La végétation de la toundra va devenir plus haute et plus verte d’ici 2100, selon une étude

Le réchauffement climatique mondial modifie la structure de la végétation des forêts de l’extrême nord. Cette tendance devrait perdurer au moins jusqu’à la fin du siècle, selon les chercheurs de la NASA. Le changement de structure de la forêt pourrait permettre d’absorber davantage de dioxyde de carbone (CO) à effet de serre.₂) de l’atmosphère ou accélèrent le dégel du pergélisol, ce qui entraîne la libération de carbone ancien. Des millions de points de données provenant des missions Ice, Cloud, and land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) et Landsat ont contribué à éclairer ces dernières recherches, qui seront utilisées pour affiner les modèles informatiques de prévision climatique.

Les paysages de toundra deviennent plus hauts et plus verts. Avec le réchauffement climatique, la végétation des forêts du Grand Nord change, avec l’apparition de plus d’arbres et d’arbustes. Ces changements dans la structure de la végétation des forêts boréales et de la toundra se poursuivront pendant au moins les 80 prochaines années, selon les scientifiques de la NASA dans une étude récemment publiée.

Les forêts boréales poussent généralement entre 50 et 60 degrés de latitude nord, couvrant de grandes parties de l’Alaska, du Canada, de la Scandinavie et de la Russie. Le biome abrite des conifères tels que le pin, l’épinette et le sapin. Plus au nord, le pergélisol et la courte saison de croissance du biome de la toundra ont historiquement rendu difficile la survie de grands arbres ou de forêts denses. La végétation de ces régions est plutôt composée d’arbustes, de mousses et d’herbes.

La frontière entre les deux biomes est difficile à discerner. Des études antérieures ont montré que la croissance des plantes à haute latitude augmentait et se déplaçait vers le nord dans des zones qui étaient auparavant peu couvertes d’arbustes et d’herbes de la toundra. Aujourd’hui, la nouvelle étude menée par la NASA constate une présence accrue d’arbres et d’arbustes dans ces régions de toundra et dans les forêts de transition adjacentes, où les régions boréales et la toundra se rencontrent. Cette tendance devrait se poursuivre au moins jusqu’à la fin du siècle.

« Les résultats de cette étude viennent étayer un nombre croissant de travaux qui reconnaissent un changement dans les schémas de végétation au sein du biome de la forêt boréale », a déclaré Paul Montesano, auteur principal de l’article et chercheur scientifique au Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « Nous avons utilisé des données satellite pour suivre la croissance accrue de la végétation dans ce biome depuis 1984, et nous avons constaté qu’elle est similaire à ce que les modèles informatiques prédisent pour les décennies à venir. Cela dresse le tableau d’un changement continu pour les 80 prochaines années environ, particulièrement marqué dans les forêts de transition. »

Les scientifiques ont établi des prévisions de « changements positifs de hauteur médiane » dans tous les paysages de toundra et les forêts de transition (entre la forêt boréale et la toundra) étudiés dans cette étude. Cela suggère que les arbres et les arbustes seront à la fois plus grands et plus abondants dans les zones où ils sont actuellement rares.

« L’augmentation de la végétation qui correspond à ce changement peut potentiellement compenser une partie de l’impact de l’augmentation du CO₂ émissions en absorbant plus de CO₂ « Le carbone absorbé par ce processus serait ensuite stocké dans les arbres, les arbustes et le sol », a déclaré Chris Neigh, co-auteur de l’étude et scientifique du projet Landsat 8 et 9 de la NASA à Goddard.

Le changement de structure de la forêt peut également provoquer le dégel des zones de pergélisol, car une plus grande quantité de lumière solaire est absorbée par la végétation de couleur plus foncée. Cela pourrait libérer du CO₂ et du méthane qui est stocké dans le sol depuis des milliers d’années.

Dans leur article publié dans Nature Communications Terre et Environnement En mai, les scientifiques de la NASA ont décrit le mélange de données satellitaires, d’apprentissage automatique, de variables climatiques et de modèles climatiques qu’ils ont utilisé pour modéliser et prédire à quoi ressemblera la structure de la forêt dans les années à venir. Plus précisément, ils ont analysé près de 20 millions de points de données du satellite ICESat-2 de la NASA. Ils ont ensuite comparé ces points de données à des dizaines de milliers de scènes de forêts boréales nord-américaines entre 1984 et 2020 réalisées par Landsat, une mission conjointe de la NASA et de l’US Geological Survey. Des capacités de calcul avancées sont nécessaires pour créer des modèles avec de telles quantités de données, que l’on appelle des projets de « big data ».

La mission ICESat-2 utilise un instrument laser appelé lidar pour mesurer la hauteur des éléments de la surface terrestre (comme les calottes glaciaires ou les arbres) depuis l’espace. Dans le cadre de l’étude, les auteurs ont examiné ces mesures de la hauteur de la végétation dans l’extrême nord pour comprendre à quoi ressemble la structure actuelle de la forêt boréale. Les scientifiques ont ensuite modélisé plusieurs scénarios climatiques futurs, en s’adaptant à différents scénarios de température et de précipitations, pour montrer à quoi pourrait ressembler la structure de la forêt en réponse à ces changements.

« Notre climat change et, à mesure que ce changement se produit, il affecte presque tout ce qui existe dans la nature », a déclaré Melanie Frost, scientifique en télédétection à la NASA Goddard. « Il est important que les scientifiques comprennent comment les choses évoluent et utilisent ces connaissances pour éclairer nos modèles climatiques. »