6 Janvier 2022

SMOS – L’allié inattendu de la biomasse terrestre

Initialement destiné à mesurer l’humidité des sols et la salinité des océans, le satellite SMOS, grâce aux spécificités de ses instruments, est maintenant en capacité de mesurer la biomasse végétale terrestre et d’en faire un suivi précis sur toute la planète.

Lorsque le satellite SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) a été lancé en 2009 depuis le cosmodrome de Plesetsk en Russie, il s’agissait d’une mission de 5 ans. 12 ans plus tard, elle se poursuit et une extension de mission de 4 ans jusqu'à fin 2025 vient d'être décidée par le CNES en décembre.
Ses deux objectifs initiaux étaient de cartographier la salinité des océans et l'humidité des sols. Ses données sont aujourd’hui utilisées dans des domaines aussi variés que la météorologie, l’étude des ouragans, le suivi des glaces arctiques ou l’étude des grands phénomènes climatiques (comme el Niño et el Niña dans l’océan Pacifique).

Mais de l’avis même de Jean-Pierre Wigneron, directeur de recherche à l’INRAE Centre de Bordeaux Aquitaine, sa contribution la plus marquante est aujourd’hui la possibilité de suivre l’évolution de la biomasse végétale sur toute la surface du globe :

« Cette fonctionnalité n’était pas initialement prévue dans le fonctionnement du satellite. SMOS était conçu pour capter les émissions micro-ondes émises par les sols pour en déduire leur humidité. Or SMOS a une particularité importante : des observations multi-angulaires. Chaque point visé au sol est observé sous plusieurs angles d’observation, ce qui permet, après traitement des données, de séparer et quantifier l’humidité du sol et la biomasse végétale. »

Jean-Pierre Wigneron, directeur de recherche à l’INRAE.
Crédits : Jean-Pierre Wigneron

Ce suivi régulier de la biomasse permet de mieux comprendre le cycle du carbone et les mécanismes responsables de l’absorption ou de l’émission du CO2 par la végétation.
SMOS possède à l’heure actuelle le seul capteur satellitaire permettant de faire un suivi annuel détaillé, en quantifiant précisément cette biomasse à l’échelle du monde, sans effet de saturation. Cet effet de saturation est problématique pour les satellites qui tentent d’estimer la biomasse à partir d’autre données (optiques, par exemple). En effet, une prairie très verte n’a pas autant de biomasse qu’une forêt primaire mais son indice de végétation (sa couleur depuis l’espace) sera très similaire, ce qui peut rendre difficile la différentiation de ces deux biotopes, à la biomasse pourtant très différente.

Fort de ces résultats, les données de SMOS alimentent maintenant la première plateforme géospatiale permettant de visualiser le rôle des forêts dans la séquestration du carbone : le Biomass Carbon Monitor. Cet outil, développé par Kayrros en partenariat avec l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) et le Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE) est librement accessible depuis le 29 octobre 2021.

Le résultat, visible ci-dessous, montre que certaines régions du monde gagnent de la biomasse et stockent le carbone (en vert), tandis que d’autres, surtout touchées par la déforestation, sont plutôt émettrices (en rouge).

Carte montrant les changements de la biomasse végétale entre le 1er trimestre 2011 et le 1er trimestre 2021.
Crédits : Biomass Carbon Monitor

À l’échelle mondiale, 760 millions de tonnes de carbone (Mt) ont été éliminées de l’atmosphère chaque année au cours de la dernière décennie. Cela compense près de 8% des émissions de CO2 associées à la consommation d’énergies fossiles et à la production de ciment au cours de cette période. Les disparités sont toutefois sensibles d’une région du monde à l’autre.

Philippe Ciais, directeur de recherche au LSCE, travaille sur le cycle du carbone et utilise ces données pour connaître les régions du monde qui absorbent ou émettent du CO2. Il nous propose son analyse de la lecture de cette carte :

"L’une des régions où l’on observe une forte capture de carbone est la Chine du Sud. Ce phénomène est dû à une augmentation de la végétation, causée à la fois par une accélération de la plantation de forêts, et par l’abandon progressif des terres agricoles à cause d’un exode rural important.

À l’inverse, les données de SMOS confirment que sur cette dernière décennie, l’Amazonie n’est plus un puits de carbone, mais au contraire un émetteur. En cause : la déforestation, principalement à but d’élevage. C’est aussi ce que l’on retrouve au Congo, où de petites plantations remplacent une partie de la forêt, ou en Asie du Sud-Est (Cambodge, Laos, Thaïlande) où la déforestation servira, par contre, à la récolte d’huile de palme et à une augmentation de la surface agricole qui suit la hausse de la population locale."

Philippe Ciais, directeur de recherche au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE).
Crédits : CNRS

En France, le bilan de carbone des sols est approximativement constant, ce qui est confirmé par les inventaires des forêts, mais, là encore, il est intéressant de disposer maintenant de ce suivi spatial précis et sur le long terme.

En 2023, SMOS devrait être rejoint par le futur satellite Biomass entièrement dédié à ces questions, avec une meilleure résolution et fonctionnant dans un domaine de longueur d’ondes légèrement différent. Ensemble, ils continueront de suivre les flux de carbone dans l’espace et dans le temps à la surface du globe.

Contacts

  • Jean-Pierre WIGNERON

Directeur de recherche à l’Institut National de recherche pour l’Agriculture, l’alimentation et l’Environnement (INRAE) Centre de Bordeaux Aquitaine
Adresse : 71 avenue E. Bourlaux / CS 20032 / 33882 Villenave d'Ornon cedex
Mail : jean-pierre.wigneron (at) inrae.fr
Tel : 05 57 12 24 19

  • Philippe CIAIS

Directeur de recherche au Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE)
Adresse : 147 rue de l’Université / 75338 Paris Cedex 07
Mail : philippe.ciais (at) cea.fr
Tel : 01 69 08 95 06

  • Olivier VANDERMARCQ

Chef de Projet Exploitation de SMOS
Adresse : Centre National d'Etudes Spatiales, 18 Avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France
Mail : olivier.vandermarcq (at) cnes.fr
Tel : 05 61 28 14 66 / +33 5 61 28 14 66

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