Atténuation du changement climatique : planter des arbres dans l’Arctique aggrave le réchauffement climatique

La restauration des forêts et la plantation d'arbres constituent une stratégie éprouvée pour atténuer le changement climatique. Cependant, son application dans l'Arctique aggrave le réchauffement et s'avère contre-productive. En effet, la couverture arborée réduit l'albédo (ou réflexion de la lumière solaire) et accroît l'obscurité de la surface, ce qui entraîne un réchauffement net (les arbres absorbant davantage de chaleur solaire que la neige). De plus, la plantation d'arbres perturbe le stock de carbone des sols arctiques, qui en contiennent plus que l'ensemble des plantes terrestres. Par conséquent, une approche d'atténuation du changement climatique ne doit pas nécessairement se concentrer sur le carbone. Le changement climatique est lié au bilan énergétique de la Terre (différence entre l'énergie solaire restant dans l'atmosphère et celle qui en sort). La quantité de gaz à effet de serre détermine la quantité de chaleur retenue dans l'atmosphère terrestre. Dans les régions arctiques, aux hautes latitudes, l'effet d'albédo (c'est-à-dire la réflexion de la lumière solaire vers l'espace sans conversion en chaleur) est plus important que l'effet de serre dû au stockage du carbone atmosphérique pour le bilan énergétique total. Ainsi, l'objectif global de ralentissement du changement climatique requiert une approche holistique.

Les plantes et les animaux rejettent continuellement du dioxyde de carbone (CO₂ ₎ dans l'atmosphère par la respiration. Certains phénomènes naturels, comme les feux de forêt et les éruptions volcaniques, libèrent également du CO₂ _dans l'atmosphère. L'équilibre du CO₂ atmosphérique _est maintenu par la séquestration régulière du carbone par les plantes vertes grâce à la photosynthèse, en présence de lumière solaire. Cependant, les activités humaines depuis le XVIIIᵉ ^siècle , notamment l'extraction et la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel, ont accru la concentration de CO₂ _{atmosphérique}.

Il est intéressant de noter qu'une augmentation de la concentration de CO₂ _dans l'atmosphère induit un effet de fertilisation carbonée (c'est-à-dire que les plantes vertes photosynthétisent davantage en réponse à une concentration accrue de CO₂ _dans l'atmosphère). Une part importante du puits de carbone terrestre actuel est attribuée à cette augmentation de la photosynthèse mondiale en réponse à la hausse du CO₂ _. Entre 1982 et 2020, la photosynthèse mondiale a augmenté d'environ 12 % en réponse à une augmentation de 17 % des concentrations mondiales de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, passant de 360 ​​ppm à 420 ppm^{^1,2}.

Il est clair que l'augmentation de la photosynthèse mondiale ne peut pas séquestrer la totalité des émissions anthropiques de carbone depuis le début de l'industrialisation. De ce fait, la concentration de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère _a augmenté d'environ 50 % au cours des deux derniers siècles, pour atteindre 422 ppm (en septembre 2024) ^³ , soit 150 % de sa valeur en 1750. Le dioxyde de carbone (CO₂ ₎ étant un important gaz à effet de serre, cette forte augmentation globale de sa concentration atmosphérique _a contribué au réchauffement climatique et aux changements climatiques.

Le changement climatique se manifeste par la fonte des glaces polaires et des glaciers, le réchauffement des océans, l'élévation du niveau de la mer, les inondations, les tempêtes catastrophiques, les sécheresses fréquentes et intenses, la pénurie d'eau, les vagues de chaleur, les incendies dévastateurs et d'autres phénomènes climatiques extrêmes. Il a de graves conséquences sur la vie et les moyens de subsistance des populations, d'où l'impératif de l'atténuer. Par conséquent, afin de limiter le réchauffement climatique à 1.5 °C d'ici la fin du siècle, la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques a reconnu la nécessité de réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre de 43 % d'ici à 2030 et a appelé les parties à abandonner progressivement les énergies fossiles pour atteindre la neutralité carbone d'ici à 2050.

Outre la réduction des émissions de carbone, l’action climatique peut également être soutenue par l’élimination du carbone de l’atmosphère. Toute amélioration de la capture du carbone atmosphérique serait utile.  

La photosynthèse marine, assurée par le phytoplancton, les laminaires et les algues planctoniques, est responsable d'environ la moitié du captage du carbone dans les océans. Il est suggéré que la biotechnologie des microalgues pourrait contribuer à ce captage par la photosynthèse. Lutter contre la déforestation par la plantation d'arbres et la restauration des forêts peut s'avérer très efficace pour atténuer le changement climatique. Une étude a montré que l'augmentation du couvert forestier mondial pourrait y contribuer de manière significative. Elle a démontré que la capacité de la canopée mondiale, dans le climat actuel, est de 4.4 milliards d'hectares, ce qui signifie qu'il serait possible de créer 0.9 milliard d'hectares supplémentaires de couvert forestier (soit une augmentation de 25 % de la superficie forestière) en excluant le couvert existant. Ce couvert supplémentaire, s'il était créé, permettrait de séquestrer et de stocker environ 205 gigatonnes de carbone, ce qui représente environ 25 % du stock actuel de carbone atmosphérique. La restauration des forêts à l'échelle mondiale est également impérative car, si le changement climatique se poursuit, il entraînerait une réduction d'environ 223 millions d'hectares de couvert forestier (principalement dans les zones tropicales) et une perte de biodiversité associée d'ici 2050^{^4,5}.

Plantation d'arbres dans la région arctique  

La région arctique désigne la partie septentrionale de la Terre située au-dessus de la latitude 66° 33′ N, dans le cercle polaire arctique. Une grande partie de cette région (environ 60 %) est occupée par l'océan Arctique recouvert de glace de mer. La masse continentale arctique est située autour des marges sud de l'océan Arctique qui abritent la toundra ou la forêt boréale du nord.  

