Les premières floraisons de certaines des fleurs de cerisier emblématiques de Washington DC cette année ont suscité une vague de questions : les arbres communiquaient-ils une sensibilité au changement climatique ?
Alors que les scientifiques essaient de comprendre l’effet du climat sur les arbres, les progrès de la technologie d’imagerie les aident à voir à la fois l’ensemble de la forêt et chaque arbre individuel. Les images haute résolution prises par des cubesats – de petits appareils de la taille d’une boîte à chaussures lancés en orbite terrestre basse – aident les scientifiques de l’environnement à effectuer des mesures plus précises sur la réponse des arbres au réchauffement climatique.
Avec l’imagerie cubesat, une nouvelle recherche du professeur Michael Alonzo, professeur adjoint de sciences de l’environnement au Collège des arts et des sciences de l’Université américaine, soulève des questions sur le rôle de la chaleur dans le début précoce des saisons de croissance des forêts urbaines.
L’article est publié dans la revue Science de l’environnement total.
Selon les résultats, la chaleur urbaine peut ne pas faire progresser le «verdissement» ou l’émergence saisonnière des feuilles de la végétation, autant qu’on le pensait auparavant. En effet, les scientifiques se sont appuyés sur des images pixélisées provenant de satellites à résolution modérée, et le mélange de plantes, d’herbes et d’arbres dans chaque pixel donnait l’impression que les canopées des arbres dans les villes verdissaient plus tôt.
« Si nous voulons savoir si une espèce ou une plante donnée modifie ses événements de cycle de vie en raison du réchauffement, nous devons faire un meilleur travail en zoomant sur les individus et comment ils interagissent avec leur environnement », a déclaré Alonzo.
L’étude de l’effet d’îlot de chaleur urbain donne aux scientifiques un aperçu de la façon dont le réchauffement climatique pourrait affecter la végétation dans les zones non urbaines. L’effet d’îlot de chaleur urbain se produit lorsque des surfaces imperméables emprisonnent et diffusent de la chaleur et font augmenter les températures de la ville de 2 à 3 degrés de plus que les zones non urbaines.
Grâce à la technologie satellitaire, les scientifiques étudient de vastes étendues d’arbres et leurs saisons de croissance. Cela a conduit à des conclusions selon lesquelles les arbres des villes verdissent plus tôt et perdent leurs feuilles plus tard par rapport à ceux des zones rurales et naturelles. Les scientifiques attribuent en grande partie les saisons de croissance plus longues à la chaleur. Le travail d’Alonzo avec des images de cubesats remet cela en question.
« De nombreuses recherches se concentrent sur l’urbanisation et l’effet d’îlot de chaleur urbain comme raison des saisons de croissance plus longues », a déclaré Alonzo. « La chaleur urbaine joue un rôle, mais nous exagérons peut-être son importance. »
Marchez dans n’importe quelle ville, même pour une courte promenade, et vous verrez une végétation complexe et variée : les arbres cultivés, les arbustes et le gazon dans les zones hautement gérées se mélangent étroitement et sont entrecoupés de végétation naturelle et de surface imperméable. Les images pixélisées ne permettent pas aux scientifiques d’étudier individuellement toutes ces différentes espèces, et la technologie ne fournit pas non plus d’images au quotidien. L’imagerie Cubesat permet aux scientifiques de surveiller les changements continus, tels que la façon dont les feuilles se développent jour après jour lorsque la saison de croissance commence.
Alonzo et ses collègues ont téléchargé des images cubesat – pour les saisons de croissance de 2018 à 2020 – couvrant plus de 10 000 cimes d’arbres dans les rues de Washington, DC, dans un échantillon comprenant 29 espèces d’arbres à feuilles larges et à feuilles mortes.
En rassemblant des centaines d’images prises presque chaque jour, ils ont surveillé le moment du verdissement au printemps et de la perte de feuilles à l’automne pour chaque arbre, et ont analysé dans quelle mesure la durée de la saison de croissance d’un arbre pouvait être attribuée à son espèce, et comment beaucoup à son emplacement de plantation. Ils ont également examiné comment d’autres facteurs du site tels que la température de l’air et la couverture de surface imperméable ont influencé ces horaires, en utilisant d’autres données disponibles.
Alonzo conclut que comprendre comment la composition des espèces varie entre les zones rurales et urbaines est essentiel pour améliorer les modèles de la façon dont les arbres et autres types de végétation réagissent à la chaleur. Bien que l’étude ait été menée sur des arbres à DC, Alonzo a déclaré que les résultats s’appliquent à d’autres zones urbaines et non urbaines, et à différents types d’arbres.
Alors que les cubesats sont souvent associés à la NASA ou à l’industrie spatiale privée, Alonzo fait partie d’un petit groupe émergent de scientifiques qui étudient les arbres à l’aide de ses images. Il utilise de nombreux outils dans ses analyses de la santé des arbres, notamment des drones, des satellites et la traversée de DC via son vélo ou sa voiture pour recueillir des relevés de température de l’air. Ces outils se marient bien avec les cubesats alors que les scientifiques adoptent de nouvelles méthodes pour cartographier et surveiller les écosystèmes, a déclaré Alonzo.
À l’avenir, Alonzo collaborera avec des professeurs de l’École de service international pour utiliser l’imagerie cubesat afin de surveiller les changements dans l’activité agricole au Nigeria et les changements forestiers en Haïti.
Plus d’information:
Michael Alonzo et al, la composition de la canopée entraîne la variabilité de la durée de la saison de croissance urbaine plus que l’effet d’îlot de chaleur, Science de l’environnement total (2023). DOI : 10.1016/j.scitotenv.2023.163818