Potentiel et dynamique des stocks de carbone des savanes soudaniennes et soudano- guinéennes du Sénégal

CHAPITRE I :

Le secteur forestier et

les changements climatiques

Ce chapitre est une synthèse de l'état de l'art sur la relation entre le secteur forestier et les changements climatiques. Il présente les informations de base sur le bilan du carbone et la dynamique de réchauffement planétaire. Il apporte également des précisions sur l'importance de l'arbre et des écosystèmes forestiers dans la dynamique de séquestration du carbone. L'analyse du cadre géographique de l'étude permet de comprendre le contexte de l'étude et le choix des sites.

I.1. Le bilan global actuel du CO2 et les forêts

Le dioxyde de carbone (CO2) est un des gaz à effet de serre qui contribue naturellement au maintien de la température moyenne de la terre à un niveau qui permet le développement de la vie. Les températures moyennes globales de 15 °C garantissent les processus biologiques et le maintien des équilibres biogéochimiques. Le carbone, qui est l'une des composantes de ce gaz, est l'objet de nombreux échanges entre les divers constituants terrestres, atmosphériques et océaniques qui forment le cycle global du carbone. La concentration atmosphérique de CO2, qui était de 280 ppm (parties par million par volume) à l'époque préindustrielle (1750-1800), est passée à 356 ppm en 1993 et actuellement, elle augmente de 1,5 ppm par an (Schimel., 1995) pour atteindre des concentrations de 370 ppm.

Cette augmentation récente de la concentration atmosphérique de CO2 est principalement due aux activités humaines. En effet, pour la période 1980-1989, l'addition annuelle de carbone au cycle planétaire par la combustion de combustibles fossiles et la production de ciment fut en moyenne de 5,5 #177; 0,5 GtC/an (gigatonnes de carbone/an), alors que la contribution de la déforestation (forêt tropicale) fut de 1,6 #177; 1,0 GtC/an (Schimel, 1995). Malgré l'importance de ces émissions (7,1 #177; 1,1 GtC/an), l'augmentation annuelle de carbone atmosphérique n'a été que de 3,2 #177; 0,2 GtC/an (Campagna, 1996).

La quantité de CO2 qui ne s'accumule pas dans l'atmosphère serait absorbée par les océans et éventuellement, déposé au fond des profonds océans, mais aussi par les écosystèmes terrestres. Le puits manquant, ou le sort du carbone émis qui n'est pas mesuré dans l'atmosphère conduit encore quelques controverses (Campagna, 1996; Waring et Running, 1998; IPCC, 2001). Le bilan global le plus récent publié par IPCC et qui couvre la période 1980 à 1990, est présenté par la figure 1.

Le bilan global de CO2 entre 1980 et 1990, montre un total de 7-8 Gt de carbone relâché chaque année dans l'atmosphère à partir de la combustion des énergies fossiles et de la déforestation. On estime que les 4-5 Gt de C sont soit absorbés par les océans et la végétation mais le reste, 3-4 Gt ne sont pas retrouvés par les scientifiques qui considèrent qu'il y a un puits manquant non encore identifié (Adams et Piovesan, 2002). Des recherches récentes soutiennent que ce puits manquant est terrestre (Schimel, 1995), puisque les forêts ont le pouvoir de stocker de grandes quantités de carbone.

Article I. Bilan du CO2 entre 1980 et 1990.

*Les écarts-types ont été déterminés à partir d'un intervalle de confiance de 90%

Depuis 1958, la concentration atmosphérique de CO2 fait l'objet d'un suivi in situ à l'observatoire de Mauna Loa à Hawaii par l'Université de Californie (USA). La figure 2 présente l'évolution de la concentration atmosphérique du CO2 de 1981 à 2000 pour quatre stations de suivi in situ y compris Mauna Lao. L'augmentation graduelle de la concentration atmosphérique de CO2 suit un cycle qui comporte annuellement un maximum et un minimum. Ce cycle annuel est attribuable à l'activité saisonnière des écosystèmes terrestres (l'effet de la photosynthèse notamment) de l'hémisphère Nord. Le même processus est noté dans l'hémisphère Sud mais cette partie du globe présente moins de terres et donc moins de formations forestières.

Article II. Evolution des concentrations de CO2 atmosphérique au niveau de 4 stations

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de mesure de 1981 à 2000.

Source : Réseau SIO-USA, 2004.

