Adapter les arbres et les forêts à un climat qui change : ce qui est en jeu, et là où la résilience peut être conçue

Pour les responsables durabilité, les chefs de projet et les scientifiques forestiers, le changement climatique a transformé une question de fond, longtemps peu pressante, en une question urgente : les arbres plantés et gérés aujourd’hui survivront-ils aux conditions qui s’annoncent pour les trois prochaines décennies, et que faut-il changer dès maintenant pour qu’ils soient plus nombreux à y parvenir ? La gestion des arbres et des forêts a été calibrée pour un climat qui bouge déjà. Les choix de provenance, les durées de rotation, les dispositifs d’ombrage, les mélanges d’espèces et les attentes en matière de feu ont tous été fixés en fonction de régimes de pluie, de plafonds de température et d’intervalles de perturbation qui ont tenu pendant des générations.

La question stratégique

La plupart des discussions sur les arbres et le climat portent sur l’atténuation : la quantité de carbone qu’un arbre retient, et la façon de la mesurer. Ce travail est essentiel, et c’est le sujet de notre article consacré au calcul du carbone des arbres. L’adaptation est la question complémentaire, et pour beaucoup de praticiens elle est désormais la plus pressante. Même sous des scénarios d’émissions optimistes, le climat de 2050 ne ressemblera pas à celui dans lequel la génération actuelle de peuplements a été établie. Les arbres vivent longtemps. Un plant mis en terre cette année engage un site sur un ensemble de caractères pour des décennies, pendant lesquelles le climat autour de lui ne cessera de changer.

L’adaptation consiste à concevoir des systèmes arborés pour des conditions qui ne correspondent plus à la référence que suppose le mode opératoire existant. Trois dimensions définissent le défi.

Les contraintes changent. Des limites thermiques et hydrauliques rarement éprouvées sont désormais franchies lors d’années ordinaires. Les saisons de conditions propices au feu s’allongent. Les générations de ravageurs se multiplient. L’enveloppe climatique qui faisait d’une espèce ou d’une provenance un choix sûr se contracte ou se déplace.

Les arbitrages se déplacent. Des pratiques qui réduisaient le risque dans un climat stable peuvent se retourner sous les extrêmes. L’ombrage qui protège un sous-étage de cacao de la chaleur peut le priver d’eau lors d’une année de sécheresse1415. Une monoculture à haut rendement concentre un risque de perturbation qu’un peuplement mixte répartirait. La migration assistée couvre le risque de réchauffement mais introduit sa propre incertitude.

Les indicateurs évoluent. Le stock sur pied et le rendement restent importants, mais ils ne suffisent pas, à eux seuls, à dire si un système arboré devient plus résilient ou plus exposé. Le risque de mortalité, la marge de sécurité hydraulique, l’intervalle de retour des perturbations et la durabilité de toute allégation de carbone doivent figurer aux côtés de la croissance et du stock.

Comment un climat qui change atteint les forêts

Avant de décider quoi changer dans la pratique, il est utile de voir les canaux physiques et biologiques par lesquels le réchauffement agit sur les arbres. Ce ne sont pas des projections lointaines. Chacun est déjà documenté sur le terrain.

Les sécheresses plus chaudes tuent les arbres

La première synthèse mondiale de la mortalité des arbres induite par la sécheresse et la chaleur a documenté des dépérissements sur tous les continents forestiers, établissant la mortalité liée au climat comme un phénomène mondial et non comme une série d’accidents locaux1. Une base de données ultérieure d’observations de terrain sur 675 sites, couvrant plus de 1 300 parcelles et plus de 150 études depuis 1970, a trouvé une « empreinte de sécheresse plus chaude » cohérente sur ces événements, et montré que la fréquence des conditions létales augmente fortement et de façon non linéaire à mesure que le réchauffement s’accentue2. Le GIEC estime que la sécheresse induite par le changement climatique a causé jusqu’à 20 % de perte d’arbres entre 1945 et 2007 dans trois régions étudiées d’Afrique et d’Amérique du Nord, avec un degré de confiance élevé3.

