Dendroclimatologie

Dans le domaine de la dendroclimatologie, on dit qu'il y a anomalie de divergence quand les courbes de températures "instrumentales" (c'est-à-dire mesurées par les thermomètres) divergent des températures enregistrées dans les cernes de croissance du bois, telles que reconstituées à partir de la densité du bois final et/ou de la largeur des séries de cernes des arbres^[9].

Ce phénomène n’a été observé que dans des zones d’extrême climatique (taïga, en zone arctique) : là les thermomètres montrent une tendance substantielle au réchauffement, notamment depuis le milieu du XX^e siècle et plus encore depuis la fin de ce siècle, mais l'analyse des cernes d'arbres ne montrent pas les modifications attendues de leur densité maximale de bois final, ni parfois de largeur des cernes, faisant que la dendroclimatologie ne fonctionne plus dans ce contexte géoclimatique spécifique, pour les dates comprises entre 1960 et nos jours. Durant cette période récente, les cernes n’épaississent pas comme on s’y attendrait dans un contexte de réchauffement^[10] ; si l’on ne se fiait dans ces régions qu’à l'observation visuelle des cernes des arbres, on penserait que - depuis les années 1950 - il n’y a pas de réchauffement, alors que les mesures de température faites in situ par les stations météorologiques ou d'autres instrumentations ne laissent pas de doutes à ce sujet^[10].

En 1995 G. Taubes ^[11] et Jacoby & d'Arrigoe ^[12] ont identifié ce problème lors d’études faites en Alaska. Trois ans plus tard (en février 1998) Keith Briffa, spécialiste de la dendrochronologie, montrait que ce problème était autant plus répandu qu’on se rapproche des pôles, alertant sur l'importance de tenir compte de cette exception, pour ne pas se tromper dans l'estimation des températures du passé récent par la dendroclimatologie^[8] (qui est l’un des moyens utilisé pour reconstruire les paléoclimats des périodes « pré-instrumentales »).

Les évaluations faites à partir des cernes du bois sont cohérentes avec d'autres sources de données sur les températures passées pour la période 1600-1950, mais avant 1600 l'incertitude liée aux reconstructions de température augmente en raison de la rareté relative des ensembles de données et de leur distribution géographique plus limitée.

Récemment la marge d’incertitude a même été jugées trop grande pour qu'on puisse savoir si l’enregistrement de cernes d’arbres dans les régions circumpolaires très froides diffèrent des autres approximations faites dans les mêmes périodes^[13].

Des études plus récentes suggèrent que cette « divergence » a des causes anthropiques, c’est-à-dire résultant des activités humaines, ce qui expliquerait aussi qu’elle se limite au passé récent. Il est important de comprendre les causes de ce phénomène car l'utilisation sans précaution d'indications dendroclimatologiques provenant des régions touchées par cette anomalie de divergence peut conduire à une fausse estimation des températures passées, et par suite à minimiser la tendance actuelle au réchauffement^[10].

À ce jour, il semble que cette divergence résulte des effets écologiques d’une autre variable (hydroclimatique) importante pour les forêts modernes de l’hémisphère nord, mais qui était restée non significative jusqu’aux années 1950.

