Les forêts de l'Amazonie brésilienne endommagée par le feu restent environ 2,6 ° C (4,7 ° F) plus chaudes que les stands voisins intacts ou enregistrés sélectivement, et la chaleur supplémentaire peut s'attarder pendant au moins 30 ans, selon une nouvelle étude publiée dans le Journal Lettres de recherche environnementale.
Ces résultats suggèrent que le feu modifie les forêts tropicales d'une manière qui ralentit leur rétablissement et peut affaiblir leur capacité à tolérer le stress climatique et à stocker le carbone – un rôle crucial que ces forêts jouent dans l'atténuation mondiale du climat.
« Nous constatons que Burning a des impacts écologiques majeurs sur de grandes échelles de temps et que la régénération est beaucoup plus à risque – elle est plus lente ou pas du tout », a déclaré l'auteur principal Savannah S. Cooley, chercheur au NASA Ames Research Center et un doctorat récent. Diplômé du programme d'écologie, d'évolution et de biologie environnementale de Columbia (E3B). (Cooley a été co-avisé par Duncan Menge et Ruth Defries, professeur et co-fondateur doyen de la Columbia Climate School.)
Contrairement aux écosystèmes adaptés au feu tels que les savanes ou les forêts de pin, les forêts amazoniennes ont évolué dans des conditions humides où les incendies naturels étaient rares. En conséquence, de nombreuses espèces d'arbres tropicales n'ont pas développé de traits pour tolérer ou se remettre des lésions du feu.
En plus d'être plus chauds en moyenne, les forêts brûlées dans la zone d'étude étaient plus thermiquement instables. Par rapport aux forêts enregistrées sélectivement ou intactes, ils ont connu de plus grandes fluctuations de température quotidiennes et étaient plus susceptibles de franchir les seuils physiologiques qui nuisent à la fonction des arbres. Pendant la chaleur maximale de la saison sèche, près de 87% des feuilles exposées au soleil dans les forêts brûlées perdent plus d'énergie de la respiration qu'elles ne tirent de la photosynthèse, contre 72% à 74% dans des stands de sélecture ou intacts.
Les forêts brûlées étaient également 10 fois plus susceptibles de franchir le seuil de dégâts durables.
Ces différences de température reflètent des changements fondamentaux dans la structure forestière qui laissent les zones brûlées plus vulnérables à la chaleur. Les incendies éclaircissent la canopée supérieure, éliminez la végétation de niveau moyen et inférieur et réduisez la surface foliaire, diminuant l'ombre et la transpiration qui refroidissent généralement une forêt. Moins de feuilles permettent au soleil de chauffer les surfaces exposées et de l'air près de la canopée. Les brûlures créent également des bords à côté des terres dégagées, permettant à l'air plus chaud de se déplacer vers l'intérieur. La forêt conserve cette chaleur supplémentaire jusqu'à ce que ses couches de végétation reconstruisent, un processus qui peut prendre des décennies.
L'étude suggère que le feu est le principal moteur d'un stress thermique prolongé dans les forêts amazoniennes dégradées. Dans les zones où l'exploitation forestière sélective a laissé la canopée principalement intacte, les températures étaient similaires à celles des forêts non perturbées. Le contraste met en évidence la prévention des incendies et l'exploitation forestière à faible impact comme stratégies clés pour maintenir la santé des forêts tropicales.
Aperçu de l'espace
L'étude est basée sur l'imagerie satellite de la municipalité de Feliz natal dans l'arc de la déforestation du Brésil, une région du sud-est de l'Amazonie où le feu et l'exploitation forestière se sont accélérés depuis les années 1980. Les chercheurs ont effectué la première comparaison thermique systématique des forêts brûlées, sélectivement enregistrées et intactes dans la zone en utilisant des observations satellites intégrées.
Ils ont combiné trois ans de données sur la température de surface terrestre de l'instrument écostress de la NASA avec des données de structure de canopée 3D de la mission Gedi Lidar, une analyse qui s'est appuyée sur plus de 6 700 observations appariées collectées pendant la saison sèche d'Amazon.
À l'aide d'un modèle hiérarchique, l'équipe a intégré les données de température et de structure pour suivre la fréquence à laquelle les feuilles ensoleillées dépassaient les seuils pour le ralentissement de la photosynthèse ou les dommages aux tissus. En tenant compte de la hauteur et du temps de la canopée depuis la perturbation, ils ont reconstruit la récupération thermique à long terme à travers les couches forestières. Le résultat est une vue unique au niveau des feuilles de la durée du stress thermique après la perturbation et de la façon dont la structure forestière influence la vulnérabilité thermique au fil du temps.
La chaleur cachée révèle de nouveaux risques pour la restauration et la résilience
Les résultats permettent de comprendre comment la politique climatique traite de la dégradation des forêts tropicales. Les stratégies d'atténuation du carbone et de restauration des forêts traitent souvent les forêts dégradées comme une seule catégorie. Cependant, l'étude révèle que le feu a des impacts thermiques durables qui ne sont pas détectables par des images satellites optiques conventionnelles seules. Dans les images par satellite optique, les forêts endommagées par le feu peuvent sembler avoir considérables, mais beaucoup éprouvent toujours un stress thermique élevé.
La distinction est importante car les forêts tropicales éliminent chaque année de grandes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère et sont un élément clé des programmes mondiaux de restauration et de compensation. Si les forêts endommagées par le feu restent thermiquement stressées pendant des décennies, les avantages du carbone de la repousse passive peuvent être surestimés. L'incorporation de données de chaleur physiologique peut fournir une évaluation plus réaliste de la fonction forestière dans les stratégies climatiques.
Bien que les résultats mettent en évidence les défis, Cooley a déclaré que des mesures significatives sont possibles.
« Les écosystèmes tropicaux dégradés, en particulier les forêts brûlées, connaissent un stress thermique », a-t-elle déclaré. « Mais nous pouvons faire beaucoup pour minimiser les dommages à la biodiversité et aux espèces qui subissent ce stress – à la fois en termes de gestion forestière, en aidant à réduire les incendies en Amazonie et en fonction de l'atténuation du carbone, en continuant à réduire les émissions de manière agressive et rapide, et en transition vers une économie d'énergie durable et propre. »
