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Les forêts sont des écosystèmes dynamiques : elles sont habituées aux changements, mais elles ont besoin de temps pour s'y adapter. Le changement climatique expose les arbres à des modifications radicales en termes de précipitations (tant en termes de période que de quantité) et les confronte en même temps à des canicules que beaucoup d'entre eux ne peuvent pas supporter. Ces stress perturbent le cycle de vie des arbres et peuvent entraîner une mortalité répandue.
« De tels effets négatifs ont des conséquences considérables et affectent les populations de manière inattendue, notamment en matière d’approvisionnement en eau potable, d’irrigation ou de production d’énergie. C’est pourquoi il est nécessaire de déterminer comment, où et quand les conditions de stress hydrique pourraient avoir un impact négatif sur les écosystèmes forestiers », explique César D. Jiménez-Rodríguez, hydrologue forestier et chercheur en R&D au Luxembourg Institute of Science & Technology (LIST), au sein du groupe de recherche du Dr Patrick Matgen. L’objectif de sa recherche est de développer des modèles numériques d’écosystèmes forestiers afin d’étudier comment certains facteurs influencent nos forêts.
Ce que les modèles numériques peuvent nous montrer
En ce qui concerne les possibilités actuelles de recherche, César explique que les écosystèmes naturels sont représentés à différentes échelles spatiales à l'aide de modèles numériques. Ces modèles permettent de comprendre comment les écosystèmes pourraient réagir à certains scénarios, grâce à des « expériences virtuelles ».
Cette approche nous permet d'évaluer comment différents écosystèmes, tels que les forêts, réagiront à des changements radicaux comme une baisse des précipitations, une hausse des températures ou même la disparition de la végétation, afin de comprendre ce qui se passe à l'échelle locale ou à l'échelle du paysage. Nous pouvons ainsi tester plusieurs scénarios au sein d'un même écosystème sur différentes échelles de temps, allant de quelques décennies à plusieurs siècles, sans avoir à attendre aussi longtemps ni à intervenir physiquement sur les écosystèmes.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Prendre en compte les spécificités locales et régionales
Trouver l'échelle appropriée pour caractériser les différents processus qui déterminent les réactions des forêts étudiées constitue un véritable défi. Il est donc essentiel d'harmoniser l'échelle des processus étudiés avec celle des modèles, mais aussi de choisir la caractérisation adéquate en fonction des spécificités locales ou régionales.
Il est regrettable de devoir le mentionner, mais les priorités en matière de financement présentent un obstacle à la résolution de ce défi. Aujourd’hui, l’essor de la philosophie de « Open Science » a permis une large mise à disposition de données et de modèles. Parallèlement, l’infrastructure informatique offre à ce domaine de recherche une formidable opportunité de se développer. Cependant, le nombre de candidats aux financements de recherche en sciences de la Terre a fortement augmenté, sans que les fonds disponibles n’aient augmenté en conséquence. Par conséquent, la sélection des projets implique toujours de fixer des priorités dans l’attribution des fonds – et les sciences de la Terre ne figurent pas tout à fait en tête de liste.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Des progrès malgré les défis
Au cours de la dernière décennie, divers modèles numériques ont permis d'améliorer la représentation de la végétation. César explique qu'ils reproduisent le processus par lequel la végétation absorbe l'eau du sol, la transporte à travers les troncs, les branches, les rameaux et les feuilles, puis la restitue au-dessus de la canopée ou le long de ce parcours.
César au travail en plein air.
Notre travail de recherche consistait à évaluer la précision de cette représentation en sélectionnant des forêts expérimentales réparties dans toute l'Europe et dotées des instruments nécessaires pour tester différentes « configurations végétales » à l'aide d'un modèle. Grâce à nos travaux, nous aidons la communauté des modélisateurs à mieux comprendre, à partir d'exemples concrets, les avantages et les inconvénients de la généralisation de différents types de végétation – du moins en ce qui concerne l'Europe.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Je considère que deux étapes clés de notre projet sont particulièrement importants. Premièrement, il a mis en évidence la nécessité de mieux prendre en compte la roche-mère dans la représentation terrestre des modèles climatiques pour les écosystèmes saisonnièrement secs. Deuxièmement, lors de l'évaluation des différentes « configurations végétales », nous avons pu démontrer l'importance d'un paramètre végétal dans le modèle, qui joue un rôle clé mais qui avait été négligé dans d'autres travaux de recherche.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
À PROPOS DE CÉSAR D. JIMÉNEZ-RODRÍQUEZ
Sa recherche en une phrase
« Évaluer la pertinence d'une représentation générique des caractéristiques forestières dans les modèles de surface terrestre, en utilisant la consommation d'eau des arbres comme indicateur clé de performance en conditions de sécheresse et de stress thermique. »
Qu'est-ce qui le motive en tant que scientifique ?
« J’ai grandi près d’un environnement montagneux au Costa Rica, où la forêt humide prémontagneuse luxuriante m’a marqué à jamais. Depuis lors, des questions telles que : comment l’eau circule-t-elle ? Pourquoi les plantes ne poussent-elles que sur ces rochers ? Ou encore, pourquoi existe-t-il une telle variété de formes de feuilles ? ont commencé à germer dans mon esprit. Cette curiosité d’enfance anime mon travail scientifique, et le groupe « Remote Sensing and Natural Resources Modelling » m’a offert l’occasion idéale de la mettre en pratique dans le cadre du projet CAPACITY. »
Pourquoi il a choisi le Luxembourg pour sa recherche
« Le Luxembourg offre un cadre idéal pour la recherche interdisciplinaire grâce à la grande diversité des nationalités et des parcours qui se côtoient dans ce petit pays. Cette diversité nous permet d’apporter différentes perspectives de recherche liées à des facteurs culturels qui se complètent mutuellement. De plus, le caractère international de la population luxembourgeoise fait de ce pays une plaque tournante idéale pour la collaboration internationale avec de nombreux pays et instituts de recherche à l’étranger. »
Ce qu'il aime dans les sciences
« Apprendre par la pratique. Cela englobe tout, depuis les erreurs et les écueils du début jusqu’aux superbes ensembles de données obtenus lorsque tout se passe bien à la fin. »
Des mentors qui font la différence
« Cinq personnes ont influencé ma carrière. Tout d’abord, ce sont mes deux parents qui m’ont transmis l’amour et le plaisir de comprendre les écosystèmes naturels. Ensuite, le Dr Julio Calvo-Alvarado (Costa Rica), la Dre Miriam Coenders-Gerrits (Pays-Bas) et le Dr Mauro Sulis (Italie). Chacun d’entre eux m’a transmis un ensemble varié de compétences, respectivement en écologie tropicale, en hydrologie isotopique et en modélisation de la surface terrestre. »
Où se voit-il dans cinq ans ?
« Je m’imagine en tant que chercheur installé au Luxembourg, menant des travaux de recherche de haut niveau axés sur la résilience des écosystèmes naturels d’Europe et d’Amérique latine. »
Auteur: César D. Jiménez-Rodríguez (LIST) & Emily Iversen (FNR)
Édition et traduction: Michèle Weber (FNR)
