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Posté par Isabelle le Mercredi 18/04/2018 à 12:00
Un nouvel outil pour suivre le bilan carbone de la végétation: première application au continent africain
Comment les stocks de carbone changent-ils à l'échelle continentale dans la végétation ? Quels facteurs expliquent ces changements ? Ce sont des questions centrales pour les sciences du climat et l'application des accords internationaux pour le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période...). Une étude pilotée par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Copenhague (1) a permis une approche inédite de ce problème. En lien avec les équipes scientifiques (2) du CEA, du Cnes et du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), l'Inra a coordonné le développement du jeu de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) issu d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête...) satellitaires micro-ondes qui est à la base de l'approche. L'étude démontre que sur le continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au sens propre, ce terme désigne une vaste étendue continue de...) africain et durant la période 2010-2016, le bilan net de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) est négatif (baisse des quantités de carbone retenu par la végétation), et que la majorité des pertes de carbone s'est produite dans les savanes arborées des régions semi-arides. Ces résultats sont publiés le 9 avril 2018 dans la revue Nature Ecology and Evolution.


Changement dans les stocks de carbone de la végétation sur le continent Africain (sub-Saharien) sur la période 2010?2016. Les régions avec des changements significatifs négatifs (source de carbone) ou positifs (puit de carbone) sont indiqués, respectivement, en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) ou en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur...).> Increase: augmentation (gain) des stocks de carbone> Decrease: diminution (perte) des stocks de carbone
© Inra, M. Brandt ? Université de Copenhague

Le continent africain fait face à une des périodes les plus sèches sur les trente dernières années et à une déforestation continue. Cette pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) combinée du climat et des activités humaines a un impact sur les stocks de carbone de la végétation et met en avant le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) d'outils de suivi de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de ces stocks. Quel est le rôle des différents types de végétation (formations arbustives, savanes arborées, forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement...) tropicale) ? Quelle est leur sensibilité aux épisodes de sécheresse ?

Un outil nouveau et unique produit par les équipes françaises

Les chercheurs de l'Inra et leurs collègues (2) ont produit un nouveau jeu de données de l'indice de végétation, appelé L-VOD (L-band vegetation optical depth), issu des observations spatiales du satellite (Satellite peut faire référence à :) SMOS entre 2010 et 2016. Ces données ont permis de quantifier les changements dans les stocks de carbone sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres émergées. Avec une population de...) sub-saharienne sur la période.

L'indice L-VOD issu d'observations micro-ondes basse fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...), permet de sonder l'ensemble de la strate végétale alors que les mesures effectuées jusqu'à présent (dont les indices VOD issus d'observations hautes fréquences) étaient seulement capables d'explorer le sommet de la canopée (La canopée est l'étage supérieur de la forêt, en contact direct avec l'atmosphère libre. Elle est parfois considérée comme un habitat ou un écosystème en tant que tel,...) en particulier lorsque la strate de végétation forestière est relativement dense.
Dans cette étude, l'indice L-VOD apporte une dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre...) temporelle à des cartes globales mais statiques de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le...) de la végétation.

Le nouvel outil permet un suivi inédit de la dynamique des stocks de carbone de la végétation

Cette nouvelle méthode permet de suivre la dynamique saisonnière des pertes et gains de carbone mais aussi de la mettre en relation avec l'impact du climat. Ce type d'outils est indispensable aux initiatives internationales pour lutter contre le changement climatique. L'indice L-VOD est particulièrement pertinent pour étudier les formations végétales relativement denses où le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés...) des autres capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un instrument de mesure n'ayant pas de contact...) sature. C'est aussi un outil de choix pour suivre les régions semi-arides où très peu d'inventaires au sol sont disponibles.

Les premiers résultats appliqués au suivi sur le continent africain

L'étude montre que globalement sur le continent africain et sur la période 2010-2016, le bilan net de carbone est négatif (-0.10 PgC yr-1)3 et que la majorité des pertes de carbone s'est produite dans les savanes arborées des régions semi-arides. Dans ces régions, les pertes brutes annuelles représentent approximativement 5% du total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". ...) des stocks de carbone disponible. Les changements nets dans les régions semi-arides apparaissent clairement associés à des tendances de dessèchement.
Les analyses démontrent une forte variabilité interannuelle dans les stocks avec des gains lors des années très humides (2011 et 2013) et des pertes au cours de 2015, une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) très sèche marquée par un évènement El Niño (El Niño (littéralement « courant de l’Enfant Jésus », car il apparaît peu après noël), désigne à l'origine...) sévère.

Cette étude remet en question l'idée que les savanes arborées africaines pourraient servir de puits de carbone sur le long terme. En effet, les auteurs montrent que les récentes années sèches sur la période 2010-2016 ont conduit à considérer ces régions comme une source de carbone, en particulier en Afrique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), signifiant que sur le court terme le climat contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) les variations des stocks de carbone à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande...). Sur le long terme, la question du maintien du rôle des savanes africaines comme puits de carbone reste donc ouverte.


Note:
(1) Department of Geosciences and Natural (Natural est un langage de programmation semi-compilé, édité par la société allemande Software AG.) Resource Management, University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark

(2) Liste des équipes françaises impliquées:
Unité "Interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) Sol Plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou...) Atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)" (Inra, Bordeaux Sciences Agro), centre Inra Nouvelle-Aquitaine
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (CNRS ? IRD ? UT3 Paul Sabatier - ENFA)
Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) (CEA-CNRS-UVSQ)
Centre d'études spatiales de la biosphère (La notion de biosphère désigne à la fois un espace et un processus auto-entretenu (jusqu'à ce jour et depuis plus de 3 milliards d'années) sur la...) (Cnes-CNRS-IRD-UT3 Paul Sabatier)

(3) L'unité utilisée ici est le petagramme /an et -0.10 PgC yr-1 correspond à une perte de 0,10 petagramme de Carbone par an soit 0,1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) de tonnes.



Contact scientifique:
Jean-Pierre WIGNERON - Unité mixte de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) "Interaction Sol Plante Atmosphère" (Inra, Bordeaux Sciences Agro)

Département associé:
Environnement et agronomie, Écologie des forêts, prairies et milieux aquatiques

Centre associé:
Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux

Références publication:
Satellite passive microwaves reveal recent climate-induced carbon losses in African drylands
Martin Brandt, Jean-Pierre Wigneron, Jerome Chave, Torbern Tagesson, Josep Penuelas et al.
Nature Ecology & Evolution, Apr 9, 2018
doi:10.1038/s41559-018-0530-6

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Source: INRA
 
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