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Environnement

La simplicité conduit à des prévisions plus efficaces pour la biosphère

Pr. Colin Prentice

Comment les plantes fonctionnent-elles exactement ? Comment interagissent-elles avec leur environnement et quelles en sont les conséquences à l’échelle de leur écosystème ou de la planète ? Le but du professeur Colin Prentice est de répondre à certains aspects de ces grandes questions et de développer de meilleurs moyens pour anticiper l’évolution de ces phénomènes. Alors que le réchauffement climatique progresse et qu’il devient toujours plus urgent de limiter ses conséquences, mais aussi de s’y préparer, les modèles scientifiques qui prévoient le comportement des systèmes terrestres deviennent des outils essentiels.

Il existe effectivement des méthodes pour y parvenir, mais le professeur Colin Prentice, titulaire de la Chaire AXA sur la biosphère et les effets climatiques, à l’Imperial College London (ICL), ne pouvait se satisfaire des modèles mathématiques actuels : ils sont trop complexes et si pleins d’incertitudes que leur performance en pâtit. Pour lui, il était possible de faire mieux. En tirant parti de données abondantes et de bonne qualité déjà collectées, son équipe a créé une méthode de modélisation de la biosphère terrestre plus précise et plus simple.

Une des faiblesses des modèles terrestres actuels est leur dépendance à des simulations qui offrent très peu de convergences sur les prévisions qu’elles produisent. S’appuyant sur de véritables données satellite et mesures atmosphériques pour les calculs de leurs modèles, l’équipe de Prentice associe sa force d’observation aux dernières connaissances en écologie et en physique environnementale. Afin de comprendre les changements dans le temps de la production primaire de plantes à l’échelle mondiale, par exemple, le nouveau modèle effectue des calculs reposant sur des données de télédétection de verdure plutôt que des simulations.

De modèles climatiques plus performants à la sécurité alimentaire

Grâce à leur approche pluridisciplinaire, il est possible d’accéder à une meilleure compréhension du mode de fonctionnement des plantes et à la façon dont leur fonction s’adaptent aux écosystèmes et aux régions. Cela permet aux scientifiques de prévoir la façon dont les plantes répondent à un changement climatique et d’anticiper l’impact sur différents écosystèmes, sur l’agriculture, etc.

Le type de connaissances produites par la science fondamentale de la Chaire AXA sur la biosphère et les effets climatiques est bien placé pour trouver des applications. L’un des étudiants du professeur Prentice travaille actuellement sur la sécurité de l’approvisionnement alimentaire, par exemple, en collaboration avec le programme Global Landscapes Initiative. Le but de ce dernier est l’exploration de plusieurs facteurs qui conduisent à l’envolée des prix des denrées alimentaires, tels les effets directs des phénomènes climatiques extrêmes, mais aussi la façon dont les marchés répondent à ces phénomènes voire les anticipent.

Partager les connaissances, rapidement et souvent

L’équipe de recherche du professeur Prentice a déjà répondu à plusieurs questions restées jusque-là sans réponse. Elle a notamment éclairci le rôle de la pression de l’air en fonction de l’altitude sur la physiologie des plantes, et permis enfin d’expliquer la prédominance des grandes feuilles dans les forêts tropicales : les feuilles restent plus froides que l’air à des températures élevées, suggérant ainsi que ces forêts pourraient mieux résister au réchauffement climatique. De nouvelles découvertes pourraient voir le jour — à l’ICL comme ailleurs — dans la mesure où la Chaire AXA sur la biosphère et les effets climatiques contribue à modifier le champ de la recherche. Traditionnellement, les chercheurs s’appuyant sur l’expérimentation et l’observation se sont très peu inspirés des modélisateurs du cycle du climat et du carbone. L’équipe de chercheurs du professeur Prentice est en train de faire bouger les lignes en développant des modèles qui intègrent davantage d’informations venant des observations actuelles – ce qui renforce également la science qui sous-tend leur approche.

Afin de s’assurer que les autres chercheurs peuvent accéder rapidement aux connaissances produites, le groupe Prentice s’engage à publier ses articles en avant-première. La version préliminaire d’une étude est ainsi disponible en ligne, avant publication officielle dans une revue scientifique. Le professeur Prentice estime que cette approche est importante, à la fois pour recueillir des informations et bénéficier en retour des commentaires extrêmement pertinents des lecteurs. Ce type d’interactions contribue aussi à leurs efforts visant à établir une communauté scientifique internationale, comprenant de nombreux jeunes chercheurs, qui croient tous en la nécessité d’une meilleure modélisation de l’écosystème, reposant sur des données plus complètes et une approché plus interdisciplinaire.

La science pour une politique climatique efficace

C’est un défi de taille que d’utiliser cette modélisation de prochaine génération pour impacter la politique climatique au niveau international, et le professeur Prentice est incapable de prévoir jusqu’où ira leur influence, mais il sait que leur travail est pertinent. Des modèles fiables capables de prévoir les conséquences du changement climatique seront essentiels pour prendre des décisions en matière de mesures d’adaptation, de politiques alimentaires, de conservation des espèces, etc. Il est persuadé que, tant qu’il sera titulaire de la Chaire AXA, il aura la possibilité d’interagir avec les personnes capables de réaliser le changement.

C’est important, étant donné tout le travail qui reste à accomplir. L’accord signé lors de la Conférence des Nations unies sur le changement climatique à Paris en 2015 a démontré une véritable volonté politique de limiter le réchauffement climatique, mais le professeur Prentice souligne la quantité de connaissances qui fait encore défaut pour pouvoir mettre en œuvre les aspects pratiques. En termes d’adaptation, par exemple, des évaluations sont réalisées afin de déterminer à quel niveau réaliste le rendement des récoltes devrait augmenter en raison de l’élévation de la concentration de CO2. Même si des niveaux plus élevés de CO2 atmosphérique peuvent avoir un effet bénéfique sur la croissances des plantes jusqu’à un certain point, le changement climatique augmentera également la nécessité de développer davantage de cultures résistantes à la chaleur et à la sécheresse. Les données scientifiques de tous ces éléments doivent être comprises afin de prendre des mesures efficaces.

Le Fonds AXA pour la Recherche est une « planche de salut pour la science »

Prendre tous ces éléments en compte exigera de modifier nos habitudes, mais le professeur Prentice est un anticonformiste de talent. À son poste de titulaire de la Chaire AXA sur la biosphère et les effets climatiques, la liberté universitaire offerte par le Fonds pour la Recherche lui a donné la possibilité de reconsidérer ses recherches et de proposer un programme dépassant largement le statu quo. Il décrit le défi auquel est confronté ce type de sciences nouvelles alors que le financement public est en chute libre : les chercheurs sont obligés de ne pas prendre de risque dans leur propositions, renforçant les spécialisations étroites, incapables de proposer les avancées majeures nécessaires pour résoudre les problèmes pressants en science environnementale. Heureusement, affirme-t-il, « le Fonds AXA pour la Recherche et d’autres organismes de financement qui sortent des sentiers battus peuvent être une vraie planche de salut pour la science. »