Les scientifiques de la NASA constatent que la végétation de la toundra deviendra plus haute et plus verte d'ici 2100 !
Selon une nouvelle étude de la NASA, la végétation des forêts du Grand Nord se modifie à mesure que le climat se réchauffe, avec l'apparition d'arbres et d'arbustes.
Le réchauffement climatique modifie la structure de la végétation dans les forêts du Grand Nord. Une tendance qui se poursuivra au moins jusqu'à la fin de ce siècle, selon les chercheurs de la NASA.
La modification de la structure des forêts pourrait absorber davantage de dioxyde de carbone (CO2), un gaz à effet de serre, dans l'atmosphère, ou augmenter le dégel du pergélisol, ce qui entraînerait 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 cette dernière recherche, qui sera utilisée pour affiner les modèles informatiques de prévision climatique.
Les paysages de la toundra deviennent plus hauts et plus verts.
Avec le réchauffement climatique, la végétation des forêts du Grand Nord se modifie avec l'apparition 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 une étude publiée récemment par des scientifiques de la NASA.
Les forêts boréales poussent généralement entre 50 et 60 degrés de latitude nord et couvrent de grandes parties de l'Alaska, du Canada, de la Scandinavie et de la Russie. Ce biome abrite des arbres à feuilles persistantes tels que le pin, l'épicéa et le sapin. Plus au nord, le pergélisol et la courte période de végétation du biome de la toundra ont historiquement rendu difficile la croissance de grands arbres ou de forêts denses. La végétation de ces régions se compose plutôt d'arbustes, de mousses et d'herbes.
Une frontière difficile à discerner
La frontière entre les deux milieux est difficile à discerner. Des études antérieures ont montré que la croissance des plantes aux hautes latitudes augmente et se déplace vers le nord dans des zones auparavant peu couvertes par des arbustes et des graminées de la toundra. La nouvelle étude menée par la NASA révèle 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 rejoignent. Ce phénomène devrait se poursuivre au moins jusqu'à la fin du siècle.
« Les résultats de cette étude font progresser 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 au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « Nous avons utilisé des données satellitaires pour suivre l'augmentation de la croissance de la végétation dans ce biome depuis 1984, et nous avons constaté qu'elle est similaire à ce que les modèles informatiques prévoient pour les décennies à venir. Cela laisse présager une évolution continue au cours des 80 prochaines années environ, particulièrement marquée dans les forêts de transition. »
Les scientifiques ont trouvé des prédictions de « changements positifs dans la hauteur moyenne » dans tous les paysages de toundra et de forêt de transition (de la forêt boréale à la toundra) inclus dans cette étude. Cela suggère que les arbres et les arbustes deviendront plus grands et plus abondants dans les zones où ils sont actuellement rares.
« L'augmentation de la végétation qui correspond au changement peut potentiellement compenser une partie de l'impact de l'augmentation des émissions de CO2 en absorbant plus de CO2 par photosynthèse », a déclaré Chris Neigh, co-auteur de l'étude et scientifique des projets Landsat 8 et 9 de la NASA à Goddard. Le carbone absorbé par ce processus serait ensuite stocké dans les arbres, les arbustes et le sol.
Vers un dégel des zones de pergélisol ?
La modification de la structure des forêts peut également entraîner le dégel des zones de pergélisol, car la végétation de couleur plus foncée absorbe davantage la lumière du soleil, ce qui pourrait libérer le CO2 et le méthane stockés dans le sol depuis des milliers d'années.
Dans leur article publié dans Nature Communications Earth & Environment, les scientifiques de la NASA décrivent la combinaison de données satellitaires, d'apprentissage automatique, de variables climatiques et de modèles climatiques qu'ils ont utilisée pour modéliser et prédire à quoi ressemblera la structure des forêts dans les années à venir. Plus précisément, ils ont analysé près de 20 millions de points de données provenant du satellite ICESat-2 de la NASA. Ils ont ensuite comparé ces points de données à des dizaines de milliers de scènes de la forêt boréale nord-américaine de 1984 à 2020 provenant de Landsat, une mission conjointe de la NASA et de l'US Geological Survey. Des capacités informatiques avancées sont nécessaires pour créer des modèles avec de telles quantités de données, ce que l'on appelle des projets « big data ».
Mieux comprendre comment les choses changent
La mission ICESat-2 utilise un instrument laser appelé lidar pour mesurer depuis l'espace la hauteur des éléments à la surface de la Terre (tels que les nappes glaciaires ou les arbres). Dans l'étude, les auteurs ont examiné ces mesures de la hauteur de la végétation dans le Grand Nord pour comprendre la structure actuelle de la forêt boréale. Les scientifiques ont ensuite modélisé divers scénarios climatiques futurs, en tenant compte de différents scénarios de température et de précipitations, afin de montrer à quoi ressemblerait la structure de la forêt en réponse à ces changements.
« Notre climat change, et ce changement affecte presque tout dans la nature », a déclaré Melanie Frost, spécialiste de la télédétection au centre Goddard de la NASA. « Il est important pour les scientifiques de comprendre comment les choses changent et d'utiliser ces connaissances pour informer nos modèles climatiques ».
Référence de l'article :
Paul M. Montesano et al, A shift in transitional forests of the North American boreal will persist through 2100, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01454-z