Recensement 3D des arbres : ForêtScan affine le calcul du carbone des forêts tropicales

Les forêts remplissent, sans bruit, une fonction essentielle pour maintenir la planète habitable. Elles absorbent le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère et l’emmagasinent dans leurs troncs, leurs branches et leurs feuilles. Le hic, c’est que nous savons encore mal quantifier avec précision la quantité de carbone réellement stockée.

Les pouvoirs publics s’appuient sur les données forestières pour suivre leurs objectifs climatiques. Les entreprises utilisent ces chiffres pour étayer leurs affirmations en matière de compensation carbone.

De leur côté, les scientifiques s’en servent pour comprendre la réaction des forêts face aux vagues de chaleur, aux sécheresses et aux incendies. Si les données de départ sont erronées, les décisions qui en découlent ne vaudront guère mieux.

C’est précisément pour corriger cela qu’un vaste recensement 3D des arbres cherche aujourd’hui à produire des estimations fiables.

Une forêt cartographiée arbre par arbre avec ForêtScan

Des équipes de recherche ont achevé des relevés 3D extrêmement détaillés de parcelles de forêts tropicales denses dans trois zones : le nord de la Guyane française, le centre du Gabon et le nord-est de la Malaisie.

Au total, les secteurs scannés représentent près de 550 hectares (environ 5,5 km²). À l’intérieur de ces parcelles, plus de 200 000 arbres individuels ont fait l’objet d’enregistrements.

Le programme est coordonné par le Collège universitaire de Londres dans le cadre d’un effort international nommé GEO-ARBRES.

Ces emplacements, appelés sites de référence de mesure de la biomasse forestière, servent de points d’étalonnage de tout premier ordre : ils permettent aux scientifiques de mesurer avec un soin extrême la structure des forêts et leur biomasse.

« Des données précises sur la biomasse forestière sont essentielles pour comprendre comment les forêts stockent le carbone et réagissent au changement climatique », a déclaré la Dre Cecilia Chavana-Bryant, autrice principale de l’étude.

« En combinant des technologies avancées de scan 3D sur trois continents, nous avons constitué l’un des ensembles de données les plus détaillés jamais collectés pour les forêts tropicales – offrant une référence pour les missions satellitaires et les outils d’observation de la Terre. »

Selon la Dre Chavana-Bryant, ces travaux posent les bases d’un suivi mondial des forêts plus fiable. Ils doivent aider scientifiques, décideurs publics et acteurs de la conservation à prendre des décisions éclairées pour protéger les forêts et lutter contre le changement climatique, à l’échelle locale comme mondiale.

Scanner la forêt sous tous les angles

L’équipe n’a pas misé sur un seul instrument, mais sur trois approches complémentaires. Au sol, un scan laser terrestre a envoyé des impulsions depuis le sous-bois vers la canopée, afin de saisir avec une grande finesse les troncs et les branches.

Au-dessus des arbres, des drones dotés de scanners laser ont survolé les parcelles. Des avions ont, eux, couvert des surfaces plus vastes à plus haute altitude.

En combinant systèmes au sol, par drone et aéroportés, les chercheurs ont pu reconstruire des modèles 3D complets de chaque arbre situé dans les parcelles sélectionnées.

Le travail ne s’est pas limité aux mesures par laser. Des scientifiques locaux ont aussi recensé les arbres manuellement et mesuré la circonférence des troncs à l’aide de rubans métriques.

Ils ont posé des étiquettes, identifié les espèces, et environ 7 000 arbres ont été mesurés avec soin au sol dans des sous-parcelles plus petites afin de contrôler et valider les scans à distance.

« Cela a représenté une entreprise gigantesque, et elle n’aurait pas été possible sans le soutien de nos collaborateurs dans chaque région. Elle a produit l’ensemble de données le plus détaillé jamais collecté pour ces zones forestières, en nous aidant à mieux comprendre et caractériser les forêts à l’échelle mondiale », a déclaré la Dre Chavana-Bryant.

« En utilisant un ensemble varié d’outils dans ForêtScan, nous avons atteint une précision exceptionnelle de nos données et obtenu des enseignements précieux sur les défis très concrets d’une collecte de mesures de terrain à cette échelle. »

Pourquoi le calcul du carbone exige de meilleurs chiffres

Environ la moitié de la masse vivante d’un arbre est constituée de carbone capté dans l’air. Quand les forêts grandissent, elles retiennent ce carbone. Lorsqu’elles brûlent ou sont abattues, une grande partie retourne dans l’atmosphère.

Les scientifiques désignent par biomasse la quantité totale de matière végétale dans une forêt, une mesure qui permet d’en déduire la quantité de carbone stockée.

Or, estimer précisément la biomasse a toujours été difficile, surtout en forêt tropicale, où les arbres sont hauts, massifs et très rapprochés.

Les satellites surveillent déjà les forêts partout dans le monde, mais leurs algorithmes doivent être calibrés à partir de mesures fiables réalisées au sol. Sans points de référence robustes, même des modèles d’IA très avancés peuvent s’écarter progressivement de la réalité.

Ce nouvel ensemble de données offre aux missions satellitaires une base concrète de comparaison, ce qui contribue à améliorer les cartes mondiales de biomasse.

La précision est tout aussi déterminante pour le marché, en plein essor, de la compensation carbone. Des entreprises financent la protection ou la plantation de forêts pour contrebalancer leurs émissions.

Si les estimations de carbone forestier sont gonflées ou trop incertaines, ces compensations risquent de ne pas correspondre à de réels bénéfices climatiques. Disposer de meilleures données au sol réduit cette incertitude.

Des données déjà largement utilisées dans le monde

La nouvelle publication décrit en détail l’intégralité de la base ForêtScan. Une version bêta a été mise à disposition l’an dernier via le Centre britannique d’analyse des données environnementales. Elle a déjà été consultée plus de 20 000 fois, depuis plus de 150 pays.

« Les forêts sont bien sûr essentielles pour bien plus que le carbone, mais cet aspect est crucial dans les efforts visant à augmenter les investissements pour aider à les préserver et les protéger. Nous avons vraiment besoin de données plus précises sur la quantité de carbone qui y est séquestrée », a déclaré le professeur Mat Disney, auteur principal de l’étude.

« ForêtScan est déterminant pour développer des cartes satellitaires plus exactes afin d’évaluer la santé de nos forêts dans le monde, ainsi que leur capacité continue à atténuer les niveaux de dioxyde de carbone à l’échelle globale. »

« Constater combien de personnes, partout sur la planète, ont déjà accédé aux données est incroyable et montre à quel point ces données seront importantes. »

Une image plus nette des forêts tropicales

Les forêts tropicales subissent la pression de l’exploitation forestière, de l’agriculture et du changement climatique. Elles figurent aussi parmi les puits de carbone les plus puissants de la Terre.

Savoir précisément quelle quantité de carbone elles contiennent ne relève pas seulement de la science : cela influence les politiques climatiques, le financement de la conservation et les objectifs climatiques mondiaux.

Ce recensement 3D applique une idée simple, mais décisive : compter et mesurer les arbres avec une précision inhabituelle.

Ces travaux relient les campagnes de terrain aux systèmes satellitaires de haute technologie. Et ils offrent au monde une vision plus claire et plus fiable de l’état des forêts.

Face au changement climatique, de meilleures données conduisent à de meilleurs choix.

L’étude complète a été publiée dans la revue Données de science du système Terre.