Travailler avec les plantes, les sols et l'eau pour rafraîchir le climat et réhydrater les paysages de la Terre

Traduction non officielle en français du 25ème Foresight Brief du PNUE

Contexte

Les Foresight Briefs sont publiés par le Programme des Nations Unies pour l'Environnement (PNUE) afin de mettre en lumière un point chaud du changement environnemental, de présenter un sujet scientifique émergent ou de discuter d'une question environnementale actuelle. Le public peut ainsi découvrir ce qui se passe dans son environnement en mutation et les conséquences de ses choix quotidiens, et de réfléchir aux orientations futures des politiques. La 25e édition améliore notre compréhension des relations entrecroisées et des flux d'énergie qui en découlent entre les plantes, les sols et l'eau sur le sol, ainsi que dans et avec l'atmosphère. Elle explique comment ces relations peuvent contribuer à atténuer le changement climatique, tout en créant en même temps un écosystème résilient.

Résumé

La destruction continue des forêts, la détérioration des sols, la perte subséquente du stockage de l'eau dans les sols et la réduction de la rétention d'eau dans les espaces naturels perturbent la circulation de l'eau dans et à travers l'atmosphère. Cette perturbation provoque des changements majeurs dans les précipitations qui pourraient entraîner une diminution des précipitations et une augmentation des sécheresses et des températures dans de nombreuses régions du monde, et une aggravation du changement climatique. Ces changements affectent le climat à l'échelle d'une région, mais peuvent également avoir un impact sur des régions très éloignées. Comprendre les relations entrecroisées et les flux d'énergie qui en découlent entre les plantes, les sols et l'eau du sol, ainsi que dans l'atmosphère, peut contribuer à atténuer le changement climatique et à créer des écosystèmes plus résilients.

Introduction

La végétation joue un rôle important - et souvent négligé - dans la régulation du climat. Pensez à la différence entre se tenir par un chaud après-midi d'été dans un champ labouré et sans végétation ou dans une forêt dense. Il est clair que la conversion, par exemple, de forêts en terres cultivées ou en zones urbaines entraîne des changements majeurs qui peuvent influencer le climat.

Le rayonnement solaire qui atteint la surface d'un champ à végétation dense n'est utilisé qu'à raison de 1% pour la photosynthèse et de 5 à 10% pour chauffer l'air ("chaleur sensible " i). Plus de 70% du rayonnement est utilisé pour la transpiration des plantes, qui transforme l'eau liquide en vapeur d'eau, un processus très consommateur en énergie ("chaleur latente" i) (Figure 1). En comptant les surfaces non végétalisées et les surfaces aquatiques, environ 50% de l'énergie solaire qui atteint le sol est utilisée pour l'évaporation et la transpiration de l'eau (“évapotranspiration" ii)1-4.

Toutes ces masses d’air s’élèvent dans l’atmosphère, la vapeur d’eau va finalement se condenser et restituer la même quantité d’énergie que celle qui a été consommée au niveau du sol, une partie en sera dissipée dans l’espace. Les nuages nouvellement créés vont alors réfléchir le rayonnement solaire incident et seront la source de nouvelles précipitations.


Figure 1: Distribution de l'énergie solaire incidente sur la végétation1


Crédit photo: Shutterstock.com

Une perspective de pensée systémique

Causes clés influençant ce système - l'utilisation accrue des terres par l'homme a entraîné une réduction de la couverture végétale, une dégradation des sols et une diminution de la rétention d'eau, ce qui réduit directement l'évapotranspiration, augmentant les températures au sol, ce qui a un impact sur l'augmentation de la température mondiale. L'augmentation de la végétation sur les terres accroît la fertilité des sols et la recharge des nappes phréatiques, augmentant ainsi l'évapotranspiration, ce qui entraîne une augmentation de la couverture nuageuse et des précipitations. L'augmentation de la couverture nuageuse entraîne une augmentation du refroidissement de l'atmosphère par une réflexion accrue du rayonnement solaire incident ainsi qu'une augmentation du transfert d'énergie vers l'espace, qui ont ensemble des effets régulateurs sur le réchauffement de la Terre. Lorsque cette rétroaction équilibrante est affaiblie, une terre plus chaude entraîne davantage de sécheresses, aggravées par la réduction des précipitations, et davantage d'incendies de végétation, ce qui réchauffe encore plus la terre. Ces cycles peuvent être inversés grâce à des politiques favorisant une utilisation des terres qui augmente la couverture végétale et améliore la rétention d'eau dans les sols. (+) L'influence est dans la même direction, (-) l'influence est dans la direction opposée.

