Du vide biologique à l’éponge de carbone
Longtemps considéré comme un vide biologique, où les dunes mouvantes recouvraient plus de 95 % du paysage, le désert du Taklamakan connaît une transformation écologique qui remet en question les idées reçues sur les environnements arides. Après des décennies de vastes campagnes de plantation d’arbres, ce désert hostile du nord-ouest de la Chine est devenu un puits de carbone fonctionnel, absorbant davantage de dioxyde de carbone atmosphérique qu’il n’en rejette. Une étude récente publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences révèle que le Programme des brise-vent des Trois-Nords, lancé en 1978 et surnommé familièrement la Grande Muraille verte, a réussi à transformer la périphérie du désert en absorbeur net de carbone atmosphérique. C’est la première fois qu’il est établi qu’une intervention humaine a transformé un désert extrême en puits de carbone stable, ouvrant de nouvelles perspectives pour les stratégies d’atténuation du changement climatique dans les régions les plus arides du monde.
Sommaire
Le Taklamakan s’étend sur environ 130 000 miles carrés (337 000 kilomètres carrés), soit une superficie légèrement supérieure à celle du Montana, dans le bassin du Tarim, au nord-ouest de la Chine. De hautes chaînes de montagnes encerclent le désert et empêchent l’air humide d’atteindre son intérieur pendant la majeure partie de l’année, créant des conditions si extrêmes que la région a été surnommée la « mer de la Mort ». Pendant des siècles, cette vaste étendue de sable mouvant a symbolisé la désolation et les limites de l’environnement. Aujourd’hui, pourtant, les images satellite révèlent une ceinture verte remarquable autour des marges du désert, où plus de 66 milliards d’arbres ont pris racine depuis le lancement du programme. La couverture forestière de la Chine est passée de seulement 10 % de son territoire en 1949 à plus de 25 % aujourd’hui. L’achèvement, en 2024, de l’anneau végétal autour du Taklamakan marque un tournant pour l’ingénierie écologique.
Des décennies de détermination
La transformation a commencé en 1978, lorsque les autorités chinoises ont lancé le Programme des brise-vent des Trois-Nords pour répondre à l’accélération de la désertification. Dans les années 1950, l’urbanisation massive et l’expansion des terres agricoles avaient dépouillé la région de sa végétation naturelle, favorisant des tempêtes de sable de plus en plus violentes qui dégradaient les terres et menaçaient la productivité agricole. Le gouvernement s’est engagé à planter des milliards d’arbres autour des marges des déserts du Taklamakan et de Gobi d’ici à 2050, dans le but de freiner l’avancée du désert et de stabiliser les dunes mouvantes. Ce calendrier ambitieux s’étend sur 72 ans, avec des étapes importantes fixées en 1998, 2011 et 2021.
Parmi les réalisations d’ingénierie figure un corridor vert de 3 046 kilomètres, aménagé à travers le désert lui-même, qui fait serpenter la végétation dans ce que les explorateurs appelaient autrefois la mer de la Mort et relie des oasis jusque-là isolées. Cette entreprise colossale répondait à des motivations à la fois environnementales et politiques. L’expansion incontrôlée du désert menaçait des terres agricoles précieuses et contribuait à l’instabilité régionale dans l’ouest de la Chine, où les tensions entre les groupes ethniques minoritaires et les dirigeants han ont historiquement provoqué des frictions. En freinant l’avancée du désert, Pékin cherchait à protéger les terres agricoles, à réduire la fréquence des tempêtes de poussière qui frappent les villes du nord et, dans le même temps, à réduire l’empreinte carbone du pays. Contrairement à d’autres initiatives internationales, comme celles lancées par les Nations unies dans le désert du Sahara, le projet chinois a bénéficié d’une stabilité politique qui lui a permis de se poursuivre sans interruption pendant plus de quatre décennies.