Les forêts boréales (ou taïga) sont situées au sud du cercle polaire arctique et sont caractérisées par des forêts de conifères composées principalement de pins, d'épicéas et de mélèzes. Elles connaissent des hivers longs et froids et des étés courts et humides. On y trouve une prédominance d'arbres conifères (pins, épicéas et sapins) résistants au froid, à feuilles persistantes et à cônes, qui conservent leurs feuilles en forme d'aiguilles toute l'année. Comparées aux forêts tempérées et aux forêts tropicales humides, les forêts boréales ont une productivité primaire plus faible, une diversité d'espèces végétales moindre et une structure forestière en couches manquantes. En revanche, la toundra arctique est située au nord des forêts boréales dans les régions arctiques de l'hémisphère nord, où le sous-sol est gelé en permanence. Cette région est beaucoup plus froide, avec des températures moyennes hivernales et estivales de l'ordre de -34°C et de 3°C à 12°C respectivement. Le sous-sol est gelé en permanence (pergélisol), ce qui fait que les racines des plantes ne peuvent pas pénétrer profondément dans le sol et que les plantes sont proches du sol. La toundra présente une productivité primaire très faible, une faible diversité d’espèces et une courte saison de croissance de 10 semaines, pendant laquelle les plantes poussent rapidement en réponse à la longue lumière du jour.  

La croissance des arbres dans les régions arctiques est affectée par le pergélisol, car l'eau gelée sous la surface limite la croissance des racines profondes. La majeure partie de la toundra est recouverte de pergélisol continu, tandis que les forêts boréales existent dans des zones où il y a peu ou pas de pergélisol. Cependant, le pergélisol arctique n'est pas épargné.  

Avec le réchauffement du climat arctique (deux fois plus rapide que la moyenne mondiale), la fonte du pergélisol qui en résulte favoriserait la survie des jeunes plants d'arbres. La présence d'un couvert arbustif est positivement corrélée à la survie et à la croissance ultérieures de ces plants jusqu'à leur transformation en arbres. La composition des espèces et le fonctionnement des écosystèmes de la région évoluent rapidement. À mesure que le climat se réchauffe et que le pergélisol se dégrade, la végétation pourrait passer d'un Arctique dépourvu d'arbres à un Arctique dominé par les ^arbres⁶.

Une transition vers une végétation arborée dans les paysages arctiques permettrait-elle de réduire le CO₂ atmosphérique _grâce à une photosynthèse accrue et de contribuer à l'atténuation du changement climatique ? La région arctique pourrait-elle être envisagée pour le reboisement afin de capter le CO₂ atmosphérique _? Dans les deux cas, le pergélisol arctique devrait dégeler ou se dégrader au préalable pour permettre la croissance des arbres. Cependant, le dégel du pergélisol libère du méthane dans l'atmosphère, un puissant gaz à effet de serre qui contribue à l'aggravation du réchauffement climatique. Les émissions de méthane provenant du pergélisol sont également à l'origine de gigantesques incendies de forêt dans la région.

Concernant la stratégie d'élimination du CO₂ atmosphérique _par photosynthèse via le reboisement ou la plantation d'arbres dans la région arctique et l'atténuation conséquente du réchauffement et des changements climatiques, les chercheurs⁷ ^ont conclu que cette approche était inadaptée à la région et contre-productive pour la lutte contre le changement climatique. En effet, la couverture arborée réduit l'albédo (ou réflexion de la lumière solaire) et accroît l'obscurité de la surface, ce qui entraîne un réchauffement net, les arbres absorbant davantage de chaleur solaire que la neige. De plus, les activités de plantation d'arbres perturbent le stock de carbone des sols arctiques, qui en stockent davantage que toutes les plantes terrestres réunies.

Par conséquent, l'approche d'atténuation du changement climatique ne doit pas nécessairement être axée sur le carbone. Le changement climatique concerne le bilan énergétique de la Terre (net de l'énergie solaire restant dans l'atmosphère et de l'énergie solaire quittant l'atmosphère). Les gaz à effet de serre déterminent la quantité de chaleur retenue dans l'atmosphère terrestre. Dans les régions arctiques à hautes latitudes, l'effet d'albédo (c'est-à-dire la réflexion de la lumière solaire vers l'espace sans qu'elle soit convertie en chaleur) est plus important (que le stockage atmosphérique du carbone) pour le bilan énergétique total. Par conséquent, l'objectif global de ralentissement du changement climatique nécessite une approche holistique.  

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Références:  

1. Keenan, TF, et al. Une contrainte sur la croissance historique de la photosynthèse mondiale en raison de l'augmentation du CO2. Nat. Clim. Chang. 13, 1376–1381 (2023). DOI : https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Berkeley Lab. News – Les plantes nous permettent de ralentir le changement climatique, mais pas suffisamment pour l’arrêter. Disponible sur https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. NASA. Dioxyde de carbone. Disponible sur https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Bastin, Jean-François et al. 2019. Le potentiel mondial de restauration des arbres. Science. 5 juillet 2019. Vol 365, numéro 6448 pp. 76-79. DOI : https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Chazdon R. et Brancalion P., 2019. La restauration des forêts comme moyen d'atteindre de nombreuses fins. Science. 5 juillet 2019 Vol 365, numéro 6448 pp. 24-25. DOI : https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. et al. Les arbustes et le pergélisol dégradé ouvrent la voie à l'établissement d'arbres dans les tourbières subarctiques. Écosystèmes 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC et al. La plantation d'arbres n'est pas une solution climatique aux hautes latitudes nordiques. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

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