Un modèle d’écosystème innovant fait la lumière sur le changement climatique en Arctique
Ces dernières décennies, l’Arctique se réchauffe à un rythme sans précédent, bien plus rapidement qu’à n’importe quel autre endroit du globe, ce qui perturbe fortement ses écosystèmes. Les changements induits par le réchauffement chez les plantes et au niveau du permafrost dans cette région peuvent avoir une énorme incidence sur les émissions de composés organiques volatils biogènes (COVB). Libérés par les plantes et le sol, les COVB réagissent dans l’atmosphère et nuisent considérablement à la qualité de l’air, au climat et aux processus écosystémiques. Ils exercent également une influence sur les systèmes climatiques en modifiant la composition de l’atmosphère. De nombreuses observations sur le terrain et en laboratoire sur les émissions de COVB générées par les plantes et les sols en Arctique ne sont toutefois pas prises en compte par les estimations des modèles de pointe. Pour y remédier, le projet MABVOC, financé par l’UE et soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), a intégré la dynamique des COVB, sur la base des observations de terrain, dans un modèle d’écosystème à grande échelle, baptisé LPJ-GUESS. L’équipe a appliqué ce modèle pour obtenir des estimations et des prévisions plus précises des émissions de COVB dans la région panarctique. «Nous espérons que ce projet nous permettra de mieux comprendre les schémas spatio-temporels et l’ampleur des émissions de COVB en Arctique», confirme Jing Tang, boursier MSCA.
Découvertes clés sur les COVB
«Nous avons découvert que le réchauffement climatique que nous connaissons est, à lui seul, responsable d’une forte augmentation des émissions de COVB émanant de l’Arctique», fait remarquer Riikka Rinnan, coordinatrice du projet. Le projet a permis de constater que le réchauffement peut, d’une part, directement augmenter les émissions de COVB en stimulant les processus de photosynthèse et, d’autre part, indirectement influencer l’ampleur et la spéciation chimique des émissions en prolongeant la saison de croissance et en modifiant la biomasse et la composition de la végétation. «Lorsque nous avons réalisé une modélisation sur une période de 14 ans, nous nous sommes rendu compte que l’incidence directe du réchauffement a accru les émissions de COVB plus que ses effets indirects. En ce qui concerne le reste de notre siècle, la trajectoire future des émissions de COVB pour la région de l’Arctique est déterminée, en grande partie, par l’ampleur grandissante de la hausse des températures et de la concentration de CO2 atmosphérique», précise Riikka Rinnan. En concentrant ses recherches sur les COVB des sols, le projet MABVOC a réalisé un examen approfondi de la documentation consacrée à la compréhension des processus actuels. Sur cette base, il a fait la synthèse des sources et des puits de COVB entre les sols et l’atmosphère dans différents écosystèmes et a dressé la liste des composés les plus fréquemment rencontrés dans les observations sur site. Le projet a ensuite été en mesure de proposer un cadre de modélisation générique permettant de décrire les émissions de COVB par les sols dans des modèles d’écosystèmes. Ce cadre de modélisation constitue une étape importante dans l’exécution d’exercices de modélisation sur les flux de COVB dans les sols, un paramètre qui, pour l’heure, n’est pas pris en compte dans les modèles d’écosystèmes à grande échelle. Jing Tang fait remarquer: «Nos travaux menés en étroite collaboration avec des collègues qui réalisent des mesures dans l’Arctique nous ont permis de relier et d’extrapoler les données obtenues sur site dans des schémas à grande échelle modélisés. Qui plus est, le cadre que nous avons proposé pour modéliser les flux de COVB dans les sols comprenait également l’analyse des observations et intégrait des concepts de modélisation générique.»
Les travaux se poursuivent
«Nous en sommes à l’étape qui consiste à quantifier davantage les effets des émissions de COVB des écosystèmes sur la chimie atmosphérique dans la région arctique, afin d’utiliser les émissions mises à jour dans le cadre de ce projet», conclut Jing Tang. Entre-temps, le projet commencera à collecter plus de données de mesure des COVB des sols, afin de mettre à disposition un modèle de COVB des sols fondé sur les processus qui permettra de mieux quantifier et de comprendre le rôle des sols dans les émissions des écosystèmes.
Mots‑clés
MABVOC, COVB, émissions, Arctique, sol, émissions COVB, modèle d’écosystème, composé organique volatil biogène, réchauffement climatique