La lutte contre le changement climatique régional grâce à la modulation de l'albédo des feuilles (bio-géoingénierie).
Cet article ne possède pas d'introduction. Je propose à la place une définition de l'albédo, modifiée à partir de www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim.
L’albédo est une valeur physique qui permet de connaître la quantité de lumière solaire incidente réfléchie par une surface. Elle exprime la part de rayonnement solaire qui est renvoyée de la surface terrestre vers l’espace (donc ne servira pas à chauffer la planète). Une surface blanche réfléchit toute la lumière qu'elle reçoit (albédo=100%). A l’inverse, une surface noire absorbe l’intégralité du rayonnement solaire qu’elle reçoit (albédo=0%).
L'albédo moyen terrestre est de 30% et varie selon les milieux: océans, 5 à 10%; sable, 25 à 40%; glace, 60%; neige jusqu'à 90%.
Il est très variable pour les surfaces végétalisées puisqu'il dépend de la capacité des espèces de plantes à absorber la lumière pour la photosynthèse. Les auteurs de l'article proposent d'augmenter l'albédo des plantes cultivées pour réduire le réchauffement global.
L'albédo des terres cultivées est de 20% en moyenne. Chez l'orge, les feuilles cireuses ont un albédo plus important de 2% par rapport aux feuilles non cireuses. Une variabilité de 3% de la réflectance des feuilles a été observée entre des mutants de Sorgho. Une variabilité de 8% de l'albédo de champs a été observée entre mutants de mais qui diffèrent par la morphologie de leurs canopées. Les chercheurs ont donc imaginé 4 expériences faisant varier l'albédo maximal des surfaces cultivées: 20%, 22%, 24% et 28%. Ces expériences ont été réalisées grâce à une technique de modélisation mathématique sur ordinateur. Ils ont utilisé le modèle HadCM3 qui est le plus largement connu et utilisé, il prend en compte la circulation atmosphérique et océanique en 3D, l'humidité et la productivité des écosystèmes terrestres pour calculer les flux d'énergie. Le modèle simule 200ans de variations climatiques et suppose que la concentration moyenne en CO2 serait de 700ppm sur cette période.
En réponse à une augmentation de l'albédo de 2%, 4% et 8%, le modèle prédit une baisse des températures globale de 0.06, 0.11 et 0.21°C respectivement, par rapport au modèle sans modification de l'albédo. Ces diminutions relativement faibles ne sont pas homogènes sur le globe. En effet on observe une diminution de plus de 1°C des températures en été aux États-Unis et en Eurasie. Ces zones sont aussi les plus cultivées. Une modification de l'albédo des feuilles n'a donc un effet que régional et non global. On observe également une diminution de plus de 2°C des températures en hiver en Atlantique Nord et dans la mer des Barents. C'est un bénéfice inattendu qui pourrait ralentir la fonte des glaces Arctiques. Le reste du globe n'est globalement pas affecté d'un point de vu des températures mais le modèle prédit une baisse des précipitations en Australie et en Asie.
Selon les auteurs, les limites de l'article sont les suivantes:
-Le modèle ne prend pas en compte la variabilité d'albédo qu'il existe entre les différents type de cultures de part le monde mais juste une moyenne, comme pour d'autres variables comme la concentration en CO2.
-Seul l'effet de la variabilité naturelle de l'albédo des plantes cultivées est testé ici. On peut penser que la sélection artificielle ou le génie génétique pourraient permettre d'augmenter l'albédo des plantes de plus de 8%, ce qui améliorerait d'autant le refroidissement.
-Les régimes de précipitations sont mal prédits par ce type de modèle.
Cet article montre qu'un choix plus pertinent des critères de sélection des plantes cultivées peut avoir un effet positif notable sur le climat même s'il est relativement faible. De plus les effets bénéfiques sont multiples. En effet, les meilleures capacités réflectrices des variétés d'Orge ayant des feuilles cireuses ne réduisent pas le rendement de ces plantes. C'est même l'effet inverse qui est observé. De plus, des feuilles plus réflectrices ont aussi une meilleure efficacité d'utilisation de l'eau, ce qui est très avantageux en milieu limitant en eau.
Enfin, la bio-géoingénierie ne nécessite pas la construction de nouvelles infrastructures ou industries, couteuses et longues à mettre en place, puisque les champs existent déjà. Cette technique a également l'avantage de pouvoir être ajustée de manière très réactive en remplaçant les variétés de plantes cultivées annuelles a tout moment et des modifications génétiques pourraient permettre d'aller au delà de 1°C de refroidissement.
Les effets néfastes d'un changement régional de température sont mal décrits. Les auteurs prédisent un changement des précipitations provoquant une sécheresse en Australie, mais accordent peu d'importance à ces résultats puisque la variabilité inter-annuelle pour ce paramètre est importante. Ils alertent tout de même sur le fait que le caractère régional de l'effet de la Bio-géoingénierie peu créer, voire creuser des inégalités.
The likelihood that continuing greenhouse-gas emissions will lead to an unmanageable degree of climate change has stimulated the search for planetary-scale technological solutions for reducing global warming (“geoengineering”), typically characterized by the necessity for costly new infrastructures and industries. We suggest that the existing global infrastructure associated with arable agriculture can help, given that crop plants exert an important influence over the climatic energy budget because of differences in their albedo (solar reflectivity) compared to soils and to natural vegetation. Specifically, we propose a “bio-geoengineering” approach to mitigate surface warming, in which crop varieties having specific leaf glossiness and/or canopy morphological traits are specifically chosen to maximize solar reflectivity. We quantify this by modifying the canopy albedo of vegetation in prescribed cropland areas in a global-climate model, and thereby estimate the near-term potential for bio-geoengineering to be a summertime cooling of more than 1°C throughout much of central North America and midlatitude Eurasia, equivalent to seasonally offsetting approximately one-fifth of regional warming due to doubling of atmospheric CO2. Ultimately, genetic modification of plant leaf waxes or canopy structure could achieve greater temperature reductions, although better characterization of existing intraspecies variability is needed first.
