Les données sur la «transpiration» des plantes pourraient aider à prédire la gravité des incendies de forêt

Une nouvelle étude utilise les données de l’instrument ECOSTRESS à bord de la station spatiale pour mieux comprendre pourquoi certaines parties d’un feu de forêt brûlent plus intensément que d’autres.

Même dans la Californie frappée par la sécheresse, toutes les régions ne sont pas confrontées au même degré de risque d’incendie de forêt. Une étude récente présentant des données de la mission ECOSTRESS de la NASA a révélé des relations entre l’intensité d’un feu de forêt et le stress hydrique des plantes mesuré dans les mois précédant l’incendie. Les corrélations n’étaient pas seulement une question de plantes sèches brûlant plus que de plantes hydratées ; certaines zones où la végétation avait suffisamment d’eau brûlaient plus sévèrement, peut-être parce que les incendies avaient plus de combustible à consommer.

La recherche, dirigée par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, s’appuie sur les données d’utilisation de l’eau par les plantes collectées par ECOSTRESS, abréviation de l’ECOsystem and Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station. L’instrument mesure la température des plantes lorsqu’elles se réchauffent lorsqu’elles manquent d’eau. Pour cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur les données recueillies au cours de certaines parties de 2019 et du début de 2020 dans six zones – trois dans les montagnes du sud de la Californie et trois dans la Sierra Nevada – qui ont ensuite été brûlées par des incendies de forêt.

D’autres recherches ont montré que la saison des feux de forêt dans l’ouest des États-Unis commence plus tôt dans l’année et augmente en durée et en gravité. En Californie, un État avec 33 millions d’acres (13 millions d’hectares) de forêts, dont une grande partie est gérée par des agences fédérales, étatiques et locales, des informations détaillées sur la relation entre les incendies de forêt et la disponibilité de l’eau pour la végétation pourraient aider les responsables de la gestion des incendies. identifier non seulement si une zone risque de prendre feu, mais aussi la gravité des dégâts si tel est le cas.

« Nous sommes dans une méga-sécheresse intense – la pire en 1 200 ans – et cela crée des conditions pour des incendies plus catastrophiques », a déclaré Christine Lee, co-auteur de l’étude au JPL. « Des ensembles de données comme ceux d’ECOSTRESS seront essentiels pour faire avancer la science et peuvent fournir des informations pour soutenir ceux qui réagissent aux crises du changement climatique. »

En comparant les données ECOSTRESS avec des images satellite post-incendie séparées, les chercheurs ont découvert que la vitesse à laquelle les plantes libèrent de l’eau par « transpiration » – un processus connu sous le nom d’évapotranspiration – ainsi que l’efficacité avec laquelle elles utilisent l’eau pour la photosynthèse, peuvent aider à prédire si les incendies de forêt ultérieurs sont plus importants. ou moins intense. Les deux mesures indiquent si une communauté végétale reçoit suffisamment d’eau ou si elle est stressée par le manque d’eau.

« Nous essayions de comprendre ce qui motive les différences dans les raisons pour lesquelles certaines régions ont des brûlures graves et d’autres pas », a déclaré Madeleine Pascolini-Campbell, scientifique de l’eau et des écosystèmes au JPL et auteur principal de l’article. « Les résultats montrent à quel point le stress hydrique est crucial pour prédire quelles zones brûlent le plus et pourquoi il est important de surveiller la végétation dans ces régions. »

Suivi du stress des plantes

Comme les humains, les plantes ont du mal à fonctionner lorsqu’elles ont trop chaud. Et de la même manière que la transpiration aide les humains à rester au frais, les plantes comptent sur l’évapotranspiration pour réguler leur température. L’évapotranspiration combine la vitesse à laquelle les plantes perdent de l’eau lorsqu’elle s’évapore du sol et par la transpiration, dans laquelle elles libèrent de l’eau à travers des ouvertures dans leurs feuilles, appelées stomates. Pour éviter de perdre trop d’eau, les plantes commencent à fermer leurs stomates si elles deviennent trop sèches.

« En conséquence, ils commencent à se réchauffer parce qu’ils n’ont plus l’avantage de » transpirer «  », a déclaré Lee. « Avec ECOSTRESS, nous pouvons observer ces changements de température très fins, qui sont utilisés pour comprendre les changements d’évapotranspiration et d’efficacité de l’utilisation de l’eau. »

En général, une évapotranspiration plus lente et une efficacité moindre signalent que les plantes souffrent de stress hydrique. Des valeurs plus élevées indiquent que les plantes reçoivent suffisamment d’eau.

ECOSTRESS suit l’évapotranspiration via un radiomètre thermique à haute résolution qui peut mesurer la température de parcelles de la surface de la Terre aussi petites que 130 sur 230 pieds (40 sur 70 mètres).

Stress élevé ou faible

Dans l’article publié en Ecologie globale et biogéographieles chercheurs ont découvert que les variables liées au stress hydrique, ainsi que l’altitude, étaient des prédicteurs dominants de la gravité des brûlures dans les zones touchées par trois incendies de forêt du sud de la Californie en 2020 : l’incendie de Bobcat dans la forêt nationale d’Angeles, ainsi que les incendies d’Apple et d’El Dorado en 2020. la forêt nationale de San Bernardino.

Selon Pascolini-Campbell, si un stress plus élevé ou plus faible prédisait un brûlage plus grave, cela dépendait du type principal de végétation dans une région. Par exemple, les forêts de pins stressées avaient tendance à brûler plus sévèrement, ce qui suggère que des conditions plus sèches rendaient les arbres plus inflammables. Pendant ce temps, dans les prairies, un stress plus faible avait tendance à être corrélé à davantage de dommages causés par les brûlures, une indication possible qu’une croissance vigoureuse de la végétation produisait plus de carburant, entraînant des incendies plus intenses. Et dans les régions de la Sierra Nevada brûlées par le Creek Fire, le Sequoia Complex Fire et le North Complex Fire, les résultats ont montré des relations plus faibles entre le stress avant le feu et la gravité de la brûlure. Les auteurs de l’étude émettent l’hypothèse que les variables non prises en compte dans l’analyse – le vent ou d’autres conditions météorologiques – étaient plus influentes dans ces zones brûlées.

Accompagnement des décideurs

L’étude intervient alors que la NASA intensifie ses efforts pour mobiliser sa technologie, son expertise et ses ressources pour étudier les incendies de forêt. L’agence a annoncé en mai la création de la NASA Wildland FireSense, une initiative visant à rassembler des experts de différentes disciplines, ainsi que des technologies avancées et des outils analytiques, pour développer des approches qui peuvent informer et guider les décideurs en matière de gestion des incendies.

L’importance d’outils tels qu’ECOSTRESS, qui devrait fonctionner jusqu’en septembre 2023, augmentera à mesure que le changement climatique augmentera le risque d’incendie de forêt dans l’ouest des États-Unis, a déclaré Pascolini-Campbell. « C’est une région hautement prioritaire pour l’utilisation de ces types d’études afin de voir quelles zones sont les plus vulnérables », a-t-elle ajouté.