Mieux quantifier les émissions d’isoprène grâce à la télédétection de la couverture du sol

Composition chimique et climat
L'isoprène est principalement émis par le feuillage des plantes et environ 80% de ses émissions mondiales se produisent dans les tropiques où les températures et les flux de rayonnement élevés, ainsi que la présence de feuillus favorisent son rejet. Les inventaires actuels d'isoprène sont généralement basés sur des cartes de végétation qui sont soit modélisées et dynamiques, soit basées sur des observations satellites mais statiques. Mais la forte augmentation de l’occupation des sols au cours des dernières décennies a entraîné d’importantes déforestations, en particulier dans les forêts tropicales, qui ne sont pas prises en compte dans les modèles. Nous présentons les premiers inventaires d'isoprène basés sur la télédetection de la couverture du sol.

Parmi les composés organiques volatils biogéniques (COVB), l'isoprène est de loin le plus important en termes d'émission globale et d'impact atmosphérique. Comme il est principalement émis par la végétation terrestre, les arbres étant les principaux contributeurs, son émission dépend fortement de la couverture du sol.

Quel est l'impact des changements de couverture du sol sur les émissions de COVB?

Les observations satellitaires pourraient aider à répondre à cette question et à mieux rendre compte des pratiques d’occupation du sol (conversion des forêts en cultures ou pâturages, exploitation forestière et urbanisation).

Trois jeux de données satellitaires globaux de couverture du sol ont été utilisés pour évaluer cet impact de ces dernières années. Ces jeux de données sont basés sur les produits MODIS, ESA CCI-LC et le jeu de données MODIS modifié pour correspondre aux distributions du couvert arboré de la base de données du Global Forest Watch (GFWMOD). Ces représentations du couvert arboré par télédétection ont également été comparées aux inventaires nationaux de la base de données forestière FAO 2020 (FAOSTAT).

Des inventaires d’émissions d'isoprène obtenus sur base de cartes annuelles de couverture végétale par satellites pour la période 2001-2016 ont été générés à l'aide du modèle d'émission biogénique MEGAN.

Notre étude a montré que :

  •  
  • de grandes disparités sont observées entre les jeux de données sur la couverture du sol en termes de couvert arboré global (30-50 Mkm²) et leurs tendances (de -0,26 à +0,03 % an-1);
  • les tendances à la hausse de la superficie forestière rapportées par certains inventaires nationaux (par exemple, aux États-Unis et en Chine) ne sont pas corroborées par les données satellites (Fig. 1);
  • l’impact global des changements du couvert végétal a pour effet d’atténuer les fortes tendances positives des émissions d'isoprène (0,94 % an-1) induites par les paramètres météorologiques, principalement la température et le rayonnement solaire;
  • les réductions les plus fortes des tendances mondiales des émissions d'isoprène (0,33% an-1) ont été obtenues en utilisant la base de données GFWMOD qui présente des tendances négatives du couvert arboré (Fig. 2), en particulier sous les tropiques;
  • la simulation utilisant GFWMOD a conduit à une meilleure concordance avec les tendances OMI HCHO télédétectées sur plusieurs régions forestières.

 

Référence

Opacka, B., Müller, J.-F., Stavrakou, T., Bauwens, M., Sindelarova, K., Markova, J. and Guenther, A.B. Global and regional impacts of land cover changes on isoprene emissions derived from spaceborne data and the MEGAN model [manuscript submitted for publication].

Tendance totale nette de la couverture arborée
Figure 1 : Tendance totale nette de la couverture arborée (en km² an-1) dans cinq grands pays d’après les jeux de données obtenus par télédétection (MODIS, ESA, GFWMOD) et les inventaires nationaux (FAOSTAT) pour 2001-2016.
Distribution spatiale de la tendance linéaire nette
Figure 2 : Distribution spatiale de la tendance linéaire nette (changement de la fraction de couverture par an) du couvert arboré pour 2001-2016 dans GFWMOD. Le changement de fraction par an est calculé en divisant les tendances du couvert arboré dans chaque cellule de la grille exprimée en km² an-1 par l’aire de la cellule correspondante.