Le réchauffement déclenche une réaction en chaîne de perturbations dans les forêts européennes

L’escalade des incendies de forêt, les dégâts causés par le vent et les infestations d’insectes pourraient menacer le tourisme, l’approvisionnement en eau et la biodiversité, selon une nouvelle étude.

Les perturbations forestières en Europe pourraient plus que doubler d’ici la fin du siècle avec la poursuite du réchauffement climatique, remodelant fondamentalement les paysages depuis les forêts de chênes-lièges du Portugal jusqu’aux fourrés de bouleaux gravés par la glace dans le nord de la Finlande, selon une nouvelle étude approfondie publiée mercredi dans la revue Science.

Les chercheurs ont développé un modèle forestier à l’échelle du continent, alimenté par l’intelligence artificielle, qui simule les processus forestiers liés de manière spatialement réaliste.

Environ 40 pour cent de l’Europe est couverte de forêts. En zoomant sur des parcelles de la taille de deux terrains de football, les chercheurs ont pu voir comment les vagues de sécheresse, de chaleur extrême et d’autres facteurs de stress se propagent ensemble et s’amplifient mutuellement, et comment des perturbations répétées peuvent repousser les forêts à des stades de croissance antérieurs avant leur maturité.

Même dans un avenir où les émissions sont faibles, les perturbations provoquées par le réchauffement dans les forêts européennes devraient augmenter d’environ 30 % d’ici la fin du siècle. Mais si les émissions et le réchauffement climatique ralentissent au cours des prochaines décennies, les perturbations atteindront leur maximum d’ici le milieu du siècle au lieu de continuer à s’intensifier, écrivent les auteurs.

Le modèle a identifié les incendies de forêt comme la cause la plus sensible au climat des perturbations futures, en particulier dans le sud de l’Europe, où les températures plus chaudes et l’air plus sec entraînent une forte augmentation des zones brûlées. Dans les simulations, les infestations d’insectes s’intensifient également à mesure que les températures plus chaudes accélèrent les cycles de reproduction et réduisent la mortalité hivernale des insectes.

Au fil du temps, les pressions cumulées déplacent la structure des forêts européennes des peuplements plus anciens vers une part croissante de forêts plus jeunes, en particulier dans la région méditerranéenne et les forêts tempérées des latitudes moyennes. Ce changement a des conséquences : les arbres matures stockent plus de carbone et fournissent un habitat aux espèces qui dépendent de forêts intactes.

À mesure que les perturbations augmentent, la stabilité du puits de carbone forestier européen s’affaiblit et les écosystèmes qui ont évolué au cours de cycles de croissance plus longs sont confrontés à une réinitialisation plus rapide. Ce puits de carbone est au cœur des objectifs du continent en matière de climat et de biodiversité. Des perturbations plus fréquentes soulèvent donc des questions sur la stabilité à long terme de son puits de carbone forestier et sur la résilience de ses écosystèmes.

La nouvelle approche de l’étude a permis aux chercheurs de s’appuyer sur des modèles forestiers locaux existants dans toute l’Europe, plutôt que de s’appuyer sur un modèle unique et généralisé pour le continent, a déclaré le co-auteur Rupert Seidl, professeur de dynamique des écosystèmes à l’École des sciences de la vie de l’Université technique de Munich.

« Nous avons développé un tout nouveau paradigme pour modéliser les forêts sur de vastes domaines spatiaux, en utilisant de nouvelles approches d’IA », a-t-il déclaré.

Seidl a également déclaré qu’il simulait avec précision les processus spatiaux, tels que les coléoptères se déplaçant à travers les forêts, plutôt que de s’appuyer sur des instantanés d’une seule image. L’équipe de recherche a supposé qu’elle connaîtrait davantage de perturbations à l’avenir, a-t-il déclaré, mais elle pensait que la repousse aurait un plus grand effet équilibrant.

Seidl est co-auteur de plusieurs autres articles récents, notamment des études sur la façon dont le réchauffement climatique affectera le stockage du carbone forestier, ainsi qu’une étude de 2020 montrant que le réchauffement peut provoquer des « altérations irréversibles » dans les forêts de montagne.