Le mécanisme importe pour l’adaptation, car il détermine quels arbres sont les plus exposés. Les arbres meurent de sécheresse par deux voies liées : la défaillance hydraulique, où le système de transport de l’eau se dessèche et où l’air bloque le flux vers la canopée, et la famine carbonée, où l’arbre ferme ses stomates pour économiser l’eau et épuise lentement ses réserves4. Les arbres plus grands et plus hauts tendent à mourir en premier, car ils doivent élever l’eau plus haut contre la gravité et sont plus exposés à la demande atmosphérique5. C’est la logique inconfortable derrière l’observation selon laquelle la sécheresse retire souvent précisément les grands arbres âgés qui détiennent l’essentiel du carbone d’un système, une dynamique que nous avons examinée dans les arbres reliques de l’agroforesterie du cacao.

La marge de sécurité hydraulique se resserre à mesure que l’arbre grandit et vieillit, ce qui explique en partie pourquoi les plus grands individus sont si souvent les premiers à disparaître.

Le climat favorable se déplace

À mesure que les températures montent, la bande de climat à laquelle une espèce est adaptée migre en altitude et vers les pôles. Dans les forêts d’Europe de l’Ouest, l’altitude optimale de 171 espèces végétales s’est déplacée vers le haut de 29 mètres par décennie en moyenne au cours du vingtième siècle6. Le GIEC attribue au réchauffement observé des déplacements de biomes atteignant 300 mètres en altitude et 20 kilomètres vers les pôles, avec un degré de confiance élevé3.

Pour les cultures au cœur du travail d’Ekodama, les implications sont concrètes. Pour le café, la modélisation selon les scénarios d’émissions projette que la surface mondiale climatiquement favorable à la production pourrait chuter de près de moitié d’ici le milieu du siècle, avec les pertes les plus marquées aux basses altitudes, poussant la production viable vers le haut8. Pour le cacao dans les deux plus grands pays producteurs du monde, le Ghana et la Côte d’Ivoire, la favorabilité ne se contracte pas simplement : elle se déplace. Certaines zones de culture actuelles deviennent défavorables tandis que d’autres s’améliorent, et la température maximale de saison sèche devient aussi limitante que la disponibilité en eau, ce qui accroît la valeur d’un ombrage bien conçu7.

Le calendrier saisonnier se décale

Le réchauffement disloque aussi des synchronisations qui avaient évolué ensemble. Partout en Europe, les événements phénologiques du printemps comme le débourrement et la floraison ont avancé d’environ 2,5 jours par décennie au cours de la seconde moitié du vingtième siècle9. Une activité plus précoce expose les jeunes pousses aux dégâts des gelées tardives, et elle peut découpler les arbres des pollinisateurs et des ennemis naturels dont les propres calendriers se décalent à des rythmes différents. Une floraison avancée de deux semaines est un petit changement sur le papier et un grand si le pollinisateur, ou la dernière gelée, ne l’a pas suivie.

Ravageurs et perturbations s’amplifient

Le réchauffement relève le plafond thermique des insectes ravageurs, étendant leur aire vers de plus hautes latitudes et altitudes et modifiant le rythme de leur développement, dépendant de la température10. Pour le scolyte de l’épicéa en Europe, des saisons plus chaudes permettent des générations supplémentaires par an sur tout le gradient altitudinal, et les pullulations survenues après la sécheresse de 2018 ont ravagé l’épicéa dans certaines parties de l’Europe centrale. Une synthèse mondiale a trouvé que des conditions plus chaudes et plus sèches intensifient les perturbations de feu, de sécheresse et d’insectes, les plus grands changements se concentrant dans les forêts de conifères et boréales11. Le GIEC évalue la mortalité des arbres due aux insectes ravageurs dans les forêts tempérées et boréales avec un degré de confiance très élevé3. C’est dans la perturbation que plusieurs facteurs de stress se cumulent : un peuplement affaibli par la sécheresse est une aubaine pour le scolyte, et un peuplement tué par le scolyte est un combustible.

