Un meilleur chiffrage des stocks de carbone des arbres d’Afrique subsaharienne

Les arbres situés dans les zones sèches d’Afrique subsaharienne représentent non seulement un stock de carbone, mais fournissent également des services écosystémiques précieux. Ils participent en effet à la protection des sols contre l’érosion, les fertilisent, apportent de l’ombrage aux cultures arboricoles, et peuvent aussi servir de bois d’œuvre et de chauffage aux populations locales. Étant donné qu’ils sont très dispersés, leur étude à grande échelle est difficile. Des scientifiques de la Nasa et de l’université de Copenhague, avec la participation de ceux de l’INRAE, du CEA et du CNRS, ont développé une nouvelle méthode de comptage et de caractérisation de ces arbres. Leur travail de recherche a été publié dans Nature et permet de mieux comprendre le rôle de ces arbres dans la protection écologique, l’atténuation du changement climatique et la restauration de ces écosystèmes.

Les chercheurs ont utilisé des images satellitaires de haute résolution (50 cm) ainsi que des enquêtes sur le terrain réalisées à l’échelle de la parcelle pour mener à bien leur étude. Et grâce à l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle, ils sont parvenus à identifier et à caractériser chaque arbre un à un. Le modèle d’apprentissage automatique a d’abord été entraîné sur près de 90 000 arbres qui ont chacun fait l’objet d’une identification et une délimitation manuelle. Puis il a été capable d’identifier chaque arbre dont la cime verte est supérieure à 3 m² sur plus de 320 000 images satellites et d’observer leurs caractéristiques : hauteur, surface de la couronne, biomasse… Même les arbres groupés ont ainsi pu être identifiés de manière individuelle.

Au final, plus de 9,9 milliards d’arbres ont été comptabilisés sur une surface de près de 10 millions de km². Des équations allométriques ont ensuite été utilisées pour estimer les stocks de carbone correspondant aux masses sèches du feuillage, du bois et des racines de chaque arbre. Résultat, les stocks s’élèvent en moyenne à 63 kg pour chaque arbre situé dans la zone aride, et à 98 kg pour ceux implantés dans la zone subhumide, qui est dotée d’un climat intermédiaire entre semi-aride et humide.

Observer en temps quasi réel l’évolution de ces arbres

Au total, les stocks de carbone ont été chiffrés à 0,84 milliard de tonnes dans cette région d’Afrique subsaharienne qui s’étend au nord de l’équateur. Un chiffre qui apparaît faible au regard de la plupart des précédentes estimations réalisées par des modèles utilisés dans le cadre de simulations sur le climat. L’étude démontre que ces derniers ont tendance à surestimer les stocks de carbone des arbres isolés en zones arides. Cette surestimation pourrait s’expliquer, entre autres, par le fait qu’ils considèrent des groupes d’arbres comme étant équivalent à des forêts denses.

La prochaine étape de ce travail de recherche va consister à ajouter une dimension temporelle à cette cartographie pour observer l’impact des sécheresses et des politiques de restauration entreprises sur l’évolution individuelle de ces arbres. « Une résolution spatiale élevée est la clé de l’amélioration des inventaires d’arbres dans les zones arides, écrivent les auteurs de cette étude. La disponibilité toujours croissante d’images satellitaires rendra réalistes, en temps quasi réel, les évaluations à l’échelle continentale des réservoirs de carbone et de la dynamique au niveau de chaque arbre. Cela sera essentiel pour développer des programmes solides de gestion des terres arides nécessaires pour atteindre les objectifs de développement durable des Nations Unies. Notre article est une étape dans ce processus. »

Pour Jean-Pierre Wigneron, chercheur à l’INRAE et coauteur de l’article : « cette étude est exceptionnelle, car elle est pionnière dans un type d’approche qui va révolutionner le suivi des arbres et des forêts à l’échelle de notre planète : à court terme, il va devenir possible de cartographier les arbres de la planète depuis le centre de l’Amazonie jusqu’à nos cours d’école. Beaucoup de champs d’applications vont devenir beaucoup plus efficaces et précis : suivi des stocks de carbone, biodiversité, monitoring des coupes, protection vis-à-vis des dégradations forestières illégales, etc., en temps quasi réel. »