Comment des conditions météorologiques exceptionnelles brunissent les forêts européennes

L’augmentation de la chaleur et de la sécheresse estivales affecte les forêts européennes – certaines années, les arbres brunissent prématurément et certains commencent même à dépérir. Des chercheurs de l’ETH Zurich et du WSL montrent comment des conditions météorologiques exceptionnelles sur plusieurs années brunissent les forêts.

C’était comme si l’automne était arrivé en juillet. Quiconque se promenait dans les forêts suisses ou allemandes à l’été 2018 pouvait littéralement voir comment le temps chaud et sec en Europe centrale affectait les arbres. Les épicéas et les hêtres, en particulier, ont flétri prématurément, leurs feuilles et leurs aiguilles brunissant, avec des peuplements forestiers entiers soumis à un stress constant. En région méditerranéenne, de tels phénomènes de grande ampleur se sont déjà produits à plusieurs reprises depuis 2003.

Des chercheurs de l’ETH Zurich ont maintenant examiné systématiquement tous les événements de faible verdeur dans les forêts tempérées et méditerranéennes d’Europe au cours des 21 dernières années (2002-2022). L’étude qui en résulte, qu’ils ont réalisée avec des collègues de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), vient d’être publiée dans la revue Biogéosciences.

Browning a atteint des niveaux records l’été dernier

Dans leurs efforts pour étudier le brunissement des forêts à travers l’Europe, les chercheurs ont utilisé des données satellitaires à haute résolution pour identifier les événements de réduction à grande échelle de la verdeur des forêts en été. La verdeur réduite est un signe de vitalité et de stress réduits dans les forêts et est également utilisée comme indicateur du dépérissement des forêts.

Les résultats confirment les observations précédentes : le brunissement estival s’est répandu dans toute l’Europe. Les forêts d’Europe centrale (tempérées) ont subi un brunissement particulièrement important ces dernières années. La région méditerranéenne a connu des événements majeurs dès le début des années 2000.

Dans leur analyse, les chercheurs ont également quantifié pour la première fois l’été record de 2022 et son impact sur les forêts européennes : au cours de l’été le plus chaud depuis le début des enregistrements, l’Europe a connu son brunissement le plus étendu à ce jour, couvrant 37 % des régions forestières tempérées et méditerranéennes. « Bien plus que tout autre événement au cours des deux dernières décennies », déclare Mauro Hermann, doctorant en dynamique atmosphérique sous la direction du professeur Heini Wernli et auteur principal de l’étude.

A la recherche d’une histoire commune

Ce n’était pas vraiment l’objectif que poursuivait l’équipe ETH-WSL. « Nous voulions comprendre comment le temps affecte les forêts sur une grande surface pendant plusieurs saisons », explique Heini Wernli, professeur à l’ETH de physique atmosphérique, qui a dirigé l’étude. Le rôle central de la sécheresse était clair. « Cependant, le lien entre les forêts et la météo est bien plus complexe qu’il n’y paraît à première vue », explique Wernli.

« Toutes les périodes sèches, même si elles sont intenses et persistantes, ne font pas brunir immédiatement les forêts », ajoute Hermann, faisant référence à « l’effet d’héritage » que l’on observe dans nos forêts depuis plusieurs années. La capacité des arbres à survivre à la chaleur et à la sécheresse dépend non seulement des conditions météorologiques actuelles, mais aussi de celles des mois ou des années précédentes.

C’est l’une des raisons pour lesquelles les chercheurs étaient particulièrement désireux d’examiner l’histoire météorologique des événements de faible vert. Ils visaient à identifier les modèles météorologiques caractéristiques qui ont précédé plusieurs des événements étudiés.

Précurseurs spécifiques identifiés

Les chercheurs ont en effet trouvé des signaux météorologiques caractéristiques qui se sont produits bien avant les événements, dans une sorte de précurseur du brunissement avec certaines spécificités pour l’Europe centrale et la région méditerranéenne. « En général, nous constatons que des périodes avec peu de précipitations se produisent avec une fréquence inhabituelle sur deux ou trois ans avant les événements », explique Hermann.

L’augmentation des périodes sèches avec un net déficit de précipitations sur au moins deux ans avant les événements sont les précurseurs météorologiques les plus visibles dans les deux zones. Dans la région méditerranéenne, les périodes sèches fréquentes peuvent même remonter jusqu’à trois ans. D’autres signaux incluent des périodes fréquentes de températures élevées pendant au moins deux ans dans la zone tempérée. Hermann ajoute: « Avant la faible verdure des forêts en Europe centrale, nous observions généralement deux étés secs et chauds d’affilée. »

Fardeau des années précédentes confirmé

Les conclusions des chercheurs sont corroborées par des exemples tirés des 21 années d’enquête. L’été 2003, très chaud et sec dans une grande partie de l’Europe, n’a guère laissé de traces à grande échelle sur la couleur des forêts. Depuis 2018, cependant, l’Europe a connu des sécheresses répétées à grande échelle et des températures élevées, entraînant plusieurs cas de brunissement important.

« Une conclusion particulière de l’étude est que les signaux météorologiques identifiés indiquent les conséquences de la sécheresse des années précédentes et sous-tendent ainsi l’effet d’héritage », note Hermann. Cela signifie qu’un seul été chaud et sec n’entraîne généralement pas immédiatement une réduction de la verdure de la forêt, mais peut contribuer à retardement à de futurs événements de faible verdure.

Des précurseurs, pas des prédictions

Ces signaux précurseurs permettront-ils aux scientifiques de prédire le stress hydrique et le brunissement des forêts à l’avenir ? Les chercheurs sont prudents : « Nous avons analysé les événements rétrospectivement, mais nous n’avons pas examiné leur prévisibilité », explique Hermann. Le fait que le stress dû à la sécheresse favorise également indirectement la faible verdeur des forêts en favorisant les infestations de scolytes et de champignons ainsi que les incendies de forêt rend les prévisions généralement difficiles.

Thomas Wohlgemuth, responsable de l’unité de recherche Forest Dynamics au WSL et co-auteur de l’étude, pense que les prévisions basées uniquement sur les données météorologiques sont irréalistes. L’écologiste forestier croit cependant que la nouvelle compréhension du processus conduira à de meilleurs modèles forestiers et aidera à la prévention par la gestion forestière. « Une surveillance ciblée des conditions météorologiques sur plusieurs saisons pourrait fournir des informations précieuses pour savoir si une décoloration prématurée des feuilles est susceptible de se produire l’été suivant », dit-il.