Losses outlast gains in Northern Hemisphere tree growth under climate change

Les forêts sont les poumons de la Terre, absorbant le dioxyde de carbone et le stockant dans le bois, un processus qui aide à réguler la température de la planète. Mais les arbres ne sont pas des machines statiques ; ce sont des êtres vivants qui croissent plus ou moins vite selon la météo qui les entoure. Lorsque l'air est chaud et humide, de nombreux arbres poussent bien. Lorsqu'il fait trop chaud ou trop sec, ils peinent à se développer. Les scientifiques savent depuis longtemps que le changement climatique modifie ces conditions, mais la grande question était de savoir si les forêts du monde allaient finalement croître davantage ou moins au fil du siècle. La réponse s'est avérée frustrante et mitigée. Dans certains endroits froids, la chaleur semble favoriser la croissance des arbres, tandis que dans les régions chaudes et sèches, ce même réchauffement semble les étouffer. Parce que ces effets locaux tirent dans des directions opposées, il a été difficile de discerner la tendance globale pour l'ensemble de l'hémisphère Nord.

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université hébraïque de Jérusalem et de l'Institut fédéral suisse pour la recherche sur la forêt, la neige et le paysage lève cette confusion en examinant la situation globale à travers des milliers de forêts. Ils ont rassemblé une collection massive de données de cernes d'arbres provenant de 4 110 sites différents à travers l'hémisphère Nord, représentant plus de 12 millions de mesures individuelles de croissance d'arbres remontant jusqu'en 1902. Au lieu de supposer que les arbres réagissent au climat de manière simple et linéaire, les chercheurs ont utilisé un modèle informatique pour apprendre les relations complexes et courbes entre le climat et la croissance directement à partir des données. Ils ont ensuite injecté dans ce modèle des projections climatiques futures pour voir comment les forêts réagiraient à mesure que le monde continue de se réchauffer. Le résultat est une direction claire, bien que sombre : à travers l'hémisphère Nord, la croissance des arbres devrait globalement décliner. Plus important encore, l'étude révèle une asymétrie frappante dans la façon dont ces changements se manifestent au fil du temps. Une fois qu'une forêt commence à souffrir de pertes dues au stress climatique, ces pertes ont tendance à persister. Les gains, en revanche, sont éphémères.

Les chercheurs ont découvert que, bien que certaines zones puissent connaître des boosts temporaires de croissance, ces améliorations durent rarement. En revanche, lorsque la croissance commence à décliner, elle ne remonte presque jamais. À la fin du siècle, selon un scénario climatique modéré, 90 % des sites ayant connu une baisse significative de croissance subissaient toujours ce déclin. Parallèlement, seulement environ 56 % des sites ayant connu une augmentation temporaire de croissance ont réussi à maintenir ces gains. Ce schéma s'est vérifié dans chaque région bien échantillonnée, de la Méditerranée au nord de l'Europe, et l'écart entre les pertes permanentes et les gains évanescents s'est creusé davantage sous un scénario d'émissions élevées. L'étude suggère que les forêts ne font pas simplement l'aller-retour entre de bonnes et de mauvaises années ; elles sont tirées inexorablement vers le bas.

La force motrice de ce déclin est une combinaison de l'élévation des températures et de la soif croissante de l'atmosphère. À mesure que l'air se réchauffe, il retient plus d'humidité, créant un « déficit de pression de vapeur » plus élevé, qui est une mesure de la quantité d'eau que l'air tente d'extraire du sol et des arbres. Cette demande croissante en eau surpasse souvent les bénéfices d'une augmentation des précipitations. Dans de nombreuses régions, l'impact négatif de cet effet de dessèchement est si fort qu'il annule les effets positifs d'un temps plus humide. Les chercheurs ont décomposé les causes des changements de croissance et ont constaté que, dans la grande majorité des cellules de grille à travers le réseau, l'effet combiné du réchauffement et de la demande d'eau atmosphérique était négatif. Même dans les endroits où les précipitations augmentaient, la chaleur et la sécheresse de l'air supprimeient souvent la croissance plus que l'eau supplémentaire ne pourrait l'aider.

L'étude explique également pourquoi les mêmes changements climatiques peuvent avoir des résultats si différents selon les lieux. Tout dépend de l'endroit où une forêt spécifique se situe sur la courbe de son potentiel de croissance. Dans certaines régions froides, un léger réchauffement peut pousser un arbre vers une meilleure zone de croissance, mais si le réchauffement se poursuit, l'arbre finit par franchir un sommet et commence à décliner à mesure que la chaleur devient trop intense et l'air trop sec. Dans d'autres régions, les arbres sont déjà proches de leur limite, de sorte que tout réchauffement supplémentaire les pousse immédiatement vers le déclin. Les chercheurs ont visualisé ces relations comme un paysage de collines et de vallées. L'avenir d'une forêt dépend de la direction et de la distance vers laquelle elle est poussée à travers ce paysage par le changement climatique. Pour beaucoup d'arbres, le chemin mène au-delà du sommet et de l'autre côté, là où la croissance ralentit. Pour d'autres, le chemin mène directement dans une vallée de déclin.

Crucialement, l'étude souligne que ces pertes ne sont pas de simples contretemps temporaires. L'analyse de la façon dont les forêts sont passées de leur croissance de base à des états futurs a montré qu'une fois qu'une forêt entre dans un état de déclin significatif, elle ne revient presque jamais à son état précédent. En revanche, les forêts qui ont connu une période de croissance accélérée ont souvent vu ces gains s'estomper à mesure que le climat continuait de changer. Cela suggère que les bénéfices temporaires d'un réchauffement climatique sont fragiles, tandis que les dommages causés par la chaleur et la sécheresse sont durables. Les chercheurs ont noté que leur modèle se concentrait sur la croissance radiale des arbres, qui est un indicateur clé de la quantité de bois qu'un arbre ajoute chaque année, mais qu'il n'a pas simulé d'autres facteurs comme la fertilisation par le dioxyde de carbone ou les éruptions d'insectes. Malgré ces limites, l'approche basée sur les données, qui a appris directement de millions d'observations de cernes d'arbres, offre une vue robuste de la trajectoire probable.

Les conclusions remettent en question l'idée selon laquelle les forêts pourraient s'adapter ou se remettre facilement du stress climatique. Au lieu de cela, les preuves pointent vers un avenir où les impacts négatifs d'un monde qui se réchauffe s'accumulent. L'étude conclut que la croissance des arbres dans l'hémisphère Nord est tirée inexorablement vers le bas, avec des pertes qui durent plus longtemps que les gains. Cette asymétrie signifie que même si certaines régions voient des améliorations à court terme, la tendance générale est à la réduction. À mesure que le siècle progresse, l'équilibre se déplace davantage, les effets négatifs du réchauffement et de la demande atmosphérique devenant la force dominante dans la majeure partie du réseau. La recherche offre un avertissement clair : les forêts qui ont aidé à réguler notre climat pendant des millénaires deviennent de plus en plus vulnérables, et les dommages qu'elles subissent sont probablement permanents.