Les fortes variations saisonnières des stations de l'Hémisphère Nord (Barrow, Mauna Lao) sont liées au cycle phénologique de l'importante couverture de végétation de l'hémisphère qui en sénescence perd du carbone et sa capacité à en absorber, alors qu'en phase de croissance, les écosystèmes forestiers absorbent une large quantité de CO2. La surface des terres étant largement plus importante dans l'Hémisphère Nord que dans l'Hémisphère Sud, l'amplitude des changements dans la concentration de CO2 est plus perceptible dans la partie Nord de la planète. Dans les deux cas, ces courbes prouvent que la végétation peut largement contribuer au stockage du CO2 atmosphérique.

La tendance en hausse du CO2 est aussi clairement montrée par ces courbes. Une analyse de données de la Station de Mauna Lao depuis 1958 montre que ces concentrations sont passées de 315 ppm à 375 ppm (figure 3a), soit une augmentation de 60 ppm au total ou 1,4 ppm/an. Il faut toutefois noter la forte variabilité saisonnière de la concentration de CO2 du fait du cycle phénologique des plantes (figure 3b).

Article III. Dynamique de la concentration du CO2 à Mauna Lao (Mesures in situ).

a		b

Source: The Carbon Dioxide Research Group, University of California, 2004.

Il est donc apparent que les forêts influencent le cycle du carbone. Les processus d'échange de CO2 entre l'atmosphère, la végétation et le sol passent par la photosynthèse, la respiration autotrophe (végétale) et la respiration hétérotrophe dans le sol (décomposition du matériel organique qui libère du CO2) (Riedacker, 2004).

Il faut noter que la dynamique à la hausse du CO2 dans l'atmosphère est essentiellement un fait anthropogénique qui a été confirmé par IPCC (2008), même si quelques études tendent à soutenir le forçage naturel comme étant la cause essentielle des changements climatiques (cycle de l'orbite terrestre, le volcanisme). Certains auteurs comme Ruddiman (2003) soutiennent que le rôle de l'homme a commencé depuis plusieurs millénaires avec les

civilisations Mésopotamiennes, Egyptiennes, Gréco-romaines, etc., dont les activités de production agricole ont fortement entamé de larges surfaces forestières libérant ainsi des quantités non négligeable de carbone. Même s'il faut garder cette perspective, les avancées technologiques du 18ième siècle ont été le point de départ de l'aire de fortes modifications d'origine humaine de notre planète. L'invention de la machine à explosion utilisant les hydrocarbures, l'avènement de nouveaux modes de communication, de consommation, de production etc., ont été à la base d'importantes modifications dans les concentrations de gaz à effet de serre. On retrouve dans certains documents le terme « Anthropocène »² pour traduire l'importance du facteur humain dans les modifications actuelles du climat. Compte tenu de l'importante littérature sur la question, nous renvoyons le lecteur aux revues spécialisées comme Sciences et Nature ( http://www.sciencesetnature.org), Science et vie ( http://www.science-et-vie.com).

Les synthèses faites récemment par IPCC dans son Quatrième Rapport d'Evaluation montrent l'importance relative des activités humaines dans la libération de GES dans l'atmosphère (figure 4).

Article IV. a) Émissions annuelles de GES anthropiques dans le monde, 1970-2004 ; b)

Parts respectives des différents GES anthropiques dans les émissions totales de 2004, en équivalent- CO2 ; c) Contribution des différents secteurs aux émissions totales de GES anthropiques en 2004, en équivalent- CO2 (IPCC, 2008).

2 L'Anthropocène est le terme créé et utilisé par certains scientifiques, dont Paul Crutzen, prix Nobel de chimie, pour désigner une nouvelle ère géologique, qui aurait débuté vers 1800, avec la révolution industrielle et où l'action de l'espèce humaine est devenue une force géophysique agissant sur la planète. Cette ère nouvelle a été déclenchée par le développement industrielle avec une forte consommation d'énergie fossile qui a eu un impact devenu majeur de l'homme sur le système Terrestre (y compris climatique). L'anthropocène succèderait ainsi à l'holocène qui avait débuté il y a dix mille ans.

La figure 4 a), montre que les GES ont augmenté de près de 45% depuis 1970 (à peine 40 ans). Cette augmentation est soutenue par la contribution significative des combustibles fossiles qui à eux seuls ont une part de 57% des GES anthropiques alors que la foresterie en détient 17% (figure 4 b et c). Les secteurs de l'énergie et de l'industrie sont les plus grands contributeurs aux GES (figure 4 c). La part relativement importante de la foresterie est liée aux importants déboisements des forêts denses, à la désertification et aux changements d'utilisation des terres. L'importance du secteur forestier dans le processus de l'atténuation des GES est fortement documentée dans le Quatrième Rapport d'Evaluation de IPCC (IPCC, 2008). Il convient avant de décrire les enjeux du secteur forestier dans les changements climatiques, de faire un bref rappel sur le rôle de l'arbre dans la séquestration du carbone atmosphérique.