Les modèles climatiques surestiment l’absorption de carbone des forêts, selon une étude de Brendan Clark

Les forêts comptent parmi les remparts les plus importants de la planète face au changement climatique. Elles captent du dioxyde de carbone, freinent l’accumulation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère et offrent un sursis au reste des efforts.

Les modèles climatiques utilisés pour anticiper le réchauffement à venir reposent largement sur l’idée que les forêts continueront à remplir ce rôle.

Or, une nouvelle étude indique que ces modèles surestimeraient nettement la quantité de carbone que les forêts absorberont réellement.

En cause : les modèles n’ont pas intégré une découverte écologique récente et peu rassurante. Malgré une disponibilité accrue en carbone, la hausse des températures ralentit la croissance des arbres.

Cette étude est dirigée par Brendan Clark, chercheur postdoctoral à l’université Cornell.

Clark a construit un modèle statistique de la croissance future des arbres et du stockage de carbone, puis l’a confronté à l’un des modèles de surface terrestre les plus utilisés en sciences du climat. L’écart observé entre les deux approches est marquant.

L’hypothèse des modèles climatiques

Aujourd’hui, les terres absorbent environ 27 percent de tout le dioxyde de carbone émis par la combustion des énergies fossiles. L’océan en capte 25 percent supplémentaires.

Il en reste donc à peu près la moitié dans l’atmosphère, où il alimente le réchauffement. Cette part absorbée par les terres est un pilier des projections climatiques modernes.

Ces projections supposent que cette absorption se maintiendra, voire s’améliorera, à mesure que les niveaux de CO2 augmentent.

Si, dans les faits, les forêts poussent plus lentement que ce que prévoient les modèles, cette part diminue. Moins d’absorption signifie davantage de CO2 atmosphérique, un réchauffement plus rapide et une trajectoire climatique plus chaude que ne l’indiquent les projections actuelles.

Moins d’aide de la part des forêts

Le modèle de Clark, fondé sur huit ans de mesures de croissance effectuées dans des forêts suisses, conclut que les simulations standard des modèles terrestres peuvent surestimer la croissance des arbres d’un facteur deux pour les feuillus et d’un facteur trois pour les conifères.

Projeté jusqu’en 2069, cet écart correspondrait à une surestimation du potentiel de stockage de carbone des forêts pouvant atteindre 30 percent.

« Savoir à quel point les terres pourront continuer à absorber du carbone à l’avenir est vraiment important pour savoir combien de CO2 vous aurez dans l’atmosphère, et combien de réchauffement vous aurez », a déclaré Clark.

« Mais les modèles terrestres sous-estiment probablement les effets d’un air plus chaud et plus sec sur la croissance réelle. »

Pourquoi davantage de CO2 ne suffit pas

L’idée qu’un climat plus chaud puisse freiner la croissance des arbres peut sembler contre-intuitive. En théorie, une hausse du CO2 devrait stimuler la photosynthèse - c’est le fameux effet de fertilisation au CO2, sur lequel les modèles terrestres se sont longtemps appuyés.

Avec plus de carbone disponible, on s’attendrait à une croissance plus rapide et à un stockage accru. Cette logique a soutenu, pendant des décennies, des projections optimistes présentant les forêts comme des puits de carbone.

Mais les écologues documentent, sur plusieurs continents - notamment en Amérique du Nord et en Europe - une réalité plus nuancée. Un air plus chaud et plus sec réduit la pression de turgescence, c’est-à-dire la pression de l’eau à l’intérieur des cellules végétales qui permet la croissance.

Quand les cellules manquent d’eau, elles ne peuvent pas s’étendre, et la croissance ralentit. Le carbone supplémentaire ne change rien si le mécanisme physique de la croissance est limité par la chaleur et la sécheresse.

Les données issues des forêts suisses utilisées par Clark - un suivi sur huit ans d’espèces de feuillus et de conifères - ont mis cet effet en évidence de façon directe, en mesurant la réponse des taux de croissance réels aux conditions de température et d’humidité.

À l’inverse, le modèle de surface terrestre ne représentait pas correctement ce mécanisme. Il lui manquait, en pratique, un processus clé que les arbres subissent déjà dans le monde réel.

Quand la science se désynchronise

L’écart repéré par Clark tient en partie à un problème de modélisation, mais aussi à un déficit de communication entre communautés scientifiques qui n’échangent pas toujours autant qu’elles le devraient.

Sur le terrain, les écologues qui observent les forêts consignent ce ralentissement de croissance et cherchent à en comprendre les mécanismes.

De leur côté, les modélisateurs du climat, qui construisent les grandes simulations alimentant les projections du GIEC et les décisions publiques, s’appuient sur un autre ensemble d’hypothèses.

Ces deux univers n’avancent pas au même rythme, n’emploient pas les mêmes méthodes et ne publient pas dans les mêmes espaces.

« Il peut y avoir un décalage entre les écologues et les modélisateurs », a déclaré Clark. « Il est important de les réunir, d’apporter cette nouvelle idée du monde de l’écologie à la communauté de la modélisation des terres, parce que je pense que c’est quelque chose auquel nous allons devoir réfléchir. »

C’est précisément l’objectif de cette étude. Elle part de mesures réalisées dans des forêts réelles et s’en sert pour construire un modèle statistique ancré dans la croissance observée des arbres.

Les chercheurs comparent ensuite ce modèle à un modèle de surface terrestre largement utilisé afin d’identifier les points où il s’écarte de ce que les forêts font effectivement.

La rétroaction que personne ne souhaite

Ce résultat est d’autant plus crucial qu’il suggère une rétroaction allant dans le mauvais sens.

Les projections climatiques ont, en règle générale, supposé que les puits de carbone naturels continueraient d’absorber une part importante des émissions humaines, ce qui modérerait la vitesse du réchauffement et donnerait à l’humanité plus de temps pour décarboner.

Si ces puits sont plus faibles qu’on ne le pense, le carbone s’accumule plus vite dans l’atmosphère, les températures grimpent plus rapidement et les conditions qui freinent la croissance des forêts s’intensifient.

Une surestimation de 30 percent peut paraître limitée, mais à l’échelle mondiale, cela représente une quantité considérable de carbone que les modèles climatiques pourraient considérer comme absorbée par les forêts alors qu’elle ne le serait pas.

Ajuster correctement les modèles façonne les projections qui déterminent à quel point le monde doit agir vite, et dans quelle mesure il peut se permettre de compter sur les arbres pour compenser ce que les humains rejettent dans l’air.