Cet article est rédigé par : Giuliana Viglione Article d'origine : https://www.carbonbrief.org/qa-how-scientists-tackle-the-challenges-of-estimating-wildfire-co2-emissions/ Publié le 20.09.2023 |
Les incendies de forêt - et leurs émissions - ont fait la une des journaux du monde entier cette année.
Qu'il s'agisse du voile orange qui a recouvert une grande partie de la côte est des États-Unis en juin ou de l'incendie dévastateur qui a ravagé Maui, à Hawaï, au début du mois d'août, les conséquences des incendies deviennent de plus en plus tangibles au-delà des régions typiquement sujettes aux incendies.
Les incendies de forêt sont alimentés en partie par le changement climatique. Mais ils modifient également le climat en émettant environ 5,3 milliards de tonnes de CO2 dans l'atmosphère en 2022, soit plus que ce que tous les pays, à l'exception de la Chine, ont émis en brûlant des combustibles fossiles cette année-là.
Il est de plus en plus important de mesurer et de modéliser ces émissions, mais les scientifiques qui tentent de le faire sont confrontés à de nombreux défis.
La semaine dernière, des chercheurs du monde entier se sont réunis en ligne et en personne aux National Academies à Washington DC pour un atelier consacré aux défis et aux développement de mesure, de modélisation et de gestion des émissions de gaz à effet de serre dues aux incendies de forêt.
Carbon Brief a assisté à la conférence et a relevé les points clés et les défis discutés par les chercheurs et les forestiers au cours de l'atelier de trois jours.
Quel rôle
jouent les incendies dans les différents écosystèmes ?
Les incendies de forêt touchent des zones variées de la Terre, des régions tropicales à l'Arctique.
Le terme "feux de forêt" désigne tout feu qui prend naissance en dehors de l'environnement bâti, qu'il soit planifié ou non - y compris les brûlis dirigés, les brûlis culturaux et les incendies de forêt.
Dans chacun de ces endroits, les activités humaines influencent directement ou indirectement la façon dont le feu interagit avec le territoire. Le facteur dominant dépend du type d'écosystème.
Lors de la séance d'ouverture, Dr. Nancy French, chercheuse à l'université technologique du Michigan, a décrit l'évolution des incendies dans trois grands écosystèmes.
Dans la région arctique et les forêts boréales - l'écosystème forestier le plus septentrional du monde - l'évolution des incendies est principalement due au changement climatique, a-t-elle expliquée. Dans les régions tropicales, les changements sont presque exclusivement dus à la gestion des terres et des incendies. Dans les forêts tempérées, c'est la combinaison du changement climatique et de la gestion des terres qui est à l'origine de l'évolution des incendies.
Les régions diffèrent également en ce qui concerne les principaux facteurs immédiats d'incendie, ont fait remarquer plusieurs intervenants. Dans les tourbières tropicales, les incendies de forêt sont presque entièrement dus à des sources humaines, tandis que dans les régions boréales, plus de 90 % des incendies sont provoqués par la foudre.
Plus tard au cours de l'atelier, Dr. Matthew Jones, chercheur au Tyndall Centre for Climate Change Research, a présenté une vision plus explicite, sur le plan spatial, de la répartition des incendies dans le monde.
S'appuyant sur les travaux qui ont permis de cartographier les "pyromes" au niveau mondial, c'est-à-dire les régions du monde présentant des caractéristiques similaires en matière d'incendie, Dr. Jones a présenté des cartes des "pyronies", des régions définies par des contrôles similaires et distincts sur les incendies. Ces pyronies ont été regroupées en fonction de facteurs météorologiques, végétaux et humains.
L’incendie est une "force intégrée au sein du système terrestre et un outil vital pour la gestion des terres", a déclaré Dr. French. Elle a également souligné que les incendies affectent le système climatique à différentes échelles de temps.
