Les impacts biophysiques du verdissement de la terre peuvent considérablement atténuer le réchauffement régional de la température de la surface des terres

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 121 (2023) Citer cet article

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Le changement de végétation peut modifier le bilan énergétique de surface et affecter par la suite le climat local. Cet impact biophysique a été bien étudié dans les cas de reboisement, mais le signe et l'ampleur du verdissement persistant de la terre restent controversés. Sur la base d'observations de télédétection à long terme, nous quantifions l'impact unidirectionnel du verdissement de la végétation sur la température radiométrique de surface sur la période 2001-2018. Ici, nous montrons une réponse globale à la température négative avec une grande variabilité spatiale et saisonnière. La couverture neigeuse, la verdure de la végétation et le rayonnement à ondes courtes sont les principaux facteurs déterminants de la sensibilité à la température en régulant la dominance relative des processus radiatifs et non radiatifs. Combiné à la tendance au verdissement observée, nous constatons un refroidissement global de −0,018 K/décennie, ce qui ralentit 4,6 ± 3,2 % du réchauffement climatique. Au niveau régional, cet effet de refroidissement peut compenser 39,4 ± 13,9 % et 19,0 ± 8,2 % du réchauffement correspondant en Inde et en Chine. Ces résultats soulignent la nécessité de prendre en compte cet effet climatique biophysique lié à la végétation lors de l’élaboration des stratégies locales d’adaptation au climat.

Selon les observations satellitaires, la Terre connaît un verdissement généralisé de la végétation depuis les années 1980, principalement en raison du changement climatique à grande échelle et des effets fertilisants du CO21,2. Un tel verdissement pourrait atténuer le réchauffement climatique en déclenchant une rétroaction biochimique négative sur le système climatique, qui fait référence à l'augmentation de l'élimination du CO2 de l'atmosphère par le processus de photosynthèse de la végétation3,4,5. Parallèlement, le verdissement de la terre pourrait également modifier les propriétés biophysiques de la surface, notamment la diminution de l'albédo (renforçant l'absorption du rayonnement à ondes courtes, connu sous le nom de processus radiatif) et la diminution de la résistance aérodynamique ou de surface (renforçant l'efficacité de l'évaporation de l'eau ou de la convection thermique entre les sols). surface terrestre et atmosphère, connu sous le nom de processus non radiatif), affectant ainsi la température locale6,7,8. Ces rétroactions biophysiques pourraient intensifier, compenser ou même inverser la force biochimique contre le réchauffement climatique et ont donc attiré beaucoup d'attention ces dernières années9,10,11.

De nombreux efforts ont été consacrés à la quantification de l'effet biophysique sur le climat de la conversion des types de végétation, une situation courante dans les changements d'utilisation des terres/couverture des terres (LULCC), comme la déforestation/boisement (des forêts vers d'autres types de végétation), les incendies de forêt (des forêts vers des terres arides). et remise en état (autre végétation sur les terres cultivées)12,13,14,15,16,17. Cependant, ces cas extrêmes de changement de type de végétation ne se produisent que dans des régions spécifiques. L’analyse de l’effet sur la température d’un verdissement persistant et généralisé de la terre peut être plus constructive pour concevoir de meilleures stratégies d’atténuation du changement climatique ou des politiques d’adaptation à différentes échelles.

Les observations par télédétection et les modèles du système terrestre (ESM) fournissent des outils pour explorer l’impact climatique d’un verdissement généralisé2. En raison de l'incertitude des processus physiques sous-jacents, des schémas de paramétrage et des données d'entrée, les modèles ont des lacunes dans la reproduction du processus de répartition de l'énergie des surfaces de végétation, ce qui entraîne des résultats biaisés18,19. Pendant ce temps, il est difficile de démêler le signal unidirectionnel du verdissement de la végétation affectant le climat local de l’indice de végétation satellite co-évolué et des observations de température20,21. Par conséquent, les études antérieures restent débattues en termes de signe et d’ampleur des réponses de la température au verdissement de la terre20,22.

Cette étude vise à fournir de solides contraintes d'observation sur les impacts biophysiques du verdissement sur la température locale. À cette fin, nous évaluons la réponse potentielle de la température à la variation de verdure à travers le monde de 2001 à 2018 en utilisant la température de la surface terrestre (LST) et l'indice de surface foliaire (LAI) dérivés des satellites comme variables de diagnostic. En raison de l'effet bidirectionnel complexe entre la croissance de la végétation et la variation de température, une stratégie de fenêtre mobile spatiale inspirée de l'approche « espace-temps » est mise en œuvre pour exclure l'impact des signaux climatiques à long terme sur la croissance de la végétation et acquérir la sensibilité du LST à LAI23,24. Ensuite, la sensibilité dérivée du LST est discutée pour différentes conditions climatiques et types de végétation à des échelles annuelles et saisonnières. De plus, nous décomposons cette sensibilité en contributions des rétroactions climatiques non radiatives, radiatives et indirectes afin d’analyser plus en détail les facteurs déterminants6. Enfin, les données LAI observées sur la période d’étude sont combinées avec des cartes de sensibilité LST pour explorer l’effet climatique lié au verdissement. Ce signal estimé est ensuite comparé à la variation historique de température observée pour évaluer les avantages climatiques potentiels du verdissement à l’échelle mondiale et régionale.