Analyse des tendances de CO2 dans la zone arctique-boréale

Estimer la quantité de dioxyde de carbone (CO2) échangée entre les écosystèmes et l'atmosphère dans la Zone Arctique-Boréale (ZAB) est super complexe. C'est à cause de la façon dont ces écosystèmes fonctionnent et du manque de mesures sur le terrain. Différents modèles montrent des quantités de CO2 très différentes, faisant apparaître certaines zones comme de gros puits, c'est-à-dire qu'elles absorbent beaucoup de CO2, alors que d'autres sont des sources, relâchant du CO2 dans l'atmosphère. Comme le permafrost du nord stocke une quantité énorme de carbone organique, toute libération de ce carbone sous forme de CO2 pourrait aggraver le changement climatique. Donc, c'est super important d'améliorer nos estimations des budgets de CO2 dans la ZAB.

Le rythme rapide du changement climatique dans la ZAB rend encore plus urgent de régler ces incohérences. Les températures qui montent modifient le budget de CO2, mais on ne sait pas exactement à quel point. Bien qu'on ait remarqué une augmentation de la Végétation, c'est pas clair comment ça impacte le bilan annuel de CO2. Une croissance accrue de la végétation pourrait être compensée par les pertes de CO2 des plantes en train de mourir et par des perturbations comme le dégel du permafrost, les sécheresses et les feux de forêt.

Les informations actuelles sur les changements dans les budgets de CO2 dans la ZAB sont limitées. La plupart des études disponibles n'ont pas pris en compte des facteurs comme les émissions des feux ou les changements saisonniers détaillés. Notamment, beaucoup d'études plus anciennes avaient été conclues avant les années 2020, une période où le réchauffement et les incidents de feu ont vraiment augmenté. Cela laisse un vide dans notre compréhension des modèles récents d'échange de CO2, surtout quand il s'agit de lier ces modèles aux conditions environnementales.

Pour combler ce vide, on a utilisé une base de données complète avec des mesures de flux de CO2 provenant d'environ 200 sites à travers la ZAB, couvrant près de 5 000 mois-site de données. Cette base de données est beaucoup plus grande que les tentatives précédentes et comprend des données jusqu'en 2020. En combinant ces observations de flux avec d'autres données pertinentes, on a cherché à développer une image plus claire des budgets de CO2 dans la ZAB en utilisant des modèles d'apprentissage automatique.

#Budgets de CO2 dans la ZAB

Notre étude a révélé qu'entre 2001 et 2020, les zones de toundra de la ZAB étaient, en moyenne, neutres en CO2, ce qui veut dire qu'elles équilibrent la quantité de CO2 qu'elles absorbent et qu'elles relâchent, en excluant les émissions des feux. Par contre, les Forêts Boréales agissaient comme de gros puits, absorbant plus de CO2 qu'elles n'en émettaient. Quand on inclut les émissions des feux, les zones de toundra deviennent une légère source de CO2, tandis que les régions boreales restent des puits significatifs mais un peu moins.

Globalement, l'ensemble de la ZAB agissait comme un puits de CO2, mais avait aussi une portion considérable de terre qui agissait comme des sources de CO2. Une fraction significative de sites mesurés in-situ, c'est-à-dire sur place, avait des émissions nettes de CO2, surtout dans des régions comme l'Alaska et le nord de l'Europe. Un facteur clé influençant les sources de CO2 était les émissions pendant les longs mois hors été, quand le CO2 relâché par la toundra surpassait souvent l'absorption de CO2 qui se produisait pendant la courte saison estivale.

#Tendances Régionales et Saisonnières

Des cartes basées sur nos données ont montré l'échange moyen annuel de CO2 et les tendances à travers la ZAB. Bien que certains modèles indiquent une forte absorption de CO2, beaucoup de zones enregistraient des valeurs inférieures à la moyenne. Notre analyse a démontré que dans beaucoup de régions, les émissions de CO2 augmentaient avec le temps, surtout à cause de l'augmentation des taux de respiration des écosystèmes, plutôt qu'une diminution de la croissance des plantes.