Les saisons de feu s’allongent

Entre 1979 et 2013, la saison mondiale moyenne de conditions propices au feu s’est allongée de 18,7 %, et la surface de terres inflammables connaissant de longues saisons de conditions propices au feu a environ doublé12. Des fenêtres plus longues de conditions inflammables augmentent la probabilité qu’un départ de feu devienne un grand incendie, ce qui importe à la fois pour les forêts elles-mêmes et, comme le montre la section sur la permanence, pour le carbone qui en est crédité.

La réserve sur le CO2, énoncée honnêtement

La hausse du CO2 atmosphérique stimule bel et bien la photosynthèse, et les données indiquent qu’elle est responsable d’environ la moitié de l’augmentation de la photosynthèse mondiale depuis l’ère préindustrielle13. Il est tentant d’y voir un bénéfice compensateur qui laisserait les forêts croître malgré le réchauffement. Les données n’autorisent pas à miser dessus. L’effet de fertilisation est limité par la disponibilité en nutriments et en eau, son ampleur est incertaine, et les relevés satellitaires indiquent qu’il s’affaiblit depuis le début des années 1980 à mesure que ces limitations se resserrent13. Un vent favorable réel mais qui s’amenuise et demeure incertain ne remplace pas l’adaptation.

Adapter les arbres et les forêts : quatre contextes

La bonne réponse dépend de l’endroit où l’on se trouve, de ce que l’on cultive et de ce qui menace le plus le système. Les prescriptions génériques n’ont qu’une valeur limitée. Quatre contextes montrent comment une même science sous-jacente se traduit par des décisions différentes, et le cacao et le café, les systèmes les plus proches de notre travail, viennent en premier.

Agroforesterie tropicale : arbres d’ombrage du cacao et du café

L’ombrage est le levier d’adaptation central pour le cacao et le café, et il est réellement puissant. Une méta-analyse de 52 études a trouvé que les systèmes agroforestiers du cacao stockent 2,5 fois plus de carbone que les monocultures, tamponnent les extrêmes de température et abaissent les températures moyennes, et produisent des rendements totaux du système environ dix fois supérieurs une fois comptés les fruits, le bois et les autres produits des arbres d’ombrage14. Ce dernier chiffre s’accompagne d’une réserve importante : la récolte de cacao proprement dite est, sous ombrage, inférieure d’environ 25 % à celle du plein soleil14. L’agroforesterie l’emporte sur le plan du carbone, de la résilience et de la production totale par hectare, non en maximisant la culture du cacao prise isolément.

L’argument d’adaptation a une limite nette que tout dispositif d’ombrage doit respecter. Lors de la sécheresse El Niño de 2015/16 dans la zone de transition forêt-savane du Ghana, le cacao cultivé sous l’ombrage d’Albizia ferruginea a subi 100 % de mortalité, et le cacao sous l’ombrage d’Antiaris toxicaria 77 % de mortalité, tandis que le cacao en plein soleil a survécu, parce que les arbres d’ombrage entraient en concurrence pour la même eau du sol devenue rare15. La leçon n’est pas que l’ombrage est une erreur. C’est que l’espèce d’ombrage, la densité, la profondeur d’enracinement et l’architecture du houppier doivent être ajustées à la disponibilité locale en eau, et qu’un système réglé pour une pluviométrie moyenne peut échouer sous les extrêmes qu’un climat qui change rend plus fréquents.

Le simulateur rend visible la décision de conception centrale. À mesure que le déficit de saison sèche augmente et que les arbres d’ombrage se disputent l’eau plus agressivement, le niveau d’ombrage qui maximise le bénéfice tend vers zéro, et au-delà l’ombrage devient un coût net. La réponse pratique est d’ajuster l’espèce et la densité d’ombrage à l’eau qu’un site peut fournir lors de ses pires années, non de ses années moyennes.

