L'assèchement récent de l'Amazonie pourrait être le "premier signal d'alarme" indiquant que la forêt tropicale approche d'un point de bascule, selon de nouvelles recherches.
L'Amazonie est la plus grande forêt tropicale du monde et reçoit 2 à 3 mètres de pluie par an. Cependant, l'intensification des sécheresses et la déforestation causée par l'homme font que certaines parties de la forêt commencent à s'assécher.
L'étude, publiée dans Science Advances, révèle que la déforestation retarde le début de la mousson sud-américaine, ce qui entraîne une diminution des précipitations en Amazonie.
Les auteurs avertissent que la poursuite de la déforestation pourrait faire passer un point de bascule à la région entrainant une réduction rapide des précipitations qui tuerait de vastes étendues d'arbres.
Au cours des 40 dernières années, la saison sèche de l'Amazonie s'est déjà étendue, d’après l'article. Selon les auteurs, il pourrait s'agir d'un signal d'alarme précoce indiquant que la forêt tropicale et les systèmes de mousson sud-américains combinés approchent d'un seuil critique.
Les auteurs soulignent également l'importance des travaux expérimentaux en cours pour quantifier les effets de l'augmentation de la température et du CO2 sur la forêt amazonienne, afin que les scientifiques puissent produire des modèles plus précis des liens entre la déforestation et les précipitations.
Le cycle de l'eau en Amazonie
L'Amazonie est la plus grande forêt tropicale du monde.
Elle compte environ 400 milliards d'arbres et abrite au moins 10 % des espèces connues dans le monde. C'est également un important réservoir de carbone, qui contient plus de 120 milliards de tonnes de carbone dans sa végétation et son sol.
Les forêts tropicales humides sont chaudes et humides toute l'année. Le bassin Amazonien reçoit en moyenne 2 à 3 mètres de précipitations par an. Il "recycle" une grande partie de ces précipitations dans l'atmosphère par le biais de l'évapotranspiration - le mouvement de l'eau de la terre vers l'atmosphère par une combinaison d'évaporation et de transpiration.
Une grande partie de ces précipitations provient de la mousson sud-américaine, qui est alimentée en partie par la différence de température entre la forêt amazonienne, chaude, et l'océan Atlantique, plus froid.
Cependant, les sécheresses devenant plus intenses et plus fréquentes, le climat humide de l'Amazonie commence à s'assécher, tuant les arbres ou les rendant moins résistants aux changements futurs. La tendance actuelle à l'assèchement est exacerbée par la déforestation et les incendies de forêt.
Environ 20 % de l'Amazonie a déjà été déboisée et 6 % sont "très dégradés".
Dr. David Lapola est chercheur à l'université d'État de Campinas au Brésil et collaborateur à la rédaction de Carbon Brief. Dr. Lapola, qui n'a pas participé à l'étude, explique à Carbon Brief que le sud et le sud-est de l'Amazonie "connaissent actuellement une crise en termes de changement climatique et d'utilisation des terres".
Depuis des décennies, les scientifiques avertissent que le changement climatique causé par l'homme pourrait pousser des éléments clés du système terrestre, tels que les calottes glaciaires, les forêts tropicales et les moussons, à franchir des seuils critiques et à entrer dans de nouveaux états.
L'identification de ces "points de bascule" est un domaine de recherche actif.
Des études antérieures suggèrent que l'Amazonie pourrait être poussée au-delà de son point de bascule si la perte de forêts dépasse 40%. À ce niveau de déforestation, l'évapotranspiration de l'Amazonie diminuerait considérablement, ce qui entraînerait la mort d'un plus grand nombre d'arbres par manque d'eau.
Ce cycle auto-entretenu pourrait voir de vastes zones de forêts tropicales se transformer en prairies sèches en l'espace de quelques décennies, selon un processus appelé "dépérissement".
