La forêt amazonienne est souvent appelée « les poumons du monde ». Il produit de l'oxygène et stocke des milliards de tonnes de carbone chaque année. La forêt amazonienne couvre plus de 60% de la masse continentale du Pérou. Crédit :USDA Forest Service photo par Diego Perez
La découverte résulte d'un effort pour cartographier où la végétation émet et absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Les arbres et les plantes de la Terre extraient de grandes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère pendant la photosynthèse, en incorporant une partie de ce carbone dans des structures comme le bois. Les zones qui absorbent plus de carbone qu'elles n'en émettent sont appelées puits de carbone. Mais les plantes peuvent également émettre des gaz à effet de serre lors de processus tels que la respiration, quand les plantes mortes pourrissent, ou pendant la combustion en cas d'incendie. Les chercheurs sont particulièrement intéressés à savoir si et comment les plantes à l'échelle d'un écosystème comme une forêt agissent comme des sources ou des puits dans un monde qui se réchauffe de plus en plus.
Une étude récente menée par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud a déterminé si les zones de végétation comme les forêts et les savanes du monde entier étaient des sources ou des puits de carbone chaque année de 2000 à 2019. La recherche a révélé qu'au cours de ces deux décennies, les plantes ligneuses vivantes étaient responsables de plus de 80 % des sources et des puits sur terre, avec de la terre, feuilles mortes, et la matière organique en décomposition constituant le reste. Mais ils ont également vu que la végétation retenait une fraction beaucoup plus petite du carbone que ce que les scientifiques pensaient à l'origine.
En outre, les chercheurs ont découvert que la quantité totale de carbone émise et absorbée dans les tropiques était quatre fois plus importante que dans les régions tempérées et les zones boréales (les forêts les plus septentrionales) réunies, mais que la capacité des forêts tropicales à absorber des quantités massives de carbone a diminué ces dernières années. Le déclin de cette capacité est dû à la déforestation à grande échelle, dégradation de l'habitat, et les effets du changement climatique, comme des sécheresses et des incendies plus fréquents. En réalité, l'étude, Publié dans Avancées scientifiques , a montré que 90 % du carbone que les forêts du monde entier absorbent de l'atmosphère est compensé par la quantité de carbone libérée par des perturbations telles que la déforestation et les sécheresses.
Les scientifiques ont créé des cartes des sources et des puits de carbone résultant des changements d'affectation des terres comme la déforestation, dégradation de l'habitat, et la plantation forestière, ainsi que la croissance des forêts. Ils l'ont fait en analysant les données sur la végétation mondiale collectées depuis l'espace à l'aide d'instruments tels que le système d'altimètre laser géoscientifique de la NASA (GLAS) à bord d'ICESat et le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) de l'agence à bord des satellites Terra et Aqua, respectivement. L'analyse a utilisé un algorithme d'apprentissage automatique que les chercheurs ont d'abord formé à l'aide de données de végétation recueillies au sol et dans les airs à l'aide d'instruments à balayage laser.
Faire le point
"Beaucoup de recherches antérieures n'ont pas été spatialement explicites - nous n'avons pas eu de carte indiquant où se produisaient les flux de carbone, " a déclaré Nancy Harris, directeur de recherche du programme forestier du World Resources Institute à Washington et l'un des auteurs de l'étude.
Cette carte montre l'évolution de la quantité de carbone stockée ou émise par une zone végétalisée entre les années 2000 et 2019. Les zones plus vertes ont absorbé plus de carbone qu'elles n'en ont émis, tandis que plus de régions roses et violettes ont libéré plus de carbone qu'elles n'en ont stocké. Un mégagramme de carbone (MgC) équivaut à une tonne métrique. Crédit :NASA/JPL-Caltech
D'autres moyens d'estimer la quantité de carbone échangée entre les zones de végétation et l'atmosphère comprennent l'examen du nombre de plantes ou de forêts dans une région particulière et l'étude des changements d'utilisation des terres, combiner ces informations avec des estimations d'émissions de carbone. Mais ces méthodes ont des limites spatiales ou temporelles que les auteurs de l'étude ont tenté de résoudre avec leur méthode d'apprentissage automatique.
Savoir où les plantes absorbent le carbone et où elles en émettent est important pour surveiller comment les forêts et autres régions végétalisées réagissent au changement climatique. "L'Amazonie était considérée comme un puits de carbone substantiel en raison de vastes étendues de forêt vierge qui absorbent le dioxyde de carbone, " dit Sassan Saatchi, scientifique principal au JPL et chercheur principal de l'étude. "Toutefois, nos résultats montrent que dans l'ensemble, le bassin amazonien devient quasiment neutre en termes de bilan carbone à cause de la déforestation, dégradation, et les impacts du réchauffement, sécheresses fréquentes, et les incendies au cours des deux dernières décennies libèrent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. »
Saatchi et ses collègues ont développé leur analyse afin qu'il soit plus facile de suivre les changements dans les zones de végétation sur la base de données collectées sur le terrain ainsi qu'à distance. "Notre approche est conçue pour s'assurer que nous pouvons systématiquement équilibrer le budget carbone mondial chaque année, et que les pays peuvent utiliser les résultats et la méthodologie pour la gestion du carbone et leurs propres besoins de déclaration, " il a dit.
Cette analyse budgétaire a aidé les chercheurs à mieux comprendre la dynamique de la façon dont les forêts et autres zones de végétation dans le monde stockaient le carbone qu'elles absorbaient de l'atmosphère. "De nombreuses études antérieures ont montré que la végétation dans le monde absorbe beaucoup de dioxyde de carbone atmosphérique, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Alan Xu, chercheur en carbone au JPL et à l'UCLA. "Cela donne l'impression que les forêts mondiales poussent et s'agrandissent partout, mais ce n'est pas le cas."
Pièces manquantes
Cette étude permet de comprendre où et comment les arbres et les plantes absorbent ou émettent du carbone, mais il y a plus de travail à faire. Les cartes de carbone satellitaires de cette étude couvraient environ 39 miles carrés (100 kilomètres carrés) à la fois, mais ils ne pouvaient pas nécessairement détecter les changements qui se produisaient à plus petite échelle. Et il y avait des informations sur la façon dont les forêts stockaient et émettaient du carbone dans ces cartes qui n'étaient pas nécessairement prises en compte dans les calculs source-puits des chercheurs. Certaines de ces lacunes d'information devraient être comblées par des cartes de carbone à plus haute résolution fournies par de nouveaux satellites déjà en orbite, ainsi que des missions à venir comme le NISAR de la NASA-Indian Space Research Organization.
Il est important de comprendre comment les régions du monde absorbent et émettent du dioxyde de carbone, dit Harris. "Si nous n'obtenons pas ces modèles correctement, nous manquons peut-être de certains de ces écosystèmes et de la façon dont ils affectent le cycle du carbone. » Mais elle est encouragée par la grande quantité de données disponibles pour les climatologues sur la façon dont les gaz à effet de serre se déplacent entre l'atmosphère et les forêts de la Terre, prairies, et d'autres zones végétalisées.
Saatchi espère qu'une approche plus systématique et cohérente pour garder une trace des régions du monde qui agissent comme sources ou puits de carbone permettra un meilleur suivi dans les régions et les pays. "Cela pourrait permettre aux pays du monde entier d'utiliser les données comme guide pour respecter leurs engagements nationaux envers l'Accord de Paris sur le climat."