Forêts de production tempérées et boréales

Dans les régions plus fraîches, le réchauffement est un signal contrasté. Certains peuplements limités par le froid gagnent en longueur de saison de croissance et en productivité, du moins au début. Mais la perturbation augmente en parallèle, et elle se concentre ici : la synthèse mondiale des perturbations forestières a trouvé la plus forte intensification des dégâts de feu, de sécheresse et d’insectes dans les systèmes de conifères et boréaux11, et la dynamique des scolytes décrite plus haut remodèle déjà l’épicéa d’Europe centrale. L’adaptation dans ces forêts consiste avant tout à répartir le risque plutôt qu’à courir après le rendement : diversifier les espèces et les provenances pour qu’un seul ravageur ou une seule sécheresse ne puisse emporter tout un peuplement, raccourcir les rotations là où le risque de perturbation grimpe et, plus prudemment, recourir à la migration assistée de provenances mieux ajustées au climat dans lequel un peuplement arrivera à maturité plutôt qu’à celui dans lequel il a été planté.

Boisements méditerranéens et de zones sèches

Là où l’eau est déjà la contrainte déterminante, le réchauffement apporte un dépérissement induit par la sécheresse, étroitement couplé au feu. Dans le sud de l’Europe, la défoliation des houppiers et la mortalité ont augmenté au fil des dernières décennies dans les zones les plus sèches, et le GIEC range les systèmes méditerranéens parmi les plus exposés3. L’adaptation y est plus proche de la gestion du risque que de la sylviculture de production : réduire la densité des peuplements pour que les arbres restants se disputent moins d’eau, favoriser les espèces résilientes à la sécheresse et au feu, gérer les charges de combustible et accepter que certaines zones marginales évoluent vers un boisement plus ouvert ou une lande arbustive quelle que soit l’intervention.

Forêts tropicales humides et plantations

Les forêts tropicales intactes ont été un puits de carbone majeur, mais ce service faiblit. L’analyse de réseaux de parcelles de long terme en Afrique et en Amazonie a trouvé que le puits de carbone des forêts tropicales intactes a culminé dans les années 1990 ; le puits africain s’est maintenu près de 0,66 tonne de carbone par hectare et par an avant d’entamer son déclin, tandis que le puits amazonien est en déclin de plus longue date à mesure que la mortalité induite par la sécheresse augmentait17. Pour les systèmes tropicaux gérés, le signal d’adaptation est que les monocultures de plantation concentrent précisément les risques, sécheresse, ravageurs et feu, que la science dit en intensification, et que les dispositifs plurispécifiques et multistrates les répartissent.

Fils conducteurs communs

D’un contexte à l’autre, plusieurs évolutions valent quels que soient la région, l’espèce ou le système.

De la rotation fixe à la sylviculture adaptative. L’hypothèse qu’un choix d’espèce ou un plan de gestion puisse être fixé une fois pour toutes et suivi jusqu’à la récolte s’affaiblit. Sous un climat qui bouge, les décisions doivent être réexaminées : surveiller l’état, ajuster les espèces et la densité, et remesurer. Cela accroît la valeur d’un suivi continu et de dispositifs qui gardent les options ouvertes.

La diversité est une assurance. La diversité d’espèces, de provenances, structurale et génétique réduit la probabilité qu’une seule sécheresse, un seul ravageur ou un seul feu emporte un système entier. Un peuplement diversifié accepte un léger coût d’optimisation pour une forte réduction du risque extrême, ce qui est précisément l’arbitrage qu’un climat qui change récompense.

Protéger d’abord les grands et les vieux. Les grands arbres âgés détiennent une part disproportionnée de la valeur en carbone et en biodiversité d’un système, et ils sont aussi les plus exposés à la mortalité par sécheresse5. En agroforesterie comme en forêt gérée, repérer et protéger ces individus compte parmi les actions d’adaptation les plus rentables qui soient.

