les modèles de végétation révèlent la fragilité des sites des zones arides – Methods Blog
Article fourni par Benoît Pichon
Lorsque j’ai commencé à travailler sur les écosystèmes des zones arides dans le cadre de mon doctorat, je ne m’attendais pas à passer autant de temps à regarder des photographies aériennes en noir et blanc. Pourtant, ces images simples – des pixels de végétation dispersés sur une matrice de pixels blancs de sol nu – portent les empreintes digitales de la résilience des zones arides. Dans ce travail, nous avons développé une approche pour en apprendre davantage sur la résilience des zones arides à partir des modèles de végétation et pour identifier les sites présentant un risque plus élevé de désertification. Nous avons découvert que même un simple instantané de la végétation peut révéler à quel point un site est proche de la désertification.
Importance des zones arides
Les zones arides couvrent plus de 45 % de la surface terrestre et abritent des centaines de millions de personnes. Mais elles sont également vulnérables à la dégradation, qui peut se produire rapidement lorsque les zones arides franchissent des seuils au-delà desquels leur fonctionnement et leur structure changent de manière critique. Notre objectif était de comprendre si nous pouvions identifier les sites ayant la plus faible résilience (à quelle distance d’un seuil et à quel point ils pourraient être vulnérables aux changements futurs) en utilisant un instantané de leurs modèles spatiaux. Ces modèles spatiaux émergent d’interactions positives plante-plante et plante-sol et évoluent de manière prévisible avec l’aridification. Ils fournissent donc des empreintes fascinantes de la résilience des zones arides.
Construire notre méthodologie
Au lieu de travailler uniquement sur des images satellite de zones arides, notre idée était d’utiliser un modèle écologique très simple, capable de produire des paysages avec de la végétation et des sols nus, tout comme dans les images observées. Le modèle prend en compte deux ingrédients fondamentaux des plantes des zones arides : leur capacité à se reproduire ou à se disperser localement et leur capacité à se regrouper grâce à des interactions facilitatrices. Bien que simple, ce modèle peut produire des modèles réalistes de zones arides et répondre au stress croissant de la même manière que celle observée sur les images.
L’étape suivante consistait à travailler à rebours à partir d’images réelles. Nous avons utilisé une méthode appelée calcul bayésien approximatif pour déduire les paramètres de modèle les plus probables qui auraient pu générer chaque paysage observé. Cela nous a permis de traduire la structure spatiale de chaque site dans un langage commun : quel degré de reproduction et de facilitation serait nécessaire pour produire le modèle observé ?
Une fois ces paramètres estimés, nous pourrions alors imiter l’aridification de notre site en augmentant progressivement le stress écologique dans le modèle jusqu’à ce que la désertification se produise. La distance entre l’état estimé du site et ce point de désertification est notre mesure de résilience (voir figure ci-dessous).
Relier la résilience aux risques climatiques futurs
L’estimation de la résilience des paysages actuels ne représente que la moitié de l’histoire. Les zones arides connaissent l’aridification à des rythmes différents à travers le monde, de sorte que l’autre moitié comprenait à quelle vitesse leurs environnements changent. En combinant nos estimations de résilience avec les projections climatiques, nous pourrions identifier des sites qui sont à la fois proches de leur point de désertification et On s’attend à ce que l’aridité augmente rapidement au cours des prochaines décennies.
Regarder vers l’avenir
Pour nous, l’une des parties les plus passionnantes de ce travail est sa simplicité. Avec une seule image aérienne et un cadre de modélisation, nous pouvons commencer à cartographier la fragilité des écosystèmes sur de vastes zones. Complémentaire au suivi à long terme, il offre une approche facilement mise en œuvre pour les travaux futurs visant à cartographier la résilience des écosystèmes à grande échelle.
Dans l’ensemble, regarder des images de zones arides peut sembler une façon étrange de comprendre la désertification, mais les modèles de végétation sont de puissants conteurs : les formes et l’espacement des plantes nous donnent une image claire de la fragilité des zones arides.
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