Fluorescence des plantes : piste pour prévoir les sécheresses soudaines
Des Plantes Qui Brillent : Un Phénomène Naturel Révélateur
Des plantes qui brillent ? Cela peut sembler sortir tout droit d’un film de science-fiction, mais en réalité, c’est un processus naturel qui donne aux scientifiques des indices sur les sécheresses soudaines imminentes.
Les Sécheresses Soudaines : Un Danger Imprévisible
Les sécheresses soudaines se produisent rapidement et sans beaucoup d’avertissement. Un exemple de cela s’est produit pendant l’été 2012, lorsque la plus grande partie des États-Unis a connu la plus importante sécheresse soudaine depuis la catastrophe des années 1930, connue sous le nom de Dust Bowl, qui a duré des années.
Un Phénomène Accéléré
Normalement, il faut des saisons pour qu’une sécheresse standard se développe. Avec une sécheresse soudaine, cependant, le processus de dessèchement est accéléré en seulement quelques semaines. Il est donc extrêmement difficile de s’y préparer.
Une Solution Venue de l’Espace
Cependant, les scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en Californie du Sud, pourraient avoir trouvé une solution. Fin avril, ils ont publié une étude sur leur découverte d’un moyen de reconnaître les signes d’une sécheresse soudaine plusieurs mois à l’avance. Des signes venant de l’espace, pour être précis. Il suffit de chercher la lueur – ou plutôt, son absence.
Observation des Plantes par Satellite
Il semblerait qu’en prévision d’une sécheresse soudaine, la lueur d’une plante commence à diminuer et qu’il est possible de capturer cette diminution avec des satellites en orbite autour de notre planète. Plus précisément, cette lueur n’est pas visible à l’œil humain, mais peut être identifiée par certains instruments à bord de satellites comme l’Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA.
La Fluorescence Induite par le Soleil (SIF)
Les scientifiques ont découvert que ce phénomène de lueur des plantes se produisait de manière récurrente dans les données du satellite OCO-2 depuis 2014, lorsqu’il a été mis en orbite et a commencé à observer la lueur à travers le Midwest américain tout au long de la saison de croissance. Lorsque les plantes effectuent la photosynthèse, elles se nourrissent de la lumière du soleil, absorbant les rayons de notre étoile pour transformer l’eau et le dioxyde de carbone en nourriture.
Durant la photosynthèse
Au cours de ce processus, certains photons non utilisés, ou particules de lumière, s’échappent de la chlorophylle des plantes, qui est responsable de leur couleur. Cela produit une légère lueur. Cette lueur est appelée fluorescence induite par le soleil (SIF). La SIF devient plus intense lorsque la plante utilise plus de dioxyde de carbone de l’atmosphère pour augmenter sa croissance.
Des Données Révélatrices
Après avoir examiné et comparé des années de données de fluorescence avec les sécheresses soudaines qui se sont produites aux États-Unis entre les mois de mai et de juillet de 2015 à 2020, les chercheurs ont été capables de repérer un schéma lié à la lueur des plantes plusieurs semaines (et parfois même plusieurs mois) avant qu’une sécheresse soudaine ne se produise.
Observation des Fluctuations d’Eau dans le Sol
En utilisant les données du satellite Soil Moisture Active Passive (SMAP) de la NASA, les scientifiques ont également pu observer les fluctuations de la quantité d’eau dans le sol des plantes en observant la force des émissions naturelles de micro-ondes émises par les plantes pendant cette période.
Variations de la Lueur des Plantes
Chaque année pendant l’étude, de mai à juillet, les plantes étaient en moyenne en plein essor grâce à des conditions chaudes et sèches, et donc elles brillaient intensément sur les images satellites. Puis, lorsque l’approvisionnement en eau commençait à diminuer avant une sécheresse soudaine, la lueur commençait à s’estomper. La différence dans ce modèle atypique correspondait étroitement à la quantité de pertes d’humidité du sol six à douze semaines avant une sécheresse soudaine dans différentes parties du pays.
Un Indicateur Précieux d’Alerte Précoce
« La fluorescence avant la sécheresse est prometteuse en tant qu’indicateur fiable d’alerte précoce des sécheresses soudaines, avec suffisamment de temps pour prendre des mesures d’action », a déclaré Nicholas Parazoo, un scientifique de la Terre au JPL et auteur principal de l’étude récente.
Anticipation et Préparation
Bien que cette recherche ne puisse pas empêcher les sécheresses soudaines de se produire, elle offre aux prévisionnistes une meilleure anticipation afin qu’ils puissent fournir des informations critiques à ceux qui seraient touchés par une sécheresse imminente. « Les agriculteurs et les éleveurs disposant d’opérations avancées peuvent mieux utiliser l’eau pour l’irrigation afin de réduire les impacts sur les cultures, éviter de planter des cultures qui sont susceptibles d’échouer, ou planter un type de culture différent pour obtenir un rendement optimal s’ils disposent de semaines à mois de préavis », a déclaré Jordan Gerth, un scientifique du National Weather Service Office of Observations, dans la même déclaration.
Impact des Sécheresses Soudaines sur les Émissions de Carbone
Une autre partie de l’étude consistait à en savoir plus sur l’effet des sécheresses soudaines sur les émissions de carbone. Pendant le processus de photosynthèse, les plantes et les arbres absorbent beaucoup plus de dioxyde de carbone qu’ils n’en émettent, une partie cruciale du cycle du carbone qui comprend également les interactions entre les sols, l’atmosphère et l’océan.
Analyse des Données Satellitaires et Modèles Informatiques
Les quantités de dioxyde de carbone peuvent être obtenues à partir des données satellitaires de l’OCO-2. Ensuite, lorsque les scientifiques intègrent ces données dans des modèles informatiques avancés, ils peuvent déterminer la quantité de carbone absorbée par la végétation avant et après une sécheresse soudaine, explique l’équipe.
Perspectives Futures
En fin de compte, en ce qui concerne l’absorption du carbone, les scientifiques ont conclu qu’un équilibre se produit pendant la période qui précède et qui suit les sécheresses soudaines. Plus la chaleur est extrême, plus les plantes consomment de carbone ! À l’avenir, des études comme celle-ci aideront probablement les chercheurs à améliorer les prédictions des modèles du cycle du carbone afin que nous puissions mieux comprendre le fonctionnement des plantes et en apprendre encore plus sur la manière dont elles sont affectées par les conditions météorologiques extrêmes.
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