• Rosanne D'Arrigo (chercheuse au Tree Ring Lab de l'Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l'Université Columbia) a posé l’hypothèse qu' "au-delà d'un certain seuil de température, les arbres risquent d'être plus stressés physiologiquement, en particulier lors d'années plus sèches '(à de telles latitudes, les effets d'un stress, notamment hydrique, peuvent être exacerbés ; et si l’eau et l’humidité n'augmentent pas temporellement aussi vite que la température, la croissance des arbres, voire leur santé peuvent être affectées). Les images satellitales évoquent de tels stress, avec fréquemment "des signes de roussissement de la végétation nordique en dépit du réchauffement récent"^[14].
• Les arbres pourraient aussi souffrir de l’acidification des pluies
• Les arbres de l'Arctique souffrent aussi de la fonte du pergélisol (qui libère par exemple du méthane et du mercure (économique) et déstabilise l’enracinement et la stabilité des grands arbres).
• dans ces zones géoclimatiques limites (été polaire caractérisé par le soleil de minuit), la réponse au réchauffement climatique rapide récent pourrait être retardée ou non linéaire, par exemple en raison de dates de fonte plus précoces, de changements dans la saisonnalité, de pullulations plus fréquentes.
• des aérosols atmosphériques pourraient aussi être en vue^[10].
• En 2012, Brienen et al. ont proposé que le problème de la divergence soit en grande partie dû à l'échantillonnage de grands arbres vivants^[15]).
• On a montré que le castor et ses barrages peuvent très fortement atténuer les stress hydriques induits par le réchauffement arctique grâce à une meilleure conservation de l'eau de fonte de neige et des tourbières qui jouent un rôle d'éponge profitable à des micro-climats plus cléments pour les arbres^[16],[17], mais les populations de castor américain et eurasien ont été l'une des proies favorites des trappeurs et ont beaucoup régressé au XX^e siècle. Il reste dans le grand nord canadien moins de 10 % des castors encore présents avant l’arrivée des colons européens^[18]. Leurs barrages sont donc beaucoup moins présents^[18]. Or dans les zones protégées il est courant de trouver des fréquences de 8,6 à 16 barrages par km de rivière (par exemple au Québec en la limite nord de la région du golfe du Saint-Laurent), et même plus de 5 barrages par 200 m de rivière dans le Waterton-Glacier International Peace Park, comme l’ont montré Naiman & al; en 1988, (cités par les travaux de David R Butler sur la capacité du castor à construire et entretenir de vastes zones humides et à remodeler les paysages grâce à ses barrages)^[18]. En été la flore polaire est exposée au soleil de minuit, période durant laquelle elle a un métabolisme estival qui nécessite plus d’eau. Là où le castor régresse le stress hydrique estival augmente, de même que le risque d’incendie. Les études de ce type ont surtout concerné le Castor canadien, mais les chercheurs considèrent que les effets positifs des barrages sur l'environnement concernent aussi le Castor européen (là où il fait des barrages)^{[19],[20],[21]} même si les barrages canadiens sont souvent plus imposants.

• (en) wikilivres en anglais = Dendroclimatology
• Keith Briffa, « Trees as Indicators of Past Climate », University of East Anglia (version du 5 septembre 2006 sur Internet Archive)
• Tree Rings: A Study of Climate Change, Athena study guide for K-12
• International Tree-Ring Data Bank, maintained by NOAA Paleoclimatology Program and World Data Center for Paleoclimatology.
• Henri D. Grissino-Mayer, « Ultimate Tree-Ring Web Pages », University of Tennessee at Knoxville
• Drew Lorrey, « Running rings around climate change », National Institute of Water & Atmospheric Research

• Cook E.R, Briffa K.R & Jones P.D (1994) Spatial regression methods in dendroclimatology: a review and comparison of two techniques. International Journal of Climatology, 14(4), 379-402
• A. E. Douglass, « A Method of Estimating Rainfall by the Growth of Trees », Bulletin of the American Geographical Society, vol. 46, n^o 5,‎ 1914, p. 321–335 (ISSN 0190-5929, DOI 10.2307/201814, lire en ligne, consulté le 1^er mai 2020)
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• K. Briffa et E. Cook, Methods of Dendrochronology : Applications in the Environmental Sciences, Springer, 1990, 394 p. (ISBN 978-0-7923-0586-6, lire en ligne), « Sect. 5.6: Methods of response function analysis »
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• Fritz Hans Schweingruber et Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Tree Rings and Environment Dendroecology, Berne, Paul Haupt, 1996 (ISBN 978-3-258-05458-2, lire en ligne), « Ch. 19 »
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• Ziehmer M.M, Nicolussi K, Schlüchter C & Leuenberger M (2018) Preliminary evaluation of the potential of tree-ring cellulose content as a novel supplementary proxy in dendroclimatology. Biogeosciences, 15(4), 1047-1064.

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