Les grands changements dans les forêts affectent également les terres et la façon dont l’eau s’y déplace. Lorsque les arbres meurent ou brûlent, la pluie tombe sur le sol nu au lieu de tomber sur les feuilles et les aiguilles, s’écoulant plus rapidement et entraînant les sédiments vers le bas. Les pentes autrefois maintenues ensemble par les racines peuvent se relâcher. Dans les sources montagneuses, ces changements peuvent se répercuter sur les rivières qui alimentent les fermes, les villes et les centrales hydroélectriques loin des forêts.

Pour les personnes vivant à proximité des forêts, les risques potentiels sont immédiats. Les saisons des incendies pourraient s’étendre plus longtemps et atteindre des endroits qui semblaient autrefois abrités. Des vagues de coléoptères ou des dégâts causés par le vent pourraient décimer l’industrie du bois, le tourisme et les petites économies rurales.

Ce qui semblait autrefois être des catastrophes rares, comme une mauvaise saison des incendies ou une disparition localisée d’arbres, deviendra probablement monnaie courante vers la fin du siècle dans certaines régions, car le réchauffement provoqué par l’homme entraîne des stress qui se chevauchent.

Nuances régionales

Les forêts d’Europe couvrent une superficie légèrement plus grande que l’Alaska, s’étendant sur environ 3 000 milles de la Norvège au Portugal et les forêts sombres de hêtres et d’épicéas des Carpates et du sud des Balkans.

En Scandinavie et dans d’autres régions du nord de l’Europe, le modèle projette un modèle de perturbation différent de celui de la Méditerranée. Le risque d’incendies de forêt a déjà augmenté dans un monde qui se réchauffe, mais les tempêtes de vent et les infestations d’insectes restent les principaux facteurs de changement dans les forêts boréales.

Les températures plus chaudes allongent la saison de croissance et peuvent stimuler la croissance des arbres dans certaines régions, mais elles favorisent également les scolytes et autres ravageurs dont la survie et la reproduction s’améliorent avec des hivers plus doux.

Dans l’ensemble, l’étude montre que les forêts du Nord peuvent initialement bénéficier de saisons de croissance plus longues, mais que ces gains sont compensés avec le temps. Des perturbations croissantes interrompraient le développement des peuplements plus anciens, avec des conséquences sur le stockage du carbone et la biodiversité boréale.

Les résultats soulignent l’importance d’adapter activement la gestion forestière dans les forêts du nord de l’Europe, « où les niveaux de perturbations ont été historiquement faibles et pourraient augmenter de manière moins spectaculaire que dans d’autres régions d’Europe », a déclaré la co-auteure Katharina Albrich, chercheuse à l’Institut des ressources naturelles de Finlande.

Les forêts jouent un rôle économique et sociétal particulièrement important dans les pays nordiques, et il est essentiel de veiller à ce qu’elles puissent faire face au changement climatique, a-t-elle déclaré. Les objectifs de gestion incluent la promotion de peuplements mixtes d’arbres plutôt que de monocultures pour améliorer la résilience climatique.

L’étude identifie le bassin méditerranéen comme le point chaud de perturbation le plus évident d’Europe. En cas d’émissions élevées, les perturbations augmentent dans près de neuf zones forestières sur dix de la région, bien plus qu’ailleurs. Des étés plus chauds et un air nettement plus sec, qui attire l’humidité de la végétation, rapprocheront les paysages de la combustion.

Les chercheurs ont également découvert qu’une fois que le réchauffement dépasse 2 degrés Celsius, la transformation des forêts méditerranéennes peut s’accélérer brusquement, réduisant plus fortement la part des forêts plus anciennes riches en carbone dans le sud de l’Europe que partout ailleurs.

« Nos résultats montrent que ces interactions de perturbation amplifient considérablement la mortalité globale des arbres », a déclaré Seidl. « Ils recèlent donc le potentiel de modifier considérablement les forêts. »