Malgré l’importance des bilans énergétiques de surface aux hautes latitudes pour les interactions terre-climat dans l’Arctique en évolution rapide, des incertitudes subsistent quant à leur prédiction.
Les vagues de chaleur qui ont balayé l’Europe cet été ont fait prendre conscience à de nombreuses personnes de l’importance des plantes lorsqu’il s’agit de refroidir l’environnement. Mais comment les différents types de végétation de l’Arctique affectent-ils l’échange d’énergie entre la surface de la Terre et son atmosphère ? C’est une question très pertinente, car la région a une grande importance pour le climat. L’Arctique se réchauffe à plus de deux fois le taux de la moyenne mondiale, ce qui entraîne le dégel du pergélisol et la fonte des glaciers à l’échelle régionale. À l’échelle mondiale, ce réchauffement se traduit par des conséquences loin de l’Arctique, par exemple des dommages causés par le froid dans les écosystèmes d’Asie de l’Est.
Une équipe internationale dirigée par deux chercheurs du Département de biologie évolutive et d’études environnementales de l’Université de Zurich (UZH) a maintenant examiné de plus près le bilan énergétique de la surface terrestre dans l’Arctique. Selon leur étude, la végétation diversifiée de l’Arctique, qui est ignorée dans les modèles climatiques, est l’un des facteurs clés de l’échange d’énergie entre la surface terrestre de la Terre et l’atmosphère. Ils voulaient comprendre comment la chaleur est échangée à travers un paysage. « Remarquablement, en été, la différence de flux de chaleur entre deux types de végétation – comme un paysage dominé par les lichens et les mousses et un avec des arbustes – est à peu près la même qu’entre la surface des glaciers et les prairies vertes », explique la postdoc Jacqueline Oehri, premier auteur de l’étude.
La végétation arctique est très diversifiée et va des prairies sèches et des zones humides à la garrigue dominée par des arbustes nains ainsi que des landes avec des mousses et des lichens. Les chercheurs ont lié cette diversité végétale à toutes les données d’échange d’énergie disponibles collectées par 64 stations de mesure dans l’Arctique entre 1994 et 2021. Ils se sont concentrés sur les mois d’été entre juin et août, pendant lesquels la lumière du soleil, et donc l’absorption d’énergie, est particulièrement élevée. Selon le type de végétation, la surface ou l’air sont réchauffés à des degrés divers. De plus, avec l’augmentation de la densité des arbustes, les terres se réchauffent plus tôt après l’hiver. « Les branches sombres des arbustes émergent tôt de sous la neige, absorbent la lumière du soleil et la transmettent à la surface bien avant que la neige ne fonde », explique Oehri.
« Nos découvertes sur les flux d’énergie dans l’Arctique sont extrêmement pertinentes, car la préservation du pergélisol dépend dans une large mesure du flux de chaleur dans le sol », déclare Gabriela Schaepman-Strub, professeur à l’UZH. Les données de l’étude permettent d’intégrer les effets des différentes communautés végétales et leur répartition dans les prévisions climatiques. Les chercheurs peuvent ainsi utiliser des modèles climatiques améliorés pour calculer si, et dans quelle mesure, la végétation de la toundra dans l’Arctique joue un rôle dans le refroidissement de la surface terrestre.
« Nous savons maintenant quelles communautés végétales ont un effet de refroidissement ou de réchauffement particulièrement prononcé par échange d’énergie. Cela nous permet de déterminer comment les changements dans les communautés végétales, qui se produisent dans de nombreuses régions de l’Arctique, affectent le pergélisol et le climat », explique Schaepman-Strub. Cela nécessite notamment des améliorations dans la collecte des données. Bien que l’Arctique évolue rapidement et ait un impact majeur sur la dynamique climatique de toute la planète, il n’existe que quelques stations de mesure fiables dans cette région. En plus d’appeler à ce que les stations actuelles restent en service, les auteurs de l’étude estiment que de nouvelles stations sont nécessaires dans les types de paysages arctiques qui n’ont pu être analysés que partiellement en raison de données incomplètes.
Dans leur article, l’équipe conclut : « Les changements dans le bilan énergétique de surface sont au cœur des changements climatiques qui peuvent affecter la composition, la structure et la fonction de la végétation arctique. Le système arctique est très sensible au changement climatique, exerce des rétroactions terrestres clés pertinentes pour la dynamique climatique mondiale et abrite une gamme de types de végétation aux caractéristiques uniques, notamment des mousses et des lichens. Pour l’avenir, une redistribution généralisée de la végétation arctique est prévue. Comprendre et prévoir comment ces changements affectent à leur tour le climat est essentiel pour réduire les incertitudes persistantes dans les projections climatiques.
LIRE L’ARTICLE
Oehri, J., Schaepman-Strub, G., Kim, J.-S., Grysko, R., Kropp, H., Grünberg, I., Zemlianskii, V., Sonnentag, O., Euskirchen, ES, Reji Chacko, M., Muscari, G., Blanken, PD, Dean, JF, di Sarra, A., Harding, RJ, Sobota, I., Kutzbach, L., Plekhanova, E., Riihelä, A., Boike, J., Miller, NB, Beringer, J., López-Blanco, E., Stoy, PC, Sullivan, RC, Kejna, M., Parmentier, F.-JW, Gamon, JA, Mastepanov, M., Wille, C., Jackowicz-Korczynski, M., Karger, DN, Quinton, WL, Putkonen, J., van As, D., Christensen, TR, Hakuba, MZ, Stone, RS, Metzger, S., Vandecrux, B. , Frost, GV, Wild, M., Hansen, B., Meloni, D., Domine, F., te Beest, M., Sachs, T., Kalhori, A., Rocha, AV, Williamson, SN, Morris , S., Atchley, AL, Essery, R., Runkle, BRK, Holl, D., Riihimaki, LD, Iwata, H., Schuur, EAG, Cox, CJ, Grachev, AA, McFadden, JP, Fausto, RS , Göckede, M., Ueyama, M., Pirk, N., de Boer, G., Bret-Harte, MS, Leppäranta, M., Steffen, K., Fribourg, T., Ohmura, A., Edgar, CW, Olofsson, J. et Chambers, SD (2022) « Vegetati sur le type est un prédicteur important du bilan énergétique de la surface terrestre de l’été arctique », Communication Nature, 13(1). Disponible sur : https://doi.org/10.1038/s41467-022-34049-3.