Pourquoi est-ce important ?

Sur les quelques 120 000 km3 d'eau qui tombent sous forme de précipitations sur les surfaces terrestres chaque année, environ 60% proviennent des océans et 40% des terres (voir Figure 2)5,6. 60 à 80% de cette humidité atmosphérique d'origine terrestre provient de la transpiration des plantes2,7,8, ce qui démontre le rôle important que joue la végétation dans l'alimentation du cycle des précipitations, ainsi que dans le transfert d'énergie du sol vers la haute atmosphère.

Jusqu'à récemment, l'impact de l'homme sur la vapeur d'eau dans l'atmosphère était considéré comme négligeable par rapport à l'évaporation des océans. Cependant, l'impact de l'homme sur la teneur en vapeur d'eau dans l'atmosphère est dû à d'importants changements de la couverture des sols d'origine anthropique, et pas seulement dû aux émissions industrielles, comme on l'a prétendu précédemment. Or, ces changements de couverture des sols ont une influence majeure sur les cycles de la vapeur d'eau dans l'atmosphère.9-11


Figure 2 : Flux d'eau dans le monde. Sur les 120 000 km3 de pluie qui tombent sur les continents, 72 000 km3 proviennent des océans et 48 000 km3 des continents. Sur ce total, 60-80% proviennent de la transpiration des plantes et 20-40% de l'évaporation des masses d'eau et des sols. 32 000 km3 d'évapotranspiration depuis les terres retournent à l'océan via l'humidité de l'air; 40 000 km3 sont drainés par les rivières vers les océans.11
Graphique: Stefan Schwarzer, UN Environment/GRID-Genève

Près de la moitié des forêts du monde ont disparu depuis le début de l'agriculture (la majeure partie de la déforestation s'est produite depuis 1950)12,13 et ont été converties en champs beaucoup moins végétalisés. Quels sont les impacts de ces vastes changements provoqués par l'homme sur les flux d'eau et d'énergie de la planète ? 

Principaux résultats

Les arbres comme générateurs de vapeur d'eau

Chaque arbre de la forêt est une fontaine d'eau, qui aspire l'eau du sol par ses racines, la pompe à travers le tronc, les branches et les feuilles, et la libère sous forme de vapeur d'eau dans l'atmosphère à travers les pores de son feuillage. Par une journée ensoleillée normale, un seul arbre peut transpirer plusieurs centaines de litres d'eau, rafraîchissant son environnement avec une puissance de 70 kWh par 100 litres, ce qui représente un effet de refroidissement équivalent à celui de deux climatiseurs domestiques fonctionnant pendant 24 heures14,15. Par milliards, les arbres créent des rivières d'eau géantes dans l'air ("rivières volantes") - des rivières qui forment des nuages et créent des précipitations à des centaines, voire des milliers de kilomètres de distance (Figure 3)16,17


Figure 3 : Les rivières volantes transportent la vapeur d'eau sur de longues distances couvertes par les forêts, qui jouent un rôle essentiel dans la création de cette vapeur, agissant comme une pompe à eau massive en absorbant et en libérant des milliards de litres d'eau sous forme d'humidité.
Graphique: Stefan Schwarzer, UN Environment/GRID-Genève

L'évapotranspiration comme source de précipitations

À l'échelle mondiale, 40 à 60% de la pluie tombant sur terre provient de l'humidité générée par l'évapotranspiration terrestre sous le vent, principalement par la transpiration des arbres11,14,18–20. Dans certaines régions du monde, cette part s'élève à 70% des précipitations11. Ce recyclage devient plus dominant à l'intérieur des terres (Figure 4).

Les forêts tropicales à larges feuilles persistantes n'occupent qu'environ 10% de la surface terrestre de la planète, mais contribuent à 22% de l'évapotranspiration mondiale22, ce qui souligne leur importance pour le cycle de l'eau supra-régional. Les distances typiques parcourues par l'humidité évaporée depuis les continents dans l'atmosphère avant qu'elle ne retombe sur ceux-ci sont de l'ordre de 500-5000 km; l'échelle de temps typique est de 8-10 jours23,24. Par exemple, l'humidité qui s'évapore du continent eurasien est responsable de 80% des ressources en eau de la Chine11. La principale source de précipitations dans le bassin du Congo est l'humidité qui s'évapore au-dessus de l'Afrique de l'Est, tandis qu'à son tour, elle est une source majeure d'humidité pour les précipitations au Sahel11. L'état de la forêt équatoriale ouest-africaine est particulièrement important pour le débit du Nil25. Cela explique pourquoi, même dans les principaux bassins fluviaux, notamment l'Amazone, le Congo et le Yangtze, les précipitations sont plus fortement influencées par les changements d'usage des terres à l'extérieur du bassin qu'à l'intérieur. Même dans plusieurs bassins fluviaux qui ne s'étendent pas sur plusieurs pays, les flux ont été considérablement affectés par les changements d'usage des terres dans d'autres pays26.


