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L'année a été - une fois de plus - exceptionnellement chaude : en 2018, une grande partie de l'Europe a été frappée par un été extrêmement chaud et sec. En Suisse aussi, la chaleur a fait transpirer les gens, juste après une série de mois exceptionnellement chauds. C'était - à l'époque - le troisième été le plus chaud et le quatrième printemps le plus chaud depuis le début des mesures en 1864.
Une base solide de mesures
Il est évident que ces conditions météorologiques inhabituelles ont également eu un impact sur les écosystèmes. Les scientifiques du groupe dirigé par Nina Buchmann, professeure de sciences des prairies, ont maintenant utilisé de nombreuses données de mesure pour montrer exactement comment les forêts, les champs et les prairies ont réagi aux conditions exceptionnelles de 2018. Les chercheuses et chercheurs ont évalué les mesures de cinq sites, qui font tous partie de l'initiative suisse FluxNet, explique Mana Gharun, post-doc dans le groupe de Nina Buchmann et autrice principale de l'étude : «Les cinq sites couvrent tous les niveaux d'altitude, de 400 à 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer. Cela signifie que nous avons pris en compte des écosystèmes très différents».
Sur chacun de ces sites, le groupe de Buchmann mesure depuis des années, avec une très haute résolution temporelle, la quantité de CO2, de vapeur d'eau et d'autres gaz à effet de serre échangés entre les plantes, l'atmosphère et le sol, dans l'ensemble de l'écosystème. Cela permet aux chercheuses et chercheurs de déterminer comment les sites réagissent aux différentes conditions climatiques.
Forte baisse de la productivité
Leur évaluation, que les chercheuses et chercheurs viennent de publier dans un numéro spécial de la revue Phil Trans B, montre que la chaleur et la sécheresse de 2018 ont eu un impact particulièrement sévère sur les écosystèmes à basse altitude. Dans la forêt mixte des Lägeren près de Zurich et dans les prairies près de Chamau, la productivité a diminué en moyenne de 20% par rapport aux deux années précédentes. La situation est différente pour les écosystèmes d'altitude : la forêt de conifères près de Davos, la prairie près de Früebüel et l'alpage du Weissenstein au col de l'Albula ont tous bénéficié de températures plus élevées et d'une saison de croissance plus longue. Les conditions de croissance plus favorables qui y règnent ont entraîné une plus grande productivité dans ces écosystèmes.
Cependant, les taux de respiration des plantes et des organismes du sol ont également augmenté sur presque tous les sites. Cela signifie que si ces systèmes ont absorbé davantage de CO2 de l'atmosphère, ils en ont également rejeté davantage dans celle-ci. «Dans l'ensemble, cela se traduit par une absorption nette de carbone plus faible pour les deux forêts et la prairie de Chamau», note Mana Gharun. «Cette constatation est regrettable, car on s'attend généralement à ce que, dans des conditions plus chaudes, ces écosystèmes agissent comme des puits de carbone pour aider à atténuer le changement climatique», ajoute-t-elle.
Nina Buchmann souligne qu'il est encore trop tôt pour procéder à une évaluation finale : «Nous avons absolument besoin de séries de données à long terme avant de pouvoir replacer ces résultats dans leur contexte». Elle et son groupe collectent des données de mesure sur les sites susmentionnés depuis de nombreuses années, ce qui lui donne une bonne base pour de telles études à long terme.
Beaucoup de neige après l'hiver
Ce qui a fait de 2018 une année exceptionnelle, ce ne sont pas seulement les températures chaudes du printemps et de l'été, mais aussi les fortes précipitations de l'hiver précédent : au printemps, les montagnes étaient recouvertes de neige, qui a ensuite fondu très rapidement en raison des conditions chaudes. Les écosystèmes d'altitude en ont particulièrement bénéficié. En revanche, la situation était plus difficile à basse altitude, car les écosystèmes n'étaient pas en mesure d'utiliser l'excès d'eau de l'hiver pour constituer un réservoir d'humidité du sol pour l'été. En conséquence, ils ont davantage souffert de la sécheresse et de la chaleur estivales.
«La disponibilité de l'eau est un facteur décisif dans la façon dont les écosystèmes survivent aux périodes de chaleur», explique Nina Buchmann. «Il est donc important de regarder au-delà de la période sèche réelle lorsqu'on étudie une sécheresse». Une autre considération inquiétante est que les nouveaux scénarios de changement climatique CH2018 prévoient plus de pluie et moins de neige en hiver. Les niveaux de précipitations plus élevés attendus en hiver ne sont donc que peu bénéfiques pour les écosystèmes lorsque l'eau s'écoule rapidement, au lieu d'être stockée sous forme de neige.
Arbres stressés
Les forêts sont maintenant dans une situation critique. Plusieurs indices le montrent, dont le fait que non seulement les épicéas mais aussi les vieux hêtres présentent désormais des symptômes de stress en de nombreux endroits du Plateau suisse. Cela est probablement dû au fait que l'année suivante, 2019, a également été plus chaude et plus sèche que la moyenne. «Ce que nous observons dans les forêts est un effet de mémoire», explique Nina Buchmann, «il est donc possible que les impacts de ces périodes ne se manifestent que longtemps après l'événement extrême réel».
La manière dont les arbres survivent aux périodes de sécheresse et de chaleur dépend également de la profondeur à laquelle ils absorbent l'eau. Les racines de hêtre, par exemple, pénètrent le sol jusqu'à une profondeur de 50 ou 60 centimètres et sont donc plus susceptibles d'atteindre les couches humides plus profondes. Les racines d'épicéa, en revanche, n'atteignent qu'une vingtaine de centimètres de profondeur, ce qui les rend plus susceptibles d'être affectées par les sécheresses. «Les choses vont devenir inconfortables pour les épicéas de plaine à moyen terme», note Nina Buchmann. «Ce n'est pas de bon augure pour la sylviculture».
De sombres perspectives pour les agricultrices et agriculteurs
Qu'en est-il des prairies ? Les deux chercheuses n'y ont pas encore trouvé d'effet mémoire car les prairies se rétablissent plus rapidement après une période de sécheresse. Néanmoins, les prairies situées à basse altitude produisent beaucoup moins de fourrage en une année comme 2018 - une mauvaise nouvelle pour les agricultrices et agriculteurs. L'exploitation des prairies est le pilier central de l'agriculture suisse. Si, à l'avenir, moins d'herbe pousse sur les prairies en raison de l'augmentation des sécheresses estivales, cela aura des conséquences directes sur la production de lait et de viande.