La mission GEDI de la NASA a franchi une étape importante avec la publication de son tout dernier produit de données, qui fournit la première estimation quasi mondiale de la biomasse forestière aérienne et du carbone qu’elle stocke, comblant ainsi une lacune majeure dans la recherche sur le climat.
Les données permettent des recherches sur l’évolution des forêts de la Terre, sur le rôle qu’elles jouent dans l’atténuation du changement climatique et sur les impacts régionaux et mondiaux de la plantation et de l’abattage d’arbres.
Grâce au nouveau produit de données de GEDI, l’enquête sur la dynamique des écosystèmes mondiaux, les chercheurs sur les écosystèmes et le climat peuvent rapidement localiser leurs régions d’intérêt et étudier la structure forestière et la teneur en carbone avec une plus grande précision que par le passé.
La nouvelle version du produit de biomasse intervient alors que GEDI est dans le cadre d’une extension de mission d’un an et représente l’aboutissement d’avancées critiques dans la recherche spatiale sur le lidar (un type de laser).
Compter le carbone dans les forêts de la Terre
GEDI est un instrument lidar haute résolution conçu spécifiquement pour mesurer la végétation. De son point de vue à bord de la Station spatiale internationale, GEDI fait rebondir rapidement des impulsions laser sur les arbres et les arbustes ci-dessous pour créer des cartes 3D détaillées des forêts et des formations terrestres. Le produit de données qui en résulte, traité et quadrillé à une résolution de 1 km (0,39 mile carré), permet aux chercheurs d’étudier des questions sur les écosystèmes forestiers, les habitats des animaux, la teneur en carbone et les changements climatiques.
Au cours de ses trois premières années en orbite, GEDI a capturé des milliards de mesures entre 51,6 degrés de latitude nord et sud (environ les latitudes de Londres et des îles Falkland, respectivement).
Le nouveau produit de données combine les données de GEDI avec des lidars aéroportés et terrestres pour construire une carte mondiale de la biomasse qui révèle la quantité de végétation contenue dans une zone.
Le Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) est un instrument lidar à forme d’onde complète qui produit des observations détaillées de la structure tridimensionnelle de la surface de la Terre. GEDI mesure avec précision la hauteur de la canopée forestière, la structure verticale de la canopée et l’élévation de la surface, ce qui améliore notre compréhension des processus mondiaux du cycle du carbone et de l’eau, de la biodiversité et de l’habitat. Crédit : NASA
« Une grande zone d’incertitude est que nous ne savons pas combien de carbone est stocké dans les forêts de la Terre », a déclaré Ralph Dubayah, chercheur principal du GEDI et professeur de sciences géographiques à l’Université du Maryland. Les arbres puisent le carbone de l’atmosphère pour alimenter leur croissance. Mais les scientifiques doivent savoir combien de carbone les forêts stockent afin de pouvoir prédire la quantité qui sera libérée par la déforestation ou les incendies de forêt. Environ la moitié de la biomasse végétale est composée de carbone.
Le nouveau produit de GEDI n’est pas le premier produit mondial de la biomasse, mais il est le premier à inclure une incertitude bien décrite pour ses estimations à l’aide de modèles statistiques avancés. Cela signifie que les estimations de biomasse de GEDI donnent également une idée de la précision de ces mesures. « C’est-à-dire que pour chaque estimation d’un kilomètre de la biomasse moyenne, la mission sait à quel point cette estimation est fiable », a déclaré Dubayah.
L’équipe GEDI a comparé leurs résultats aux inventaires forestiers de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture et des données d’inventaire et d’analyse des forêts du Service forestier des États-Unis, et a constaté que les estimations de biomasse de GEDI se comparaient favorablement aux deux. Les cas où le produit GEDI différait des inventaires mettent en évidence des opportunités d’étude et d’étalonnage plus poussées.
« Nous pouvons appliquer ce cadre pour estimer la biomasse de pays entiers – par exemple, de nombreux pays des régions pantropicales n’ont pas d’inventaires forestiers nationaux », a déclaré John Armston, responsable de la validation et de l’étalonnage du GEDI et professeur de recherche associé au Université du Maryland. « Nous avons maintenant les moyens de fournir une estimation de la biomasse aérienne avec une incertitude connue qui peut être utilisée pour soutenir les rapports sur le climat et un large éventail d’applications. »
Dans de nombreux pays du monde, a déclaré Armston, il existe un grand intérêt à utiliser GEDI pour examiner les définitions des forêts et des terres boisées pour la surveillance du carbone, mais aussi pour caractériser la structure de l’écosystème pour les évaluations de la biodiversité.
« Résoudre la structure des différents écosystèmes forestiers et boisés avec beaucoup plus de certitude bénéficiera non seulement à l’estimation des stocks de carbone, mais également à notre compréhension de leur état écologique et de l’impact des différentes pratiques de gestion des terres », a-t-il déclaré.
Jeter les bases des futures missions
L’équipe continuera à affiner ses estimations de la biomasse à l’avenir et a prolongé la mission jusqu’en janvier 2023, ce qui donne le temps de collecter encore plus de données. De plus, la Station spatiale internationale a récemment ajusté son orbite de 262 miles (421 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre à environ 258 miles (417 kilomètres). L’orbite inférieure permettra à GEDI d’avoir une couverture plus uniforme, ce qui signifie moins de lacunes dans ses données d’est en ouest, donnant à la mission une vue plus complète des forêts tempérées et tropicales de la Terre.
« Grâce à la capacité de GEDI à collecter des données jusqu’en 2023, nous nous rapprochons de la collecte de données en même temps que la prochaine génération de missions lidar et radar, comme NISAR (NASA-ISRO SAR, lancement en 2024) » a déclaré Laura Duncanson, professeure adjointe à l’Université du Maryland et l’une des chercheuses scientifiques du GEDI. « A terme, les meilleurs produits ne seront pas uniquement basés sur GEDI, mais sur une combinaison de sources de données satellitaires. »