Figure 4 : Taux de recyclage moyen des précipitations continentales (1999-2008).
Plus le chiffre est élevé, plus les précipitations proviennent de l'évapotranspiration des terres11,21.

Changement d'usage des sols et modification des flux de chaleur 

Les modèles montrent que les changements locaux de forêts ou de prairies en terres cultivées réduisent l'évapotranspiration terrestre annuelle de 30 à 40%27. A l'échelle mondiale, les changements de couverture des sols entre 1950 et 2000 ont réduit l'évapotranspiration terrestre annuelle de 4 à 5% soit de 3 000 à 3 500 km3, et ont augmenté le ruissellement des eaux de surface de 6,8%27,28. Les scientifiques ont découvert, d'autre part, que l'augmentation du couvert végétal a un effet de refroidissement qui provient d'une efficacité accrue du mouvement vertical de chaleur et de vapeur d'eau entre la surface terrestre et l'atmosphère29

Modifications des régimes atmosphériques dues à la déforestation

Les observations par satellite suggèrent que les forêts ont une influence majeure sur la formation des nuages, et pas seulement sous les tropiques, mais aussi dans les zones tempérées : la disparition des forêts peut entraîner des diminutions significatives de la couverture nuageuse locale et donc des précipitations30. La modélisation a montré que la déforestation mondiale extensive entre les années 1700 et 1850 a entraîné une diminution des précipitations de mousson sur le sous-continent indien et le sud-est de la Chine et un affaiblissement associé de la circulation de la mousson d'été en Asie31. Sous les tropiques, la convection profonde des cumulus a été considérablement modifiée par les changements de l'environnement (principalement la conversion des forêts en terres cultivées). Cela n'affecte pas seulement les précipitations locales, mais a également un impact sur de longues distances par le biais de processus connus sous le nom de “téléconnexions". Ces téléconnexions peuvent avoir des répercussions à des latitudes plus élevées, ce qui modifie de manière significative le climat dans ces régions10,25,32,33. Même des perturbations relativement faibles de la couverture terrestre dans les tropiques peuvent avoir des impacts à des latitudes plus élevées34,35 comme par exemple les connexions entre l'Amazonie et le nord-ouest des États-Unis36. La disparition des forêts peut également entraîner une diminution des précipitations et un allongement des saisons sèches à l'échelle locale, comme cela a été rapporté par exemple à Rondônia au Brésil37 ou à Bornéo, où il a été constaté que les bassins versants ayant subi la plus grande perte de forêts ont connu une réduction de 15% des précipitations38. En Inde, les tendances à la baisse des précipitations pendant la mousson correspondent à l'évolution de la couverture forestière en Inde, en raison de la réduction de l'évapotranspiration et des diminutions ultérieures de la composante recyclée des précipitations39. Cela illustre les grands mouvements des flux de vapeur d'eau et de précipitations.

Ré-irradiation du sol nu

Normalement, plus de 50% du rayonnement solaire atteignant la surface de la terre est converti par évapotranspiration en chaleur latente, qui est à son tour transférée dans l'atmosphère, alimentant le cycle des précipitations, et partiellement renvoyée dans l'espace.

Sur les surfaces nues, par exemple les champs en jachère, les prairies sèches (en été et après la récolte du foin), et sur les surfaces en béton ou en asphalte, le sol absorbe davantage de rayonnement solaire incident, s'échauffe, crée de la chaleur sensible et émettra, proportionnellement à la puissance quatre de sa température absolue (loi de Stefan-Boltzman), une puissance thermique dans l'atmosphère (Figure 5, Figure 6).


Figure 5 : L'évapotranspiration diminue la température au sol et augmente l'albédo des nuages, le rayonnement vers l'espace pendant le processus de condensation, la formation des nuages et donc les précipitations. L'élimination de la végétation augmente la température au niveau du sol, émet avec l'augmentation de la température du sol une énergie thermique qui augmente de façon exponentielle. L'énergie thermique, crée des zones de haute pression qui entravent le passage des masses d'air à basse pression (et donc humides), diminue le potentiel de formation des nuages et réduit ainsi les précipitations.
Graphique: Stefan Schwarzer, UN Environment/GRID-Genève


Figure 6 : La même parcelle de végétation éparse photographiée dans le spectre infrarouge et dans le spectre visible. La surface nue du sol est visiblement plus chaude que la surface des feuilles refroidies par la transpiration9.

Les différences de température de surface entre ces surfaces nues et les zones boisées peuvent, d'après un exemple en Europe centrale, atteindre 20°C les après-midi d'été (Figure 7)40.  Sur l'île indonésienne de Sumatra, on a constaté des différences de température entre la forêt et les zones de coupe à blanc allant jusqu'à 10°C, ce qui s'explique, là encore, par un effet de refroidissement par évaporation des forêts, qui l'emporte sur l'effet de réchauffement par albédo généré par les surfaces boisées plus sombres41


Figure 7 : Distribution de la température de surface dans un paysage mixte14,40

Cela met en évidence le fait que les processus biophysiques locaux déclenchés par la déforestation peuvent effectivement augmenter les températures estivales dans toutes les régions du monde.

La déforestation passée a en effet réduit le flux de chaleur latente sur les terres et augmenté la chaleur sensible sur le sol43-47. La déforestation a provoqué un réchauffement important au cours de la décennie 2003-2013, pouvant allant jusqu'à 0,28°C de la température moyenne dans les régions tropicales, et un fort réchauffement allant jusqu'à 0,32°C dans les régions tempérées du sud48. Au rythme actuel de la déforestation, la disparition des forêts tropicales pourrait ajouter 1,5°C aux températures mondiales d'ici 2100, sans tenir compte des autres augmentations de température dues à l'homme49

Entre 1950 et 2000, la température de surface a augmenté de 0,3°C à l'échelle mondiale en raison des changements de la couverture des sols27. Les perturbations du bilan énergétique à la surface générées par les changements de végétation entre 2000 et 2015 ont entraîné une augmentation moyenne de 0,23°C de la température de surface locale là où ces changements de végétation ont eu lieu50. Le réchauffement moyen dû aux changements de la couverture des sols peut expliquer 18 à 40% des tendances actuelles du réchauffement climatique par la réduction de l'évapotranspiration et malgré l'augmentation de l'albédo à la surface du sol42,51,52.

Aérosols biogènes pour la formation des nuages

Outre l'importance des forêts pour les flux d'énergie et la génération de précipitations, les grandes forêts semblent être des réacteurs biogéochimiques, dans lesquels la biosphère et la photochimie atmosphérique produisent des noyaux pour la formation de nuages et de précipitations, entretenant ainsi le cycle hydrologique53. Les arbres produisent des composés organiques volatils et "libèrent" des micro-organismes - bactéries et spores fongiques, pollen et autres débris biologiques - qui vivent sur les feuilles et se retrouvent en suspension dans l'air pendant et après la pluie dans les écosystèmes forestiers54-57. Dans l'atmosphère, ils génèrent une partie importante de la condensation des nuages et des noyaux de glace, ce qui a un impact sur la formation des nuages et des précipitations53,54,57-59. Les aérosols biogènes peuvent également contribuer à élever la température de congélation en créant des noyaux de glace. Sans ce phénomène, la congélation ne se produirait pas avant que les nuages n'atteignent -15°C ou moins; avec l'aide de ces noyaux de glace, le processus peut être réalisé à des températures proches de 0°C, ce qui permet une formation efficace des nuages et génère de la pluie plus facilement et localement59-62.


Crédit photo: Shutterstock.com


Crédit photo: Shutterstock.com

Les océans, un tampon à double sens

Un tiers des émissions anthropiques de CO2 et plus de 90% de la chaleur anthropique supplémentaire émise dans l'atmosphère ont été préalablement absorbés et bufferisés par les océans. Lorsque nous parlons de l'augmentation de la température globale, nous devons être conscients que nous ne voyons que ~10% de l'effet total63,64.

L'effet tampon du CO2 par les océans fonctionne également dans le sens inverse : Lorsque nous extrayons du CO2 de l'atmosphère afin de réduire les concentrations de CO2 dans l'atmosphère, les océans réémettent du CO2 en raison de la différence de pression gazeuse nouvellement créée, en essayant de rétablir l'équilibre de la concentration de CO2 entre l'atmosphère et l'océan. Ainsi, sur des périodes de temps plus courtes, une diminution rapide de CO2 dans l'atmosphère aura du mal à se produire, même si nous parvenons (a) à arrêter les émissions de CO2 et (b) à développer des solutions naturelles ou techniques de captation du CO2.

