Déterminer ce que le climat de la Terre va faire à un moment donné est une tâche difficile. Pour savoir comment il réagira à des événements donnés, vous devez savoir avec quoi vous travaillez. Cela nécessite un modèle précis de tout, des courants océaniques à l’absorption de la chaleur atmosphérique, en passant par le comportement chimique et littéral de tout, du bétail aux humains en passant par les arbres.
À cet égard, les scientifiques doivent savoir de combien d’arbres nous disposons pour modéliser correctement le climat. C’est essentiel, car les arbres jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone en transformant le dioxyde de carbone en oxygène et en bois. Mais comment compte-t-on les arbres à l’échelle continentale ? Vous voudrez probablement vous procurer un joli satellite pour faire le travail.
Combien y en a-t-il?!
Heureusement, certains des esprits brillants de la NASA sont au travail. En partenariat avec une équipe internationale de scientifiques, ils ont cartographié les arbres sur de vastes étendues d’Afrique. L'objectif du projet était d'avoir une idée de la quantité de carbone stockée dans les zones arides d'Afrique, par opposition aux denses forêts tropicales humides de la région.
Pour compter les populations d’arbres sur une zone aussi vaste, l’équipe s’est appuyée sur des images satellite à haute résolution provenant de fournisseurs commerciaux. Autrefois du ressort exclusif des gouvernements, il est désormais assez facile de rassembler de l'argent et d'obtenir toutes les photographies spatiales haute résolution que vous pouvez imaginer. L'équipe a obtenu un ensemble de données de 326 000 images satellites des satellites QuickBird-2, GeoEye1, WorldView-2 et Worldview-3, tous gérés par Maxar Technologies. Les images avaient une résolution de 50 centimètres, permettant l'identification d'arbres individuels.
Les chercheurs ont ensuite utilisé un algorithme d’intelligence artificielle pour compter les arbres dans les images. Ce modèle devait bien sûr être formé en premier. Une sous-équipe de l’Université de Copenhague a été chargée de ce rôle, utilisant les données de 89 000 arbres individuels pour enseigner à l’IA comment identifier les arbres et leur teneur en carbone à partir d’images satellite. Le modèle a appris à identifier les arbres par leur couronne de feuilles vertes, ainsi que par une ombre adjacente. Ce dernier détail est essentiel pour différencier un arbre d’un petit arbuste ou d’une herbe située au niveau du sol. Les résultats du modèle d'apprentissage automatique ont été testés en le comparant avec des évaluateurs humains, le modèle s'avérant précis à 96,5 % par rapport aux mesures humaines de la superficie de la couronne des arbres.
Armés de la mesure de la superficie de la couronne, les chercheurs peuvent ensuite extrapoler cela avec un modèle statistique pour avoir une idée de la quantité de carbone stockée par un arbre donné. Ce modèle statistique a été créé par un groupe de l'Université de Toulouse, qui a évalué 30 espèces d'arbres uniques. En mesurant la masse des feuilles, du bois et des racines et en la comparant à la surface de la couronne, l'équipe a formé un modèle capable de prendre des mesures de la couronne à partir de données satellite et de les transformer en chiffres de stockage de carbone. Cela a demandé beaucoup de travail, impliquant de déterrer et de mesurer littéralement de vrais arbres sur le terrain.
S'exprimant à ce sujet, le scientifique principal Compton Tucker a noté que cette méthode a fourni une idée beaucoup plus précise du stockage du carbone dans les zones arides africaines que ce qui était disponible auparavant. Les efforts antérieurs avaient confondu l’herbe ou les arbustes et les arbres réels représentés sur les images satellite. « Cela a conduit à des prévisions excessives du carbone à cet endroit », a déclaré Tucker. En revanche, les chercheurs disposaient désormais d’une analyse beaucoup plus fine. Notre équipe a rassemblé et analysé des données sur le carbone jusqu’au niveau de chaque arbre dans les vastes régions semi-arides d’Afrique ou ailleurs – ce qui n’avait auparavant été fait qu’à petite échelle locale », a déclaré Tucker.
Cela peut sembler facile de simplement télécharger des images satellite, d’exécuter un algorithme et de compter quelques arbres. La réalité est bien plus complexe. Les scientifiques ont dû effectuer de nombreux travaux dans le monde réel pour créer les modèles qui sous-tendent cette analyse. En conséquence, nous comprenons désormais bien mieux le stockage du carbone dans les régions les plus sèches d’Afrique. Les chercheurs ont découvert que même si les arbres individuels stockent un peu moins de carbone que prévu initialement, il y a également beaucoup plus d’arbres qu’on ne le pensait auparavant. L’estimation finale était que les arbres des zones arides africaines stockaient environ 0,84 pétagramme de carbone, soit environ 840 millions de tonnes. Cela représente environ 926 millions de tonnes américaines, si vous avez l'habitude de mesurer l'équivalent d'un continent en unités impériales.
L'équipe de recherche a ouvertement partagé ses travaux, vous pouvez donc lire l'article dans son intégralité et approfondir les données à votre guise. Ces connaissances devraient contribuer à améliorer progressivement les modèles climatiques pour les scientifiques du monde entier.