Les données satellitaires révèlent un changement
Des scientifiques de l’université de Californie à Riverside, travaillant avec des chercheurs de l’université de Houston, de l’université Tsinghua et de Caltech, ont utilisé des technologies satellitaires de pointe pour vérifier l’évolution du bilan carbone du désert. Les données de l’Observatoire orbital du carbone de la NASA et du satellite MODIS ont permis de suivre pendant 25 ans les concentrations de dioxyde de carbone et la verdure de la végétation sur le pourtour du Taklamakan. L’équipe de recherche s’est concentrée sur deux indicateurs clés d’un reboisement réussi : une baisse mesurable du dioxyde de carbone atmosphérique et une hausse de la fluorescence induite par le soleil, une faible lumière émise pendant la photosynthèse qui sert d’indicateur de la productivité des plantes.
Les relevés satellitaires ont mis en évidence une « zone froide » bien distincte au-dessus des secteurs concernés, où les concentrations de dioxyde de carbone étaient inférieures de 1 à 2 parties par million à celles des régions voisines. Pendant la saison des pluies, de juillet à septembre, les précipitations atteignent en moyenne environ 0,6 pouce (16 millimètres) par mois, soit près de 2,5 fois plus que pendant les mois secs. Cet apport saisonnier d’humidité favorise la couverture végétale et l’activité photosynthétique, faisant baisser le CO2 atmosphérique de 416 parties par million pendant les périodes sèches à 413 ppm pendant la saison humide. King-Fai Li, physicien de l’atmosphère à l’UCR et coauteur de l’étude, a souligné l’importance de vérifier depuis l’orbite la captation du carbone.
Ce n’est pas une forêt tropicale comme celles de l’Amazonie ou du bassin du Congo. Certaines zones reboisées ne sont couvertes que de broussailles, comme le chaparral du sud de la Californie. Mais le fait qu’elles captent du CO2, et qu’elles le fassent de manière constante, est positif : nous pouvons le mesurer et le vérifier depuis l’espace.
Arbustes, sols et séquestration
Bien que le projet soit souvent présenté comme une campagne de plantation d’arbres, les données scientifiques désignent les arbustes résistants comme les principaux acteurs de la captation du carbone. Ces plantes ligneuses, comparables au chaparral du sud de la Californie, parviennent à maintenir leur photosynthèse dans des conditions sèches et chaudes auxquelles de nombreuses espèces d’arbres ne résisteraient pas. La végétation agit comme une pompe biologique régulière : elle prélève le dioxyde de carbone dans l’air et le stocke dans les racines, les tiges puis, à terme, la matière organique du sol. Des recherches antérieures avaient avancé que le sable du désert lui-même pourrait piéger le CO2 par des processus physiques liés à sa dilatation et à sa contraction sous l’effet des variations de température entre le jour et la nuit, séquestrant potentiellement environ un million de tonnes de carbone par an. Les scientifiques avaient toutefois averti que ce stockage dans le sable était instable face au changement climatique : la hausse des températures pourrait dilater l’air emprisonné dans le sable et libérer le carbone stocké.
Les nouvelles conclusions montrent que la séquestration biologique par la photosynthèse constitue un puits de carbone plus stable et plus important. D’autres recherches sur les microagrégats du sol, le long de la bordure sud du Taklamakan, éclairent les mécanismes à l’origine de ce stockage. Pour étudier la composition du sol, les chercheurs ont utilisé la méthode de l’abondance naturelle du delta13C afin de retracer les flux de carbone dans différentes fractions du sol. Leur analyse montre que le reboisement a considérablement augmenté la teneur globale du sol en carbone organique ainsi que la formation d’agrégats, les gains les plus importants étant observés après sept ans d’installation des plantes. Le carbone organique du sol constitue le principal réservoir de carbone des écosystèmes terrestres : environ 90 % du carbone de la couche superficielle du sol est séquestré dans des agrégats. Les microagrégats jouent à la fois le rôle de sources et de puits dans les flux de carbone des écosystèmes désertiques. La végétation plantée ne se contente pas de capter le carbone atmosphérique : elle stabilise aussi les dunes, réduit l’érosion éolienne et crée des conditions propices à une succession écologique.