Quelles sont les implications pour les politiques à mettre en oeuvre ? 

La végétation, les sols fertiles et la rétention d'eau doivent être reconnus comme les principaux régulateurs des cycles de l'eau, de l'énergie et du carbone. Certaines des implications au niveau des politiques sont énumérées ci-dessous :

-- Être conscient des boucles de rétroaction positives : Comme expliqué ci-dessus, lorsque les forêts sont abattues, les terres et le climat deviennent plus secs et plus chauds. Il en résulte des conditions qui exacerbent le risque d'incendies de forêt et de végétation, lesquels émettent du CO2 et provoquent une nouvelle déforestation, créant ainsi un cercle vicieux68,69. Le changement climatique, la déforestation, la sécheresse et les incendies de forêt forment une triple boucle de rétroactions qui se renforcent (Figure 8). 

-- Compte tenu des téléconnexions des grands écosystèmes forestiers, ceux-ci doivent être considérés comme fournissant des biens mondiaux. Le mécanisme REDD+ développé dans le cadre de la CCNUCC pourrait, par exemple, servir de modèle pour reconnaître et financer les services internationaux d'eau et d'énergie fournis par ces forêts. 

-- Les régions forestières particulièrement importantes et sensibles doivent être protégées et gérées en conséquence. 

-- Il est de la plus haute importance d'arrêter la déforestation et d'accroître les efforts de reboisement dans le monde entier. 

-- Les pratiques agricoles devraient se concentrer sur la régénération des sols, la couverture végétale du sol tout au long de l'année et l'utilisation de méthodes agroforestières iii.


Figure 8 : En raison de la nature interdépendante des incendies de forêt, de la déforestation, de la sécheresse et du changement climatique, isoler l'un des processus ne permet pas de décrire la complexité de l'ensemble interconnecté65-67


Crédit photo: Shutterstock.com

Conclusion

Il est important de comprendre que les cycles du carbone, de l'eau et de l'énergie sont intimement liés sur les terres. Le rétablissement des cycles d'humidité atmosphérique et terrestre sur la végétation, sur les sols et dans l'atmosphère est de la plus haute importance pour refroidir la planète et sécuriser les régimes de précipitation dans le monde. L'assèchement des milieux naturels est le prix de l'échec.

L'arrêt de la déforestation, l'augmentation de la reforestation et la mise en œuvre de pratiques agroforestières sont obligatoires si nous voulons réussir à éviter une catastrophe climatique. Une approche systémique est nécessaire pour comprendre et utiliser les modèles sous-jacents de la formation des pluies. Pour faire revenir la pluie dans des régions telles que le Sahel, il ne suffira pas de planter des arbres dans la région; il faudra (re)construire des forêts à partir de la côte pour attirer l'air humide de l'océan vers la terre70

Parallèlement, l'augmentation de la fertilité des sols, de la rétention d'eau et de la protection des sols par les pratiques de l'agriculture biologique régénérative  (voir les Foresight Briefs 010 et 013 du PNUE), comme la couverture végétale tout au long de l'année par le biais de cultures de couverture et de jachères ou la mise en œuvre de l'agroforesterie, représente une autre approche importante pour alimenter les cycles de l'eau et de l'énergie. Trouver des moyens de renforcer la matière organique du sol est l'une des clés du succès pour les grandes régions du monde actuellement cultivées. 

D'une manière générale, nous devons changer de paradigme, en valorisant les effets hydrologiques et de refroidissement du climat par la végétation en général et des forêts en particulier, parallèlement à leur potentiel de piégeage du carbone. Les effets de la couverture végétale - et notamment des arbres - sur le climat à l'échelle locale, régionale et continentale offrent des avantages qui doivent être mieux reconnus14,32,71

Notes

i La chaleur latente et la chaleur sensible sont des types d'énergie libérés ou absorbés dans l'atmosphère. La chaleur latente est liée aux changements de phase entre les liquides, les gaz et les solides. La chaleur sensible est liée aux changements de température d'un gaz ou d'un objet sans changement de phase.

ii Les processus combinés d'évaporation et de transpiration de l'eau de la surface de la terre vers l'atmosphère. 

iii L'agroforesterie est l'intégration d'arbres ou d'arbustes dans les champs et les pâturages. 