La déforestation
Pour étudier le lien entre la déforestation de l'Amazonie et les précipitations, les auteurs de l'étude ont élaboré un modèle de transport de l'humidité à travers l'Amérique du Sud qui simule la façon dont l'air se déplace à travers l'Amazonie. Le modèle inclut les principales rétroactions entre la végétation, l'humidité du sol et l'atmosphère.
Les auteurs constatent que la déforestation réduit la quantité d'eau libérée dans l'atmosphère par évapotranspiration. La baisse de l'humidité atmosphérique entraîne une diminution des précipitations.
Pour former des gouttes de pluie, la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère se condense en eau liquide, libérant ainsi de l'énergie sous forme de chaleur. La réduction des précipitations signifie que moins d'énergie est libérée de cette manière, ce qui limite le réchauffement de l'atmosphère au-dessus de la région.
Par conséquent, la différence de température entre la forêt amazonienne, chaude, et l'océan Atlantique, plus froid, devient moins prononcée. Cela peut retarder le début de la saison humide de l'Amazonie et allonger la saison sèche, ce qui se traduit par des sols plus secs et une plus grande mortalité des arbres.
Globalement, cette rétroaction signifie que la déforestation en Amazonie affaiblit la mousson sud-américaine, ce qui réduit encore les précipitations sur l'Amazonie.
Dominick Spracklen est professeur des interactions biosphère-atmosphère à l'université de Leeds et a coécrit un article « focalisé » sur cette nouvelle étude.
Il explique à Carbon Brief que l'inclusion de cette rétroaction complexe entre la forêt et l'atmosphère rend le système forêt tropicale-mousson "plus sensible à la déforestation, par rapport à de nombreuses études antérieures qui n'incluaient pas cette rétroaction".
Le graphique ci-dessous illustre la relation entre la déforestation et les précipitations. La ligne en pointillé montre le modèle utilisé dans l'étude avec toutes les rétroactions incluses, tandis que la ligne continue montre un modèle qui n'inclut pas les rétroactions atmosphère-végétation.
Lien entre la déforestation et les précipitations dans les modèles avec (ligne pointillée) et sans (ligne continue) dynamique couplée atmosphère-végétation. Source : Spracklen et Coelho (2023).
Les auteurs de l'étude estiment que si la déforestation franchit un "seuil critique", les précipitations pourraient chuter de 30 à 50 % en l'espace de quelques années seulement, ce qui ferait passer le système au-delà d'un point de bascule et endommagerait ou tuerait de vastes zones de forêt.
Le modèle montre que les précipitations en Amazonie sont plus sensibles à la déforestation lorsque les principales rétroactions entre l'atmosphère et la végétation sont prises en compte. Cela indique que le point de bascule pourrait être franchi plus tôt qu'on ne le pensait, avertissent les auteurs.
Dr. Nils Bochow, chercheur à l'université arctique de Norvège et coauteur de l'étude, explique à Carbon Brief que "les changements de la mousson sud-américaine ont une forte influence sur la forêt tropicale et vice-versa". Il ajoute :
"Si nous n'incluons pas ces interactions et ces rétroactions, nous risquons de sous-estimer fortement la réponse de la forêt tropicale. Cela pourrait donner un faux sentiment de sécurité ou diminuer l'urgence d'agir".
Signes précurseurs
Si le point de bascule de l'Amazonie est franchi, de vastes pans de la forêt tropicale luxuriante pourraient se transformer en une savane sèche. Ce processus de "savanisation" mettrait des décennies à produire tous ses effets, mais une fois enclenché, il est difficile de l'inverser. Les répercussions sur le reste de la planète pourraient être profondes.
"Les points de bascule sont notoirement difficiles à comprendre ou à prévoir", explique Dr. Spracklen à Carbon Brief.
Toutefois, il précise qu'il existe souvent des signes avant-coureurs de l'approche d'un point de bascule. Il compare ces signes à l'oscillation d'une toupie avant qu'elle ne tombe.
Après avoir utilisé les modèles pour déterminer à quoi ressemblerait cette "oscillation" en Amazonie, les auteurs ont analysé des décennies de données de réanalyse ERA5 pour la rechercher.
La carte ci-dessous montre l'évolution de l'humidité du sol entre 1979 et 2019. Le rouge indique une tendance à l'assèchement sur la période de quatre décennies, tandis que le bleu indique une tendance à l'humidification.
Changement de l'humidité du sol, en kilogrammes par mètre carré et par an, sur la période 1979-2019, d'après les données de la réanalyse ERA5. Source : Bochow et Boers (2023).
Les auteurs constatent qu'au cours de la période 1979-2019, le sol de l'Amazonie est devenu plus sec. Ils constatent également que la saison sèche dure aujourd'hui entre cinq et quinze jours de plus qu'auparavant, ce qui signifie que la région reçoit en moyenne moins de précipitations qu'il y a quarante ans.
Cela indique que le système mousson-forêt tropicale a perdu de sa stabilité au cours des dernières décennies, affirment les auteurs. Il pourrait s'agir du premier signal d'alarme indiquant l'approche d'un point de bascule, ajoutent-ils.
"Les résultats de cette étude soulignent la nécessité de redoubler d'efforts pour mettre fin à la déforestation et aider la région amazonienne à se développer d'une manière qui ne conduise pas à une déforestation supplémentaire", explique Dr. Spracklen à Carbon Brief.
La perte de forêts en Amazonie commence à ralentir. La déforestation en Amazonie brésilienne a chuté d'au moins 60 % en juillet 2023 par rapport au même mois de l'année dernière, après l'arrivée au pouvoir au Brésil d'une nouvelle administration dirigée par Luiz Inácio Lula da Silva.
Les dirigeants des huit pays du bassin Amazonien se sont réunis en août 2023 pour convenir de la nécessité d'assurer un développement durable tout en empêchant la poursuite de la déforestation dans la région, et ont officiellement reconnu que l'Amazonie approchait d'un point de bascule.
Incertitude du modèle
Cette étude est "l'une des premières" à simuler les rétroactions entre la mousson et l'Amazonie, selon les auteurs de l'étude.
Dr. Bochow explique à Carbon Brief qu'il est essentiel d'inclure ces composantes "non linéaires", car lorsque de petits changements "se renforcent mutuellement", ils peuvent avoir des répercussions importantes.
Cependant, le modèle ne peut pas tout prendre en compte. En particulier, il n'inclut pas l'impact de l'augmentation des niveaux de CO2 ou des températures sur la forêt. Cette omission constitue une "lacune" notable de l'étude, selon Dr. Lapola.
Il explique à Carbon Brief que les niveaux élevés de CO2 peuvent avoir un impact significatif sur la forêt en modifiant les niveaux d'évapotranspiration, en réduisant les précipitations et en incitant les plantes à utiliser l'eau plus efficacement.
Dr. Lapola ajoute :
"Nous devrions avoir plus d'études expérimentales, dans lesquelles nous manipulons l'écosystème pour tester ses limites en termes de résilience - par exemple, en testant les effets d'une température et d'un taux de CO2 plus élevés."
Dr. Spracklen explique à Carbon Brief que les chercheurs ont besoin de plus de données d'observation, mais prévient que les observations ont aussi leurs "limites". Une combinaison d'observations et de modèles est nécessaire pour faire de meilleures prédictions, dit-il.
Dr. Bochow souligne que les modèles climatiques montrent "une grande dispersion dans la réponse de la forêt amazonienne au changement climatique et à la déforestation" et reconnaît qu'il est "urgent de mieux contraindre les modèles en faisant davantage d'expériences et d'observations sur le terrain".
Il souligne également que "les chiffres exacts de notre modèle ne doivent pas être considérés comme acquis". Il explique à Carbon Brief :
"Les simulations du modèle sont utilisées comme guide pour repérer des changements caractéristiques d’une perte de stabilité dans les observations. Notre étude se concentre vraiment sur les changements observés dans les données historiques et ceux-ci ne dépendent pas du modèle que nous utilisons."