D’une évaluation à indicateur unique à une évaluation multidimensionnelle. Mesurer seulement la croissance, ou seulement le stock, ne révèle pas si un système s’adapte. Le risque de mortalité, la sécurité hydraulique, la diversité d’espèces et structurale et l’exposition aux perturbations doivent être suivis aux côtés des chiffres de productivité et de carbone, car ce sont ces variables qui déterminent si le stock mesuré cette année sera encore là dans vingt ans.

La permanence sous un climat perturbateur

Pour toute organisation qui crédite ou revendique du carbone forestier et agroforestier, la science exposée ci-dessus converge vers un unique problème pratique : la durabilité du carbone. Un arbre retire du CO2 pendant qu’il croît et le restitue s’il brûle, est mangé par les scolytes ou meurt de sécheresse. À mesure que les perturbations à l’origine de ces réversions s’intensifient, la permanence du carbone forestier ne peut plus être tenue pour acquise. Elle doit être conçue et tarifée.

L’instrument standard est la réserve tampon. Selon l’approche du Verified Carbon Standard pour les projets d’usage des terres, chaque projet verse une part de ses crédits, fixée par une note de risque de non-permanence, dans une réserve partagée qui est ponctionnée pour couvrir les réversions ; la retenue se situe généralement dans une fourchette d’environ 10 à 25 %, avec un plancher effectif proche de 10 %19. Le mécanisme est sain sur le principe. La question ouverte est de savoir si les réserves sont dimensionnées pour un climat où la perturbation augmente plutôt qu’elle ne stagne. Une analyse récente a trouvé que la composante incendie de la réserve tampon des compensations forestières de Californie, censée assurer contre les pertes par le feu jusqu’en 2100, avait été épuisée à environ 95 % dès sa première décennie, par les seules saisons de feu de 2020 et 202120. Une synthèse parue dans Science a posé le cas général : le feu, la sécheresse et les perturbations biotiques font peser sur le potentiel d’atténuation des forêts des risques quantifiables et amplifiés par le climat, et le crédit carbone doit en tenir compte explicitement18.

Une façon simple de percevoir la pression est de traiter la perturbation à l’échelle du peuplement comme un aléa doté d’un intervalle de retour moyen, et de se demander quelle part du carbone crédité devrait survivre à une période de crédit.

Ici T est l’intervalle de retour des perturbations, L la fraction de stock perdue par événement, w un multiplicateur de réchauffement sur la fréquence, et Y l’horizon de crédit. L’outil ci-dessous vous permet de faire varier chacun de ces paramètres et d’observer la réponse du carbone crédité sur pied, et de la réserve tampon qu’il implique.

Le multiplicateur de réchauffement, c’est là que l’écologie entre dans la comptabilité. La modélisation suggère que la surface forestière perturbée pourrait augmenter substantiellement sous quelques degrés de réchauffement, de l’ordre d’une hausse de 1,5 à 4 fois selon le système et le scénario, et les saisons de conditions propices au feu se sont déjà allongées de façon mesurable1211. Introduire un intervalle de retour qui se raccourcit dans l’expression ci-dessus abaisse la permanence effective et relève la réserve tampon qu’un projet devrait détenir, parfois bien au-dessus du plancher standard. Ce n’est pas un argument contre le carbone forestier. C’est un argument pour tarifer honnêtement le risque de perturbation, dimensionner les réserves tampons pour un climat qui se réchauffe plutôt que pour un climat historique, et traiter une allégation de permanence crédible comme quelque chose à démontrer par une analyse des perturbations propre au site, dans le même esprit que la rigueur de mesure que nous avons exposée dans signal contre bruit dans le carbone du sol.

Points clés

• Les arbres plantés pour le climat d’hier affronteront celui de demain. Parce que les arbres vivent longtemps, les choix d’espèce, de provenance et de conception doivent être éprouvés face au climat dans lequel un peuplement arrivera à maturité, non celui dans lequel il a été établi.
• Les sécheresses plus chaudes sont le premier facteur de mortalité, et elles emportent d’abord les grands arbres. La mortalité augmente de façon non linéaire avec le réchauffement, opère par défaillance hydraulique et famine carbonée, et frappe le plus durement les grands arbres âgés qui détiennent l’essentiel du carbone.
• La favorabilité se déplace plutôt qu’elle ne se contracte simplement. La surface favorable au café pourrait chuter de près de moitié d’ici le milieu du siècle et les zones du cacao se déplacer géographiquement, si bien que l’adaptation consiste à suivre la nouvelle enveloppe et à concevoir pour elle, y compris un ombrage bien ajusté.
• L’ombrage est une adaptation puissante mais conditionnelle. L’agroforesterie du cacao stocke 2,5 fois plus de carbone et tamponne la chaleur, pourtant sous sécheresse extrême un ombrage mal ajusté a purement et simplement tué le cacao. L’ombrage doit être réglé sur la disponibilité en eau du site, ses bénéfices s’érodant en général au-delà d’environ 30 % de couvert.
• La diversité et la protection des vieux arbres sont les leviers transversaux. La diversité d’espèces, de provenances et structurale abaisse le risque extrême, et sauvegarder les grands arbres âgés protège d’un même geste l’essentiel du carbone et de la biodiversité.
• La permanence est désormais une question de conception. L’intensification du feu, de la sécheresse et des ravageurs érode la durabilité du carbone forestier ; des réserves tampons dimensionnées sur un climat stationnaire peuvent s’épuiser rapidement, si bien que le risque de perturbation doit être mesuré et tarifé.

La place d’Ekodama

Le travail d’Ekodama s’est construit autour de la science du carbone, de la conception agroforestière et de décisions fondées sur les preuves. Ce sont là les compétences que requiert la planification de l’adaptation, appliquées à un ensemble plus large de questions sur les arbres et les forêts.

Conception expérimentale pour les systèmes agroforestiers et forestiers transforme les questions d’ombrage et d’espèces ci-dessus en plans propres au site. Ajuster l’espèce, la densité et la profondeur d’enracinement de l’ombrage à la disponibilité locale en eau, ou choisir des mélanges de provenances qui répartissent le risque de perturbation, c’est exactement la conception fondée sur les preuves et propre au site qui sépare un système résilient d’un système fragile.

Modélisation de données et simulations traduisent les projections climatiques en recommandations concrètes. Qu’advient-il de la favorabilité d’une espèce, de l’exposition d’un peuplement aux perturbations ou de la permanence effective d’un projet sous 1,5, 2 ou 3 degrés de réchauffement ? La modélisation de scénarios transforme des futurs abstraits en décisions sur ce qu’il faut planter et sur la réserve tampon à détenir.

Diagnostics sol et carbone caractérisent non seulement les stocks de carbone mais aussi les variables qui déterminent la résilience et la durabilité, de la structure du peuplement et de la diversité des espèces jusqu’à l’historique des perturbations d’un site. Un diagnostic conçu pour une base de référence carbone peut, moyennant une modeste extension, faire aussi office d’évaluation de la vulnérabilité et de la permanence.

Communication scientifique et formation aident les équipes à comprendre et à formuler les deux versants de l’histoire. Quand les mêmes données qui étayent une allégation de carbone en quantifient aussi le risque climatique, communiquer les deux est ce qui rend l’allégation crédible.

Cet article est le pendant, côté arbres et forêts, de notre article sur l’adaptation de la gestion des sols à un climat qui change. Si vous investissez déjà dans la mesure des arbres, la conception agroforestière ou le carbone forestier, vous détenez une grande partie des données dont une stratégie d’adaptation a besoin. Une conversation sur ce que ces données vous disent déjà de la résilience et de la permanence est gratuite, et toujours honnête.

Références