À court terme, les incendies émettent des gaz à effet de serre directement dans l'atmosphère. Mais dans la période qui suit un incendie, les émissions peuvent continuer à augmenter, car les arbres morts se décomposent. De plus, la capacité du territoire à absorber le carbone est réduite en raison de la diminution de la végétation.
Le professeur Matthew Hurteau, écologiste forestier à l'université du Nouveau-Mexique, a souligné la nécessité d'étudier l'évolution du carbone forestier à grande échelle. Il a déclaré à la salle :
"Nous devons vraiment étudier ces questions de carbone aux échelles temporelles et spatiales appropriées lorsque nous abordons les incendies de forêt".
Plusieurs intervenants ont remis en question l'approche courante qui consiste à se concentrer sur la "superficie brûlée" comme seul critère de mesure des incendies de forêt.
Dr. Amy Cardinal Christianson, chercheuse en incendie au Service canadien des forêts, a souligné l'importance de prendre en compte l'impact des incendies sur l'homme, et pas seulement sur le climat.
Dr. Christianson a présenté des données sur le nombre d'évacuations dues aux incendies de forêt au Canada, soulignant que les évacuations - dues soit au danger direct d'incendie, soit à la qualité dangereuse de l'air due à la fumée - affectent de manière disproportionnée les communautés indigènes. Bien que les populations autochtones ne représentent qu'environ 5% de la population canadienne, plus de 40 % des évacuations depuis 1980 ont eu lieu dans des communautés majoritairement autochtones.
D'autres chercheurs ont mis l'accent sur les décès, les coûts et les dommages en tant que mesures permettant d'évaluer l'impact des incendies de forêt.
Quels sont
les défis posés par la mesure des émissions dues aux incendies de forêt ?
La deuxième journée de l'atelier a été consacrée aux défis étroitement liés de la mesure et de la modélisation des émissions dues aux incendies de forêt.
La surveillance des incendies de forêt est un problème d'échelle, ont expliqué les participants. Il n'est tout simplement pas possible d'effectuer des observations sur le terrain pour chaque incendie de forêt.
Les satellites restent donc "le seul moyen pratique d'observer ces incendies de manière exhaustive", a déclaré Dr. Louis Giglio, professeur de recherche à l'université du Maryland. Mais les données satellitaires sont "extrêmement courtes" par rapport aux échelles de temps de l'histoire de l'humanité et du climat, a-t-il ajouté.
La télédétection n'est pas non plus infaillible. Les satellites peuvent déterminer de "faux incendies" à partir de l'éclat du soleil ou de zones très réfléchissantes, tandis que les ombres des nuages peuvent être interprétées à tort comme de "fausses brûlures".
Les satellites ne peuvent pas non plus identifier de manière fiable les incendies inférieurs à une certaine taille, ce qui entraîne une incertitude dans les estimations de l'étendue des incendies, en particulier dans les endroits où les incendies sont petits, mais nombreux. Comme l'a demandé Dr. Giglio à la salle : "La superficie brûlée diminue-t-elle en Afrique, ou les incendies deviennent-ils plus disparates ?"
Lorsqu'il existe des données au sol, elles sont collectées par différents organismes gouvernementaux et parties privées, et ne sont pas toujours facilement accessibles, ont fait remarquer plusieurs participants à l'atelier. Cela complique l'étalonnage et la validation des modèles d'émissions.
Dans l'ensemble, les scientifiques ont une bonne idée de la localisation des incendies, a déclaré Dr. Andrew Hudak, chercheur forestier au sein de l'US Forest Service.
Mais il est plus complexe de comprendre les émissions associées aux feux de forêt, car il faut connaître le type de végétation, la puissance de l'incendie et le territoire. Par exemple, les incendies qui couvent plutôt que ceux qui brûlent contribuent de manière disproportionnée aux émissions.
Pour mesurer les émissions d'un incendie donné, les scientifiques peuvent adopter une approche descendante (Top-down) ou ascendante (Bottom-up), a expliqué Dr. Hudak.