Contraintes hydriques et échelle mondiale
Malgré ces résultats prometteurs, les chercheurs appellent à mesurer avec réalisme les effets du reboisement des déserts à l’échelle mondiale. Même si l’ensemble du Taklamakan, une superficie à peu près équivalente à celle de l’Allemagne, était entièrement recouvert de végétation, il ne séquestrerait qu’environ 60 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an. Cela ne représente que 10 % des émissions annuelles du Canada et une infime fraction des 40 milliards de tonnes produites chaque année dans le monde. King-Fai Li a souligné que, si le reverdissement des déserts ne peut à lui seul résoudre la crise climatique, comprendre où et dans quelle mesure le dioxyde de carbone peut être capté, et dans quelles conditions, constitue un élément essentiel des stratégies d’atténuation.
Le principal obstacle à une expansion plus avant dans le désert est le manque d’eau. Les zones couvertes d’arbustes ne subsistent actuellement que grâce aux eaux de ruissellement qui descendent des hautes terres environnantes, apportant humidité et nutriments aux bandes végétalisées. S’avancer davantage dans le désert nécessiterait des sources d’eau fiables, de plus en plus rares à l’échelle de la planète. Cette dépendance aux eaux de ruissellement des montagnes rend le système vulnérable : les changements des régimes de chutes de neige ou la fonte des glaciers dus au changement climatique pourraient affaiblir, voire détruire, le puits de carbone. La végétation forme une barrière vivante, en équilibre précaire entre les conditions extrêmes du désert et les ressources en eau des montagnes.
Un modèle pour les régions arides
Le projet du Taklamakan constitue un rare exemple de reverdissement désertique de longue durée, qui a perduré là où d’autres initiatives ont échoué. La continuité politique a permis à la Chine de maintenir un financement régulier et de mobiliser de la main-d’œuvre pendant quatre décennies, créant les conditions d’un rétablissement écologique inaccessibles aux projets de plus courte durée. Yuk L. Yung, professeur de sciences planétaires à Caltech et chercheur principal au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui a contribué à la rédaction de l’étude, a évoqué les implications plus générales de ces travaux.
Nous avons montré pour la première fois qu’une intervention humaine peut renforcer efficacement la séquestration du carbone, même dans les paysages arides les plus extrêmes, démontrant ainsi qu’il est possible de transformer un désert en puits de carbone et de stopper la désertification.
Cette recherche souligne que les déserts ne sont pas des zones mortes sur le plan écologique, mais peuvent contribuer aux stratégies mondiales de gestion du carbone. Alors que les incendies de forêt transforment de plus en plus les forêts d’Europe, d’Amérique latine et d’Amérique du Nord en sources de carbone au lieu de puits, la transformation du Taklamakan offre un contre-exemple qui illustre la capacité humaine à restaurer l’environnement. Les enjeux liés à la sécurité de l’approvisionnement en eau et à l’ampleur du projet restent considérables, mais celui-ci prouve que les solutions fondées sur la nature peuvent fonctionner même dans les environnements les plus hostiles de la planète. La ceinture verte du Taklamakan est à la fois une source d’inspiration et une preuve de faisabilité pour des solutions de captation du carbone peu technologiques, qui reposent sur le temps, la stabilité et la compréhension des écosystèmes plutôt que sur des technologies de pointe.
L’essentiel
- Le Programme des brise-vent des Trois-Nords, lancé par la Chine en 1978, a permis de planter plus de 66 milliards d’arbres autour du désert du Taklamakan et d’achever son encerclement végétal en 2024.
- Les données satellitaires confirment que la périphérie du désert agit désormais comme un puits de carbone, absorbant davantage de CO2 qu’elle n’en rejette. Pendant les saisons humides, les concentrations atmosphériