Les écosystèmes terrestres de la Terre absorbent une grande partie de toutes les émissions de dioxyde de carbone produites par les activités humaines, contribuer à ralentir le réchauffement climatique. En moyenne pour une année donnée, les plantes et le sol prennent, ou réparer, environ 30 pour cent des émissions humaines. Mais d'une année à l'autre, ce nombre peut être aussi élevé que 40 pour cent ou aussi bas que 20 pour cent. Les climatologues visent à déterminer exactement ce qui produit cette variabilité afin qu'ils puissent en tenir compte et créer les modèles les plus précis pour prédire le climat futur.

Mais il y a eu un débat important au sein de la communauté de la modélisation climatique sur les causes exactes de cette soi-disant variabilité interannuelle. Une partie soutient que ces changements sont principalement dus aux propriétés atmosphériques, comme la température et l'humidité de l'air près de la surface. L'autre dit que l'humidité du sol est beaucoup plus importante.

Une nouvelle étude dirigée par Caltech et publiée dans le numéro du 1er avril de la revue La nature résout ce débat, montrant que l'humidité du sol est bien dans le siège du conducteur en termes de quantité de dioxyde de carbone absorbée par les écosystèmes terrestres. Cependant, l'étude conclut également que la quantité d'humidité dans le sol affecte les températures et l'humidité près de la surface, qui à leur tour affectent la capacité des plantes à fixer le carbone.

"L'humidité du sol est le moteur, et la température et l'humidité sont le levier, " dit Vincent Humphrey, un ancien chercheur postdoctoral à Caltech et auteur principal du nouvel article.

Pour analyser l'importance de l'humidité du sol, les chercheurs ont effectué des simulations à l'aide de modèles climatiques qui intègrent pleinement ce que l'on sait de la Terre, océans, et ambiance. Ils ont simulé deux mondes différents :une planète de référence avec des conditions terrestres normales, et un monde hypothétique qui ne connaît jamais des extrêmes d'humidité du sol - pas de sécheresse ni d'inondation. Dans la simulation de référence, ils ont vu la variabilité attendue de l'absorption de carbone par la terre au fil du temps. Mais dans le cas du monde hypothétique, les changements d'une année sur l'autre ont pratiquement disparu. Quand les chercheurs n'ont jamais permis une anomalie dans l'humidité du sol, les usines fixaient toujours à peu près le même pourcentage d'émissions humaines.

"Ici, nous avons un pistolet fumant, " dit Humphrey. " Nous pouvons affirmer avec certitude que l'humidité du sol joue un rôle dominant dans le changement d'année en année que nous voyons dans la quantité de carbone absorbée par la terre. "

Mais les chercheurs ont également réalisé que dans le monde hypothétique sans sécheresse ni inondations, il y a eu beaucoup moins d'événements avec des températures élevées ou une humidité réduite que la référence. Cette, ils ont trouvé, était due à un ensemble de processus appelés rétroactions terre-atmosphère, lorsque les caractéristiques des terres contrôlent fortement l'atmosphère près de la surface de la Terre.

Pour comprendre cela, Humphrey suggère de penser à une fois où vous êtes entré dans un petit groupe d'arbres dans un parc et avez immédiatement senti la température chuter. Cela se produit parce que les arbres libèrent beaucoup d'eau par le processus d'évaporation de la transpiration. Cela dirige l'énergie du soleil vers la vaporisation de l'eau plutôt que de la laisser chauffer l'environnement. Lors d'une sécheresse, quand il n'y a pas autant d'eau autour pour que les plantes transpirent, une plus grande partie de l'énergie solaire sert à chauffer et à assécher l'air.

"Nos résultats montrent que l'humidité du sol a un impact significatif sur les températures près de la surface et l'humidité atmosphérique en raison de ces rétroactions terre-atmosphère, " déclare Christian Frankenberg, co-auteur de l'article, professeur de sciences et d'ingénierie de l'environnement à Caltech et chercheur au Jet Propulsion Laboratory, que Caltech gère pour la NASA. Il ajoute que l'étude a révélé que si le sol est sec, les événements extrêmes tels que les vagues de chaleur deviennent beaucoup plus nocifs car les plantes ne peuvent pas faire leur travail de réhumidification et de refroidissement de la surface terrestre. « S'il y a suffisamment d'humidité dans le sol, cela atténue certains de ces événements extrêmes, " il dit.

Les scientifiques ont été surpris par l'importance de ces rétroactions terre-atmosphère en termes d'effet sur l'absorption globale de carbone. Il s'est avéré que l'impact direct de la modification de l'humidité du sol ne représentait qu'environ un quart de la variabilité interannuelle. Un surprenant 75 pour cent est venu indirectement, comme produit des changements de température et d'humidité de l'air. Cela signifie que pendant les sécheresses, les plantes sont incapables de fixer le carbone non pas parce qu'il y a moins d'eau dans le sol mais surtout parce que l'atmosphère est rapidement devenue plus chaude et plus sèche à cause de la sécheresse.

"Cela réconcilie enfin les différents points de vue que les gens de notre domaine ont eus, " dit Humphrey. " Jusqu'à ce que vous sachiez que l'humidité du sol a influencé la température et c'est pourquoi vous voyez les deux avoir un effet, vous avez l'impression qu'il y a un conflit entre les résultats. Cela refroidit enfin le débat. Tout le monde a raison."

Le nouveau La nature l'article est intitulé « La rétroaction de l'humidité du sol et de l'atmosphère domine la variabilité de l'absorption du carbone par les terres ».