Les approches descendantes consistent à utiliser des mesures satellitaires et des modèles de transport atmosphérique pour estimer la quantité de CO2 associée à un incendie donné. Les approches ascendantes utilisent soit des mesures directes de la chaleur dégagée par un incendie, soit des estimations de la quantité de combustible dans une forêt avant et après l'incendie pour déterminer les émissions dues aux incendies.
Dr. Morgan Varner, directeur de la recherche sur les incendies à Tall Timbers, un centre de conservation des terres et de recherche sur les incendies basés en Floride, a cité les "trois grandes incertitudes" associées à la mesure des émissions dues aux incendies de forêt : la distribution des combustibles, le comportement des incendies et la consommation de combustibles.
Ces défis sont "complexes, mais pas insurmontables", a ajouté Dr. Varner.
Au cours des discussions qui ont suivi, les participants ont examiné les priorités pour améliorer la collecte de données, notamment les données de terrain sur les quantités de combustible, l’élaboration de carte de l'occupation des sols et des combustibles ainsi que l'amélioration de l'utilisation des données existantes.
Quels sont
les défis posés par la modélisation des émissions dues aux incendies de forêt ?
Les participants étaient divisés quant à l'utilité des modèles actuels de feux de forêt. Il existe une grande variété de modèles, depuis les modèles régionaux à petite échelle jusqu'aux modèles mondiaux. Les modèles peuvent s'appuyer sur des relations statistiques ou dynamiques pour prédire le comportement des incendies.
Au cours de la dernière décennie, une initiative de recherche internationale appelée Fire Modeling Intercomparison Project (FireMIP) a tenté de comparer systématiquement les modèles d'incendie mondiaux et de fournir un ensemble normalisé de modèles à l'usage de la communauté des sapeurs-pompiers.
La plupart des modèles d'incendie mondiaux reproduisent largement la distribution des zones brûlées, a souligné le Dr Stijn Hantson, professeur associé à l'Universidad del Rosario en Colombie. Dr. Hantson a présenté les résultats du modèle FireMIP, qui, selon lui, "représentent grossièrement" l'activité mondiale des incendies.
Le professeur Jed Kaplan, de l'université de Calgary, a été plus direct dans son évaluation :
"Je ne pense pas que les modèles d'incendie mondiaux soient bons du tout."
Dr. Kaplan a souligné que les estimations des émissions passées et futures des modèles actuels de lutte contre les incendies varient considérablement, en grande partie à cause des différences dans la représentation des conditions météorologiques. Bien que les scénarii soient similaires, l'ampleur des incendies varie d'un modèle à l'autre. Et la gestion des terres - un facteur essentiel dans le développement des futurs incendies - est absente des modèles actuels, a ajouté Dr. Kaplan.
Dr. Hantson a reconnu qu'il était important que les modèles représentent des scénarii à grande échelle "pour les bonnes raisons". Pour ce faire, les modèles d'incendie doivent être couplés aux modèles de végétation, qui comprennent des variables telles que les propriétés du sol, la photosynthèse, la respiration et le carbone du sol. Ces modèles peuvent essentiellement agir comme des modèles dynamiques de combustible lorsqu'ils sont couplés à des modèles d'incendie, a déclaré Dr. Hantson.
Selon Dr. Park Williams, hydroclimatologue à l'université de Californie à Los Angeles, une modélisation précise des incendies à plus grande échelle nécessiterait probablement des investissements à grande échelle, similaires aux ressources consacrées aux modèles climatiques mondiaux.
Les chercheurs s'accordent qu’un défi continu pour la modélisation des incendies était l'incertitude concernant la manière dont la végétation mondiale réagira à l'augmentation du CO2 atmosphérique, c'est-à-dire l'intensité de l'effet de "fertilisation par le CO2".
Les modèles d'incendie ne tiennent pas non plus compte des ravageurs et des agents pathogènes, qui devraient devenir de plus en plus fréquents dans une grande partie du monde sous l'effet d'un réchauffement continu.