Bibliographie

1. Pokorny, J. et al. Solar energy dissipation and temperature control by water and plants. International Journal of Water 5, 311 (2010).
2. Jasechko, S. et al. Terrestrial water fluxes dominated by transpiration. Nature 496, 347–350 (2013).
3. Trenberth, K. E., Fasullo, J. T. & Kiehl, J. Earth’s Global Energy Budget. Bulletin of the American Meteorological Society 90, 311–324 (2009).
4. Wang, K. & Dickinson, R. E. A review of global terrestrial evapotranspiration: Observation, modeling, climatology, and climatic variability: GLOBAL TERRESTRIAL EVAPOTRANSPIRATION. Reviews of Geophysics 50, (2012).
5. Ellison, D., Wang-Erlandsson, L., van der Ent, R. & van Noordwijk, M. Upwind forests: managing moisture recycling for nature-based resilience. Unasylva 70, 13 (2019).
6. Schneider, U. et al. Evaluating the Hydrological Cycle over Land Using the Newly-Corrected Precipitation Climatology from the Global Precipitation Climatology Centre (GPCC). Atmosphere 8, 52 (2017).
7. Schlesinger, W. H. & Jasechko, S. Transpiration in the global water cycle. Agricultural and Forest Meteorology 189–190, 115–117 (2014).
8. Wei, Z. et al. Revisiting the contribution of transpiration to global terrestrial evapotranspiration: Revisiting Global ET Partitioning. Geophysical Research Letters 44, 2792–2801 (2017).
9. Kravčík, M., Pokorný, J., Kohutiar, J., Kováč, M. & Tóth, E. Water for the Recovery of the Climate - A New Water Paradigm. 94 (2007).
10. Mahmood, R. et al. Land cover changes and their biogeophysical effects on climate: LAND COVER CHANGES AND THEIR BIOGEOPHYSICAL EFFECTS ON CLIMATE. International Journal of Climatology 34, 929–953 (2014).
11. van der Ent, R. J., Savenije, H. H. G., Schaefli, B. & Steele-Dunne, S. C. Origin and fate of atmospheric moisture over continents. Water Resources Research 46, (2010).
12. Crowther, T. W. et al. Mapping tree density at a global scale. Nature 525, 201–205 (2015).
13. FAO. State of the world’s forests 2012. (Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2012).
14. Ellison, D. et al. Trees, forests and water: Cool insights for a hot world. Global Environmental Change 43, 51–61 (2017).
15. Pokorny, J. What can a tree do? (2012).
16. Weng, W., Luedeke, M. K. B., Zemp, D. C., Lakes, T. & Kropp, J. P. Aerial and surface rivers: downwind impacts on water availability from land use changes in Amazonia. Hydrol. Earth Syst. Sci. 22, 911–927 (2018).
17. Nobre, A. D. The Future Climate of Amazonia. 42 (2014).
18. Eltahir, E. A. B. & Bras, R. L. Precipitation recycling in the Amazon basin. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 120, 861–880 (1994).
19. Keys, P. W., Wang-Erlandsson, L. & Gordon, L. J. Revealing Invisible Water: Moisture Recycling as an Ecosystem Service. PLOS ONE 11, e0151993 (2016).
20. Staal, A. et al. Forest-rainfall cascades buffer against drought across the Amazon. Nature Climate Change 8, 539–543 (2018).
21. van der Ent, R. J. A new view on the hydrological cycle over continents. (2014).
22. Wang-Erlandsson, L., van der Ent, R. J., Gordon, L. J. & Savenije, H. H. G. Contrasting roles of interception and transpiration in the hydrological cycle – Part 1: Temporal characteristics over land. Earth System Dynamics 5, 441–469 (2014).
23. van der Ent, R. J. & Savenije, H. H. G. Length and time scales of atmospheric moisture recycling. Atmospheric Chemistry and Physics 11, 1853–1863 (2011).
24. van der Ent, R. J. & Tuinenburg, O. A. The residence time of water in the atmosphere revisited. Hydrol. Earth Syst. Sci. 21, 779–790 (2017).
25. Gebrehiwot, S. G. et al. The Nile Basin waters and the West African rainforest: Rethinking the boundaries. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water 6, e1317 (2019).
26. Wang-Erlandsson, L. et al. Remote land use impacts on river flows through atmospheric teleconnections. Hydrology and Earth System Sciences 22, 4311–4328 (2018).
27. Sterling, S. M., Ducharne, A. & Polcher, J. The impact of global land-cover change on the terrestrial water cycle. Nature Climate Change 3, 385–390 (2013).
