La forêt tropicale congolaise est tout simplement différente

Le bassin du Congo est la deuxième plus grande zone de forêt tropicale continue de la planète. Bien qu'il soit si vaste et qu'il joue un r?le important dans le système climatique mondial, il n'existe pas de données collectées empiriquement sur les échanges gazeux de la forêt avec l'atmosphère. La recherche reste dans le noir, surtout en ce qui concerne les gaz à effet de serre que sont le protoxyde d'azote et le méthane.

On sait en effet que d'autres forêts tropicales sont une grande source de protoxyde d'azote et un puits de méthane. En l'absence de données comparables pour le Congo, on s'est contenté jusqu'à présent de modéliser ce qu'il en est de ces gaz à effet de serre dans ce pays. Les données utilisées pour les modèles proviennent toutefois de l'Amazonie, de l'Indonésie et de la partie tropicale de l'Australie, et les scientifiques partaient jusqu'à présent du principe que le bassin du Congo se comportait de manière analogue aux autres forêts tropicales.

Une tache blanche effacée

Aujourd'hui, une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur de l'ETH Johan Six a réduit cette tache blanche. Au cours d'une campagne de mesure de plusieurs années, co?teuse et difficile à mettre en ?uvre, les scientifiques ont recensé la quantité de méthane et de protoxyde d'azote absorbée ou libérée par la forêt tropicale du bassin du Congo. Leur étude - l'une des premières sur ce thème dans cette partie du monde - vient d'être publiée dans page externeCommunications de la nature est parue.

Entre 2016 et 2020, les chercheurs ont mesuré les flux de gaz à plusieurs endroits dans trois types de forêts différents du bassin du Congo. Les types de forêts étudiés comprennent la forêt tropicale de montagne, la forêt tropicale de plaine et la forêt marécageuse périodiquement inondée.

Déviation des flux de gaz

Il en ressort pour la première fois que les flux de gaz des forêts tropicales du bassin du Congo diffèrent de ceux des autres régions tropicales de la planète. Ainsi, les émissions de protoxyde d'azote provenant de la forêt sont comparativement faibles. "C'était inattendu", explique l'auteur principal de l'étude, Matti Barthel, collaborateur scientifique chez Six. "Nos mesures, aussi bien celles des premières courtes campagnes de mesure que celles des études à long terme qui ont suivi, n'ont pas pu confirmer les hypothèses du modèle", souligne-t-il.

La situation est différente pour le méthane. Selon les modèles, le bassin du Congo devrait être un puits de méthane. Les chercheurs de l'ETH ont pu le confirmer pour les forêts pluviales de montagne et de plaine. Mais comme les forêts marécageuses du bassin du Congo, beaucoup plus petites, émettent périodiquement d'énormes quantités de ce gaz à effet de serre, la forêt tropicale congolaise, considérée dans son ensemble, semble être une source de méthane. Pendant la saison des pluies, les forêts marécageuses émettent jusqu'à 1500 fois plus de méthane qu'en saison sèche, annulant ainsi la capacité d'absorption des deux autres types de forêts.

Pour comprendre pourquoi la forêt du bassin du Congo se comporte différemment par rapport à ces gaz climatiques, les chercheurs ont "regardé dans le sol", comme le dit Six. Ils ont d'une part étudié les micro-organismes et leurs fonctions, et d'autre part la composition isotopique de l'azote du gaz hilarant. Ces deux études permettent de conclure que les microbes du sol transforment une grande partie du gaz hilarant en azote gazeux (N₂) afin de produire de l'énergie pour leur métabolisme. L'atmosphère est ainsi privée de ce puissant gaz à effet de serre. L'azote lui-même est inoffensif - il constitue 80 % de l'atmosphère.

Faire de la recherche dans d'autres conditions

Pour cette étude, les chercheurs de l'ETH ont effectué pour la toute première fois des mesures de gaz dans le bassin du Congo. "L'Afrique est sous-représentée dans ces mesures de gaz climatiques et le bassin du Congo est particulièrement mal étudié", explique Barthel. A sa connaissance, il n'existe qu'une seule étude pour cette région, réalisée en 1963 par des chercheurs belges. Après la prise de pouvoir par Mobutu, ce n'est pas seulement la recherche qui s'est presque complètement effondrée au Za?re, l'actuelle République démocratique du Congo. Cet immense pays équatorial reste assez peu accessible. L'infrastructure est presque à terre.

Le professeur Johan Six de l'ETH a commencé les travaux préparatoires à cette étude en 2008/09, en participant à deux expéditions sur le fleuve Congo. Sur la base des résultats de ces voyages de recherche, il a chargé Matti Barthel d'étudier le flux de gaz provenant de la forêt tropicale - une pièce manquante du puzzle du cycle mondial du carbone. En 2016, Barthel a effectué ses premières mesures dans le cadre d'une expédition d'exploration couvrant une période de deux mois. Cette mission l'a conduit dans la région du Kivu, à l'est de la République démocratique du Congo. L'analyse des données lui a montré que la forêt de montagne laissait échapper étonnamment peu de protoxyde d'azote dans l'atmosphère.

Des observations permanentes réalisées pour la première fois

Dans les années qui ont suivi, Barthel a mis en place, avec des scientifiques locaux, deux stations d'observation permanente, l'une dans la région de Kisangani, l'autre dans le parc national de Kahuzi-Biéga, dans l'est du Congo. Les échanges gazeux entre l'atmosphère et le sol y ont alors été mesurés une fois par semaine pendant au moins un an, afin de détecter d'éventuelles variations saisonnières.

De 2019 à 2020, les chercheurs ont exploité une station de mesure supplémentaire dans l'ouest du pays, dans les forêts marécageuses de ce que l'on appelle la Cuvette Centrale. "Là, les émissions de méthane étaient parfois exorbitantes", explique Matti Barthel. Ces forêts marécageuses n'occupent qu'environ sept pour cent de la surface totale des forêts tropicales du bassin du Congo, mais elles dégagent une telle quantité de méthane qu'elle fait plus que compenser les émissions négatives du reste de la forêt, explique le chercheur.

"Lors de la tournée de reconnaissance, nous avons rapidement compris que nous ne pouvions pas utiliser des appareils de mesure de haute technologie", raconte Barthel. La situation générale de l'approvisionnement était trop mauvaise. Il n'y a pas de pièces de rechange au cas où quelque chose se casserait. L'alimentation électrique n'est pas non plus stable. "Nous avons donc utilisé des appareils aussi simples d'utilisation, fiables et robustes que possible, qui peuvent être alimentés par des piles".

Aucun échantillon n'a été perdu

Les stations de mesure ont été gérées par des chercheurs d'universités locales. Les collaborateurs sur place ont également prélevé des échantillons de gaz, rempli des tubes de gaz et les ont envoyés à Zurich pour analyse en laboratoire. Sur les plus de 6500 échantillons, aucun n'a été cassé ou perdu pendant le transport. "C'est presque un miracle, car souvent les bo?tes en carton dans lesquelles les tubes ont été envoyés pour le voyage n'avaient plus l'air frais", sourit le chercheur de l'ETH.

Malgré toutes les difficultés et les impondérables, le groupe de Six poursuivra ses recherches passionnantes et urgentes dans le bassin du Congo. Six lui-même étudiera le cycle du carbone du fleuve Kasa? dans le bassin du Congo lors de deux expéditions en été 2022 et en hiver 2023, en collaboration avec des collègues belges et Jordon Hemingway du Département des sciences de la Terre de l'ETH, dans le cadre du programme Sinergia du FNS. Matti Barthel, qui a maintenant parcouru le Congo à six reprises, sera également de la partie. Les chercheurs sont particulièrement intéressés par le comportement du carbone qui est introduit dans le système fluvial et dans les zones alluviales en raison de l'érosion des sols et des inondations.