaines qui libèrent du carbone atmosphérique, comme la combustion de combustibles fossiles. Mais ces estimations reposaient sur des modèles qui calculent la productivité des plantes en partant de l'hypothèse qu'elles effectuent la photosynthèse (convertissent le carbone et la lumière) à un taux d'efficacité donné.

En réalité, de nombreux facteurs peuvent affecter la productivité des plantes. L'inclusion d'enregistrements satellites comme ceux d'AVHRR fournit aux scientifiques des mesures cohérentes de la couverture végétale photosynthétique mondiale, et peut aider à prendre en compte des événements variables tels que les épidémies de ravageurs et la déforestation que les modèles précédents ne capturent pas. Ceux-ci peuvent avoir un impact sur la couverture végétale mondiale et la productivité.

"Il y a eu d'autres études qui se sont concentrées sur la productivité des plantes à l'échelle mondiale, " a déclaré Nima Madani du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, (JPL) Pasadena, Californie, et auteur principal de l'étude, qui comprend également des scientifiques de l'Université du Montana. "Mais nous avons utilisé un modèle de télédétection amélioré pour avoir une meilleure idée des changements dans la productivité des écosystèmes." Ce modèle utilise un algorithme amélioré d'efficacité d'utilisation de la lumière, qui combine les observations de plusieurs satellites de la couverture végétale photosynthétique et de variables telles que la météorologie de surface.

« Les observations satellitaires sont critiques surtout dans les régions où nos observations de terrain sont limitées, et c'est la beauté des satellites, " a déclaré Madani. " C'est pourquoi nous essayons d'utiliser autant que possible les données de télédétection par satellite dans notre travail. "

Ce n'est que récemment que les enregistrements satellitaires ont commencé à montrer ces tendances émergentes dans le changement de productivité. Selon Reichle, "The modelling and the observations together, what we call data assimilation, is what really is needed." The satellite observations train the models, while the models can help depict Earth system connections such as the opposing productivity trends observed in the Arctic and tropics.

Brown Is the New Green

The satellite data also revealed that water limitations and decline in productivity are not confined to the tropics. Recent observations show that the Arctic's greening trend is weakening, with some regions already experiencing browning.

"I don't expect that we have to wait another 35 years to see water limitations becoming a factor in the Arctic as well, " said Reichle. We can expect that the increasing air temperatures will reduce the carbon uptake capacity in the Arctic and boreal biomes in the future. Madani says Arctic boreal zones in the high latitudes that once contained ecosystems constrained by temperature are now evolving into zones limited by water availability like the tropics.

These ongoing shifts in productivity patterns across the globe could affect numerous plants and animals, altering entire ecosystems. That can impact food sources and habitats for various species, including endangered wildlife, and human populations.

The data produced from this study are publicly accessible at:doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1789