On a noté que même si la ZAB agissait comme un puits de CO2 de 2001 à 2020, la force de ce puits diminuait quand on prenait en compte les émissions des feux. Dans certaines zones, notamment en Europe du Nord et dans certaines parties de l'Alaska, une augmentation des émissions nettes de CO2 a été observée. Les facteurs à l'origine de ces augmentations incluaient des changements dans la structure des écosystèmes et des événements de perturbation.

Nos découvertes ont mis en évidence une augmentation significative de l'amplitude saisonnière des flux de CO2 au fil du temps. Bien que l'absorption estivale de CO2 augmentait, les émissions pendant les mois hors été augmentaient aussi. Cependant, l'absorption estivale dépassait encore les émissions dans de nombreuses zones.

#Facteurs Influençant les Flux de CO2

Plusieurs conditions environnementales ont impacté les budgets de CO2 dans la ZAB. Notre analyse a identifié des moteurs clés comme les températures de l'air et du sol, l'exposition au soleil et la santé de la végétation. Ces éléments ont joué un rôle dans la dynamique globale du CO2. Cependant, des variations dans des facteurs comme l'humidité du sol, le type de végétation et les perturbations environnementales ont aussi influencé les flux de CO2.

On a découvert que malgré certaines zones montrant une croissance accrue de la végétation, seule une petite fraction de ces régions démontrait une augmentation nette de l'absorption de CO2. En fait, beaucoup de zones faisaient face à des défis à cause du réchauffement et des changements dans les conditions du sol, compliquant la relation entre la santé de la végétation et l'absorption de CO2.

#Différences Continentales et Régionales

Nos efforts d'élargissement ont mis en lumière des schémas notables dans les budgets de CO2 à travers les continents. Les forêts boréales ont principalement drivé les différences dans les tendances de CO2 entre l'Eurasie et l'Amérique du Nord, avec une augmentation plus substantielle de l'absorption de CO2 en Eurasie. Ces différences étaient probablement dues à divers taux de réchauffement, à la baisse de la couverture neigeuse et aux tendances végétales en Amérique du Nord par rapport à l'Eurasie.

Particulièrement en Sibérie, les sources et puits nets de CO2 étaient importants. Les émissions accrues des feux de forêt en Sibérie compliquaient notre compréhension du bilan net de CO2 dans cette région, montrant les défis posés par de telles perturbations quand on prend en compte les flux totaux de CO2.

L'Alaska présentait un cas unique, apparaissant surtout comme une source de CO2 pendant la période étudiée. Ce résultat est attribué à des changements significatifs liés aux tendances de réchauffement et au dégel du permafrost, ce qui impacte beaucoup la dynamique du carbone.

#Implications pour la Recherche Future

Notre étude souligne l'importance de continuer la recherche sur la dynamique du CO2 dans la ZAB. Bien que la région agisse toujours comme un puits net de CO2, elle montre aussi des signes de devenir une source de CO2 dans beaucoup de zones. Comprendre comment ces changements évolueront à cause du changement climatique est essentiel pour les futures stratégies de gestion environnementale.

De plus, s'attaquer aux limites des données actuelles, surtout dans des zones éloignées comme la Sibérie et l'Arctique canadien, est crucial. Établir des sites de surveillance à long terme dans ces régions améliorera notre compréhension des dynamiques du carbone et affinera les estimations des budgets de CO2.

#Conclusion

Pour conclure, la Zone Arctique-Boréale reste une zone cruciale pour comprendre les dynamiques mondiales du carbone. Bien qu'elle serve actuellement de puits de CO2, de nombreux facteurs, y compris les perturbations et les changements climatiques, pourraient faire basculer cet équilibre vers des émissions nettes de CO2. L'observation et la recherche continues sont vitales pour déchiffrer ces complexités et développer des stratégies efficaces pour atténuer les impacts du changement climatique à travers la ZAB.