28. Gordon, L. J. et al. Human modification of global water vapor flows from the land surface. Proceedings of the National Academy of Sciences 102, 7612–7617 (2005).
29. Chen, C. et al. Biophysical impacts of Earth greening largely controlled by aerodynamic resistance. Sci. Adv. 6, eabb1981 (2020).
30. Teuling, A. J. et al. Observational evidence for cloud cover enhancement over western European forests. Nature Communications 8, (2017).
31. Takata, K., Saito, K. & Yasunari, T. Changes in the Asian monsoon climate during 1700-1850 induced by preindustrial cultivation. Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 9586–9589 (2009).
32. Pielke, R. A. Influence of the spatial distribution of vegetation and soils on the prediction of cumulus Convective rainfall. Reviews of Geophysics 39, 151–177 (2001).
33. Sheil, D. & Murdiyarso, D. How Forests Attract Rain: An Examination of a New Hypothesis. BioScience 59, 341–347 (2009).
34. Chase, T. N., Pielke Sr., R. A., Kittel, T. G. F., Nemani, R. R. & Running, S. W. Simulated impacts of historical land cover changes on global climate in northern winter. Climate Dynamics 16, 93–105 (2000).
35. Chase, T. N., Pielke, R. A., Kittel, T. G. F., Nemani, R. & Running, S. W. Sensitivity of a general circulation model to global changes in leaf area index. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 101, 7393–7408 (1996).
36. Medvigy, D., Walko, R. L., Otte, M. J. & Avissar, R. Simulated Changes in Northwest U.S. Climate in Response to Amazon Deforestation*. Journal of Climate 26, 9115–9136 (2013).
37. Coe, M. T. et al. The Forests of the Amazon and Cerrado Moderate Regional Climate and Are the Key to the Future. Tropical Conservation Science 10, 194008291772067 (2017).
38. McAlpine, C. A. et al. Forest loss and Borneo’s climate. Environmental Research Letters 13, 044009 (2018).
39. Paul, S. et al. Weakening of Indian Summer Monsoon Rainfall due to Changes in Land Use Land Cover. Scientific Reports 6, (2016).
40. Hesslerová, P., Pokorný, J., Brom, J. & Rejšková – Procházková, A. Daily dynamics of radiation surface temperature of different land cover types in a temperate cultural landscape: Consequences for the local climate. Ecological Engineering 54, 145–154 (2013).
41. Sabajo, C. R. et al. Expansion of oil palm and other cash crops causes an increase of the land surface temperature in the Jambi province in Indonesia. Biogeosciences 14, 4619–4635 (2017).
42. Alkama, R. & Cescatti, A. Biophysical climate impacts of recent changes in global forest cover. Science 351, 600–604 (2016).
43. Bounoua, L., Defries, R., Collatz, G. J., Sellers, P. & Khan, H. Effects of Land Cover Conversion on Surface Climate. 36 (2002).
44. Brovkin, V. et al. Biogeophysical effects of historical land cover changes simulated by six Earth system models of intermediate complexity. Climate Dynamics 26, 587–600 (2006).
45. Pitman, A. J. et al. Uncertainties in climate responses to past land cover change: First results from the LUCID intercomparison study. Geophysical Research Letters 36, (2009).
46. Pongratz, J., Reick, C. H., Raddatz, T. & Claussen, M. Biogeophysical versus biogeochemical climate response to historical anthropogenic land cover change: CLIMATE EFFECTS OF HISTORICAL LAND COVER CHANGE. Geophysical Research Letters 37, (2010).
47. Zhao, M., Pitman, A. J. & Chase, T. The impact of land cover change on the atmospheric circulation: Climate Dynamics 17, 467–477 (2001).
48. Li, Y. et al. Potential and Actual impacts of deforestation and afforestation on land surface temperature: IMPACTS OF FOREST CHANGE ON TEMPERATURE. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 121, 14,372-14,386 (2016).
49. Mahowald, N. M., Ward, D. S., Doney, S. C., Hess, P. G. & Randerson, J. T. Are the impacts of land use on warming underestimated in climate policy? Environmental Research Letters 12, 094016 (2017).
50. Duveiller, G., Hooker, J. & Cescatti, A. The mark of vegetation change on Earth’s surface energy balance. Nature Communications 9, (2018).
51. Ban-Weiss, G. A., Bala, G., Cao, L., Pongratz, J. & Caldeira, K. Climate forcing and response to idealized changes in surface latent and sensible heat. Environmental Research Letters 6, (2011). 52. Wolosin, M. & Harris, N. Tropical Forests and Climate Change: The Latest Science. World Resources Institute 14 (2018).
