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16 octobre 2019

Compter les arbres pour mieux comprendre l’interaction entre les forêts et le climat

Thomas Crowther, biologiste à l’école polytechnique de Zurich (ETH), a fait les comptes : il y a assez de place sur Terre pour planter 1 200 milliards d'arbres. De quoi absorber 200 gigatonnes de carbone et contribuer à ralentir le changement climatique.

Cette affirmation, fondée sur des chiffres publiés dans Science*, est née des milliers d'observations individuelles associées à des conclusions à grande échelle réalisées par Thomas Crowther et ses collègues. Ils ont recensé les arbres du monde (3 000 milliards).
 
Lorsqu’en 2012 Thomas Crowther commence un post-doctorat dans le laboratoire de Mark Bradford, écologiste des sols et des écosystèmes à Yale, l’imagerie satellitaire fournit alors les meilleures estimations. Seul hic : les satellites ne savent pas ce qui se passe sous la canopée**. Thomas Crowther décide alors de rechercher des données au sol, à partir d’un comptage des arbres grandeur nature.
 
Après avoir convaincu plusieurs scientifiques de partager leurs travaux, il réunit des données couvrant environ 430 000 hectares. Avec son collègue Henry Glick, un data scientiste, il examine l'imagerie satellitaire de cette superficie et effectue des millions de comparaisons entre les deux ensembles de données - terrestre et satellite. Cela grâce à l’apprentissage automatique***, qui a permis de trouver des corrélations répétables, lesquelles seraient autrement passées inaperçues. Le duo utilise les images satellites pour extrapoler le nombre d'arbres dans des zones dépourvues d’inventaires corrects au sol. Ainsi, les données des forêts du Canada et du nord de l'Europe servent à estimer la quantité d'arbres qu’abritent les régions les plus reculées de Russie***.
 
Au final, l’équipe met au point en 2015 le premier modèle global de densité d'arbres — et son chiffrage de trois mille milliards d'arbres, acceptant une marge d’erreur entre 1 et 10 milliards. Les différentes cartes élaborées par le laboratoire s’appuient sur un million de données au sol. Celles-ci sont croisées pour mieux comprendre leur connexion aux données mondiales provenant de sources telles que les satellites et les échantillons au sol. Cela nécessite des connaissances non seulement en écologie, mais également en télédétection et data science. « Il faut cinq experts différents tout au long de ce processus », déclare Thomas Crowther.
 
L’équipe a ainsi su transformer l'écologie en une discipline globale capable d’affiner les modèles climatiques, de révéler comment la planète réagit au changement climatique et de donner des pistes pour la restaurer.
https://www.nature.com/articles/d41586-019-02846-4 
 

* The global tree restoration potential, Jean-Francois Bastin, Yelena Finegold, Claude Garcia, Danilo Mollicone, Marcelo Rezende, Devin Routh, Constantin M. Zohner, Thomas W. Crowther - Science - 05 Jul 2019: Vol. 365, Issue 6448, pp. 76-79 https://science.sciencemag.org/content/365/6448/76

 
**La canopée est l'étage supérieur des forêts, en contact direct avec l'atmosphère et les rayons du soleil. Cette zone souvent difficile d'accès est riche en biodiversité.
 
*** L’apprentissage automatique (ou Machine Learning) est une forme d’intelligence artificielle qui permet aux ordinateurs d’apprendre sans avoir été programmés explicitement à cet effet. Cette méthode d’analyse de données automatise le développement de modèle analytique
 
****La moitié du potentiel de reforestation se situe dans six pays seulement : Russie (151 millions d'hectares), États-Unis (103 millions), Canada (78 millions), Australie (58 millions), Brésil (49,7 millions d'hectares) et la Chine (40,2 millions d'hectares).

© Vladimir Smirnov_TASS_Sipa USA_SIPA