L'histoire climatique du Québec inscrite dans les cernes de ses arbres

Des cernes de croissance d'arbres québécois datant de près de 200 ans indiquent que le manteau neigeux des montagnes gaspésiennes a considérablement diminué au cours des dernières décennies. C'est ce que suggèrent des chercheurs de l'Université Concordia dans une étude qui pourrait apporter un éclairage supplémentaire sur la diminution des troupeaux de caribous et les prévisions hydroélectriques.

L'étude des cernes des arbres permet d'avoir des informations remontant à 1822, prolongeant de plus de 100 ans les données conservées par les stations météorologiques locales et les hydrographes. Cela permet de souligner comment les changements climatiques ont déjà remodelé la région.

«Cette reconstitution pourrait s'avérer utile pour la faune, les pêches et la gestion des réservoirs hydroélectriques», note l'étude publiée dans le Journal of Hydrology: Regional Studies.

En étudiant les cernes des arbres dans le bassin de la rivière Sainte-Anne, les chercheurs affirment avoir observé, depuis 1937, une baisse des débits printaniers extrêmes et des niveaux d'enneigement, liée aux changements climatiques.

«Le système était à un point de basculement, et il n'a pas fallu beaucoup de réchauffement climatique pour le pousser au point où nous avons perdu les enneigements extrêmes que les montagnes avaient autrefois», a expliqué Jeannine-Marie St-Jacques, coauteure de l'étude et professeure agrégée à l'Université Concordia.

Les résultats, selon l'étude, offrent une perspective à plus long terme concernant les caribous «gravement menacés» de la péninsule gaspésienne, la dernière harde restante au sud du fleuve Saint-Laurent. La population s'est effondrée depuis les années 1950, passant de 1500 à 34 individus, selon les chiffres gouvernementaux.

La dégradation de son habitat pour l'exploitation forestière est considérée comme la menace la plus pressante visant le caribou, mais la diminution de l'enneigement aggrave la situation, affirment les chercheurs. Les caribous se reproduisent dans les zones alpines et les enneigements profonds peuvent offrir une protection contre les prédateurs.

«Lorsqu'il y a moins de neige, les prédateurs peuvent y accéder plus facilement au début du printemps, lorsque les faons sont plus vulnérables», a expliqué Alexandre Pace, auteur principal de l'étude et doctorant à Concordia.

La période plus longue des débits printaniers des rivières peut également contribuer à éclairer les prévisions énergétiques pour l'industrie hydroélectrique québécoise, ont déclaré les chercheurs. Le grand complexe de la Romaine, un ensemble de quatre centrales, se trouve sur la rive opposée de l'estuaire du Saint-Laurent.

Des études similaires des cernes des arbres ont été réalisées dans les bassins des fleuves Potomac, Delaware et Hudson, mais aucune n'a examiné la zone longeant la côte atlantique au nord de l'Hudson jusqu'à Churchill Falls, Terre-Neuve-et-Labrador, ce que suggère l'étude.

Pour combler cette lacune, M. Pace et Mme St-Jacques se sont aventurés durant les étés 2017, 2018 et 2019 dans le parc national de la Gaspésie, qui abrite des montagnes escarpées, des saumons et des caribous. La rivière Sainte-Anne, longue de 70 kilomètres, traverse le parc.

De véritables archives naturelles

Les cernes sont un moyen bien connu de déterminer l'âge d'un arbre. Mais ils contiennent également des indices que les scientifiques utilisent pour reconstituer le climat du passé, en estimant les températures et les précipitations tout au long de la vie d'un arbre.

Des cernes plus fins indiquent un manteau neigeux plus épais qui a mis plus de temps à fondre et a retardé le début de la saison de croissance de l'arbre, explique l'étude. Des cernes plus épais, en revanche, indiquent une fonte précoce et une saison de croissance plus longue.

Mais le manteau neigeux est également étroitement lié au débit de la rivière Sainte-Anne, dans la région, selon l'étude. Un manteau neigeux plus épais signifie un débit plus élevé.

Pour synthétiser l'ensemble, les chercheurs ont modélisé la relation entre l'épaisseur des cernes des arbres et le débit des cours d'eau en mai, juin et juillet, compilée par des hydrographes et d'autres instruments au cours des dernières décennies.

Une fois leurs liens confirmés, ils ont pu appliquer leurs résultats aux cernes d'arbres vieux de plusieurs siècles afin d'établir une chronologie de l'écoulement fluvial depuis 1822.

Cela est particulièrement utile dans une région comme la Gaspésie, où les jauges et les stations météorologiques n'ont commencé à recueillir des données fiables qu'au milieu du XXe siècle, expliquent les chercheurs.

Ils ont comparé leurs résultats à ceux d'autres études de cernes d'arbres menées aux États-Unis le long de la côte atlantique et ont constaté plusieurs périodes de sécheresse concomitantes.

«Ces reconstitutions (…) nous donnent une image plus précise de notre climat d'autrefois et nous permettent de comprendre le contexte du changement climatique», a affirmé M. Pace.

L'étude du climat passé à travers les données naturelles est connue sous le nom de paléoclimatologie. Elle peut inclure des analyses de sédiments lacustres, de récifs coralliens et de carottes de glace.

Par exemple, de minuscules bulles emprisonnées dans les carottes de glace de l'Antarctique peuvent offrir un aperçu de la composition en dioxyde de carbone de l'atmosphère terrestre il y a plus de 800 000 ans. Grâce à cela, les scientifiques peuvent comprendre comment le niveau de CO2, qui retient la chaleur, a connu une ascension vertigineuse lorsque l'humanité a commencé à brûler de grandes quantités de combustibles fossiles et se situe aujourd'hui à des niveaux jamais observés auparavant dans l'histoire humaine.

L'étude des arbres établit des chronologies climatiques continues en comparant les cernes à des échantillons de plus en plus anciens, les associant comme des codes-barres. Une étude de 2022 a utilisé les cernes des arbres pour reconstituer l'écoulement des eaux pluviales sur la rivière Santee, en Caroline du Sud, remontant à plus de 1000 ans. D'autres sont allées plus loin.

M. Pace, doctorant à Concordia, explique qu'il travaille sur une chronologie des cernes de cèdre sur 800 ans dans le sud du Québec. Cette recherche, dit-il, souligne une autre raison importante de préserver les forêts anciennes.

«Elles constituent potentiellement des archives naturelles, au-delà de leurs simples services à l'écosystème et de leur beauté.»

Jordan Omstead, La Presse Canadienne