Si les modèles d'incendie mondiaux doivent encore être affinés, les chercheurs s'accordent à dire que la modélisation des territoires s'est déjà révélée être un outil efficace pour orienter les décisions de gestion.
Quel est le
lien entre les incendies de forêt et les objectifs net-zéro ?
Les incendies de forêt sont le principal facteur de variabilité des émissions de gaz à effet de serre d'une année sur l'autre, a déclaré le Dr Grant Domke, chercheur forestier au sein de l'US Forest Service.
Pourtant, l'absence de mesures précises des émissions actuelles dues aux incendies de forêt risque d'entraver les efforts visant à les gérer à l'avenir, a déclaré Dr. Bo Zheng, professeur associé à l'université de Tsinghua. Après tout, a-t-il ajouté, "nous ne pouvons pas réduire ce que nous ne comptons pas".
Les émissions dues aux incendies de forêt sont considérées comme naturelles et ne sont donc pas prises en compte dans les inventaires nationaux de gaz à effet de serre. Pourtant, plusieurs intervenants ont souligné que les activités humaines sont, dans de nombreux cas, directement responsables de ces incendies.
Le professeur David Bowman, spécialiste des incendies à l'université de Tasmanie, a expliqué que les incendies de forêt australiens de "l'été noir" de 2019-20 ont été estimés à 1,6 fois les émissions nationales du pays pour cette année-là.
Le Canada, qui connaît actuellement la pire saison d'incendies jamais enregistrée, a déjà enregistré des émissions de feux de forêt plus de trois fois supérieures à celles de la pire année précédente, à savoir 2021, a déclaré le Dr Werner Kurz, chercheur principal au Service canadien des forêts.
Toutefois, les émissions de CO2 ne sont pas le principal facteur à prendre en compte dans la gestion des incendies, a souligné Dr. Peter Frumhoff, écologiste spécialiste du changement climatique et conseiller principal en matière de politique scientifique au Woodwell Climate Research Center de l'université de Harvard. La plupart des parties prenantes se préoccupent davantage de la sécurité humaine, des dommages matériels ou de la qualité de l'air, a-t-il ajouté.
Les décideurs politiques doivent "être réalistes quant au potentiel du secteur foncier" en matière d'atténuation du changement climatique, a déclaré Dr. Domke, soulignant que de nombreuses stratégies de réduction nette des émissions reposent sur la plantation d'arbres pour absorber le carbone de l'atmosphère.
Les participants ont entendu des chercheurs travaillant dans le monde entier sur les changements dans le fonctionnement de toute une gamme d'écosystèmes.
L'homme est en train de modifier la forêt boréale de manière spectaculaire, a déclaré le professeur Scott Stephens, professeur de science de l’incendie à l'université de Californie à Berkeley. Historiquement, la forêt boréale canadienne connaissait des incendies de grande ampleur tous les 40 à 150 ans. Mais la forêt boréale commence à brûler à des intervalles jamais vus auparavant, ce qui a des conséquences majeures sur les stocks de carbone contenus dans ces forêts.
Dr. Hélène Genet, écologiste terrestre à l'université d'Alaska Fairbanks, a noté qu'au cours d'une année d'incendie particulièrement violente en Alaska, on estime que l'écosystème a perdu l'équivalent de dix années de carbone accumulé. L'augmentation de la sévérité des incendies pourrait entraîner un dégel brutal et la perte définitive du pergélisol, a-t-elle ajouté.
Dans la Sierra Nevada californienne, qui connaît naturellement des incendies fréquents, la combinaison du réchauffement et de la fonte précoce des neiges entraîne une recrudescence des incendies, a indiqué Dr. Hurteau.
Au Brésil, selon le Dr Marcia Macedo du Woodwell Climate Research Center, l'homme modifie les trois principaux facteurs d'incendie : les sources d'allumage, le combustible et le climat. "L'arrêt de la déforestation est la priorité numéro une", a-t-elle ajouté. Elle a fait remarquer que des recherches publiées dans Nature en 2021 ont montré que certaines parties de l'Amazonie sont déjà en train de passer du statut de puits de carbone à celui de source de carbone.