53. Poschl, U. et al. Rainforest Aerosols as Biogenic Nuclei of Clouds and Precipitation in the Amazon. Science 329, 1513–1516 (2010).
54. Bigg, E. K., Soubeyrand, S. & Morris, C. E. Persistent after-effects of heavy rain on concentrations of ice nuclei and rainfall suggest a biological cause. Atmospheric Chemistry and Physics 15, 2313–2326 (2015).
55. Bowers, R. M. et al. Characterization of Airborne Microbial Communities at a High-Elevation Site and Their Potential To Act as Atmospheric Ice Nuclei. Applied and Environmental Microbiology 75, 5121–5130 (2009).
56. Conen, F., Eckhardt, S., Gundersen, H., Stohl, A. & Yttri, K. E. Rainfall drives atmospheric ice-nucleating particles in the coastal climate of southern Norway. Atmospheric Chemistry and Physics 17, 11065–11073 (2017).
57. Joung, Y. S., Ge, Z. & Buie, C. R. Bioaerosol generation by raindrops on soil. Nature Communications 8, (2017).
58. Després, VivianeR. et al. Primary biological aerosol particles in the atmosphere: a review. Tellus B: Chemical and Physical Meteorology 64, 15598 (2012).
59. Morris, C. E. et al. Bioprecipitation: a feedback cycle linking Earth history, ecosystem dynamics and land use through biological ice nucleators in the atmosphere. Global Change Biology 20, 341–351 (2014).
60. Christner, B. C., Morris, C. E., Foreman, C. M., Cai, R. & Sands, D. C. Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall. Science 319, 1214–1214 (2008). 61. Lazaridis, M. Bacteria as Cloud Condensation Nuclei (CCN) in the Atmosphere. Atmosphere 10, 786 (2019).
62. Morris, C. E., Soubeyrand, S., Bigg, E. K., Creamean, J. M. & Sands, D. C. Mapping Rainfall Feedback to Reveal the Potential Sensitivity of Precipitation to Biological Aerosols. Bulletin of the American Meteorological Society 98, 1109–1118 (2017).
63. Cheng, L. et al. Record-Setting Ocean Warmth Continued in 2019. Advances in Atmospheric Sciences 37, 137–142 (2020).
64. Pörtner, H.-O. et al. IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Summary for Policymakers. (2019).
65. Hasler, N., Werth, D. & Avissar, R. Effects of Tropical Deforestation on Global Hydroclimate: A Multimodel Ensemble Analysis. Journal of Climate 22, 1124–1141 (2009).
66. van der Werf, G. R., Randerson, J. T., Giglio, L., Gobron, N. & Dolman, A. J. Climate controls on the variability of fires in the tropics and subtropics: CLIMATE CONTROLS ON FIRES. Global Biogeochem. Cycles 22, n/a-n/a(2008).
67. Zhao, M. & Running, S. W. Drought-Induced Reduction in Global Terrestrial Net Primary Production from 2000 Through 2009. Science 329, 940–943 (2010).
68. Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. (Cambridge University Press, 2012). doi:10.1017/CBO9781139177245.
69. International Union of Forest Research Organizations. Global Fire Challenges in a Warming World. (2018).
70. Ellison, D. & Speranza, C. I. From blue to green water and back again: Promoting tree, shrub and forest-based landscape resilience in the Sahel. Science of The Total Environment 739, 140002 (2020).
71. Lemordant, L., Gentine, P., Swann, A. S., Cook, B. I. & Scheff, J. Critical impact of vegetation physiology on the continental hydrologic cycle in response to increasing CO 2. Proceedings of the National Academy of Sciences 115, 4093–4098 (2018).

Auteur

Stefan Schwarzer, UN Environment/GRID-Genève and Université de Genève

Reviewers

-- Externes
David Ellison, University of Bern
Prof. Douglas Sheil, Wageningen University
Lera Miles, UN Environment Programme World Conservation Monitoring Centre (UNEP-WCMC)
Eleanor Milne, Colorado State University

-- PNUE
Angeline Djampou, Barnabas Dickson, Gabriel Labbate, Jane Muriithi, Kaisa Uusimaa, Magda Biesiada, Pascal Peduzzi, Rachel Kosse, Samuel Opiyo, Tim Christophersen, Virginia Gitari, Ying Wang

Equipe Foresight Briefs du PNUE

Alexandre Caldas, Sandor Frigyik, Audrey Ringler, Esther Katu, Erick Litswa,
Pascil Muchesia

Contact

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.