La dendroclimatologie​

Dans beaucoup d’endroits du monde, et en particulier dans les climats tempérés, il existe une forte saisonnalité dans la répartition annuelle des températures ou des précipitations. Cette saisonnalité se reflète dans la croissance des arbres, qui est le résultat d’une interaction de l’arbre avec son environnement via les feuilles (pour les échanges en carbone et en eau) et les racines (pour les nutriments et également l’eau). Durant l’hiver, l’arbre est en dormance et aucune cellule ligneuse n’est produite. Au printemps, quand les conditions thermiques sont réunies, il y a levée de la dormance et production de cellules ligneuses larges et peu denses (bois initial). A la fin du printemps et au début de l’été, les cellules deviennent plus denses et plus petites (bois final) et à la fin de l’été, il y a arrêt de la production de cellules le long du tronc et l’arbre engrange des réserves pour l’année suivante. Si on coupe un tronc, on constate des alternances entre bandes claires et foncées, dont la combinaison forme un cerne annuel. Si on compare les cernes entre eux, on constate une grande variabilité. Cette variabilité est la conséquence directe des conditions climatiques (température, précipitation, rayonnement solaire) qui ont prévalu pendant ou avant la formation des cellules.

L’analyse dendroclimatique consiste à prélever un certain nombre de carottes dans une forêt donnée, à raison de 2 à 4 carottes par arbre et de 10 à 20 arbres par peuplement. Une carotte est un petit tube prélevé de l’écorce au coeur de l’arbre sur lequel on pourra lire la succession des cernes. On sélectionne des arbres susceptibles de restituer au mieux le paramètre climatique que l’on veut reconstruire. Par exemple, si on veut reconstruire un paramètre hydrique, on choisira de préférence des arbres sur des sols peu profonds incapables d’accumuler beaucoup d’eau. Chaque carotte est ensuite datée par comptage des cernes depuis l’écorce jusqu’au coeur. Le cerne est supposé annuel, mais parfois, la croissance s’arrête en cours de saison à cause d’une sécheresse temporaire et reprend s’il se met à pleuvoir. L’arrêt de croissance qui s’en suit donne ce qu’on appelle un faux cerne. Cette année-là il y a deux cernes. Par ailleurs, certaines années sont tellement défavorables à la croissance que le cerne semble absent. Ces deux types de phénomènes vont produire des erreurs dans la datation des cernes. L’interdatation, c’est-à-dire la comparaison des séries issues de chaque carotte permet d’y remédier. Chaque cerne est mesuré et un ensemble de 20 à 40 séries temporelles est constitué pour chaque peuplement. En plus de l’épaisseur, il est possible de mesurer la densité grâce à un micro-densitomètre. On peut ainsi obtenir l’épaisseur du bois de printemps, celle du bois d’été, la densité moyenne du bois de printemps et la densité maximale. Ce sont les paramètres les plus utilisés.

L’étape suivante consiste à extraire au mieux le signal climatique. Les séries dendrochronologiques sont souvent affectées de tendances liées à l’âge de l’arbre. Des méthodes statistiques sont utilisées pour les extraire. Une seule série moyenne issue d’un peuplement est rarement capable de fournir une reconstruction climatique fiable car les interactions entre climat et croissance sont complexes. Il faut constituer un réseau de chronologies moyennes pour une région donnée, incluant des espèces d’arbres différentes, afin de déconvoluer au mieux la variable climatique désirée. On procède ensuite par une approche statistique, appelée fonction de transfert. On constitue d’un côté une matrice de séries dendrochronologiques, qui sont forcément de longueur variable, et de l’autre on rassemble les séries météorologiques de la même région. Sur la période temporelle commune aux séries météorologiques et dendrochronologiques, on peut calibrer une relation statistique par des méthodes de régression. Cette régression est alors appliquée aux séries dendrochronologies pour les années antérieures à cette période commune. On obtient ainsi des reconstitutions du climat pouvant couvrir des nombreux siècles et même jusque deux millénaires.

(extrait du livre Paléoclimatologie, enquête sur les climat anciens Duplessy & Ramstein (eds) : Interface végétation-atmosphère : les cernes d’arbres, J. Guiot & V. Daux, p. 269-272)

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