Comment
gérer les incendies à l'avenir ?
Plus d'un siècle de gestion et de suppression des incendies a entraîné une "perte de cadence" dans de nombreux écosystèmes sauvages, a expliqué Dr. French. En d'autres termes, l'absence d'incendies réguliers dans ces écosystèmes a perturbé les cycles naturels. Mais il existe des preuves que certaines de ces pertes peuvent être inversées.
Dans le parc national de Yosemite, en Californie, par exemple, les incendies ont été activement réprimés dans le cadre de la politique gouvernementale pendant près de 100 ans. Mais depuis 1974, les incendies provoqués par la foudre ont été autorisés dans le parc, a expliqué Dr. Stephens. Pendant près de cinq décennies, ces incendies se sont "autorégulés", a-t-il ajouté, ce qui signifie qu'ils s'éteignent d'eux-mêmes et que les zones ne se rallument pas aussi fréquemment. Par conséquent, on n'observe pas d'augmentation de la gravité des incendies dans le parc de Yosemite, comme c'est le cas dans d'autres régions de l'ouest des États-Unis, a déclaré Dr. Stephens.
Dans les tropiques, où les feux sont souvent utilisés comme une méthode peu coûteuse de défrichement, tant pour les grandes plantations agricoles que pour les petits exploitants et les agriculteurs de subsistance, une gestion efficace doit impliquer d'offrir des alternatives économiques à ceux qui dépendent de la terre, a déclaré Pr. Susan Page, professeur à l'université de Leicester.
La réduction du risque d'incendie dans les tourbières tropicales n'est pas seulement une question de rétablissement du territoire, mais aussi une question d'aide aux populations pour qu'elles puissent vivre avec des territoires plus inflammables, a déclaré Pr Page.
L'utilisation des brûlis dirigés ou culturaux comme outil de gestion a été évoquée à plusieurs reprises au cours de l'atelier, en particulier dans le contexte des forêts tempérées. Les brûlis dirigés sont des feux contrôlés qui sont allumés intentionnellement pour réduire la quantité de combustible ou restaurer la santé de l'écosystème. La stratégie du brûlis culturel, qui repose également sur des feux contrôlés de moindre ampleur, est utilisée par les peuples autochtones depuis des milliers d'années.
Les participants ont convenu qu'il serait essentiel de changer la perception du public à l'égard des brûlis dirigés pour qu'ils soient acceptés en tant que stratégie.
Et les brûlis dirigés restent des feux - et ont donc un coût en carbone à court terme. Comme l'a dit Dr. Hurteau :
"Lorsque vous coupez des arbres et que vous mettez le feu, vous allez dégager de la fumée dans l'atmosphère".
En fait, a souligné Dr. Varner, sept années sur dix, la superficie brûlée aux États-Unis dans le cadre de brûlis dirigés est plus importante que la superficie brûlée par les incendies de forêt.
Les participants se sont concentrés sur les "mosaïques" en tant que méthode pour limiter la propagation des incendies et les dommages qu'ils causent. Les mosaïques d'incendies sont des territoires composés d'un mélange de couvertures terrestres et d'utilisations des sols. Les mosaïques ont été traditionnellement créées par les peuples indigènes et il a été démontré qu'elles sont moins sujettes aux incendies que les forêts seules.
De nombreux participants à la conférence ont évoqué la nécessité d'apprendre des partenaires autochtones, qui sont les gardiens de la terre depuis des millénaires. Dr Christianson, qui est une femme métisse du territoire du traité 8 dans l'ouest du Canada, est allée encore plus loin. Elle a déclaré aux participants réunis :
"Nous avons besoin d'un leadership indigène. Au lieu que les agences veuillent toujours apprendre de nous ou apprendre nos méthodes, [elles doivent] savoir quand il est temps de s'écarter et de nous laisser gérer nos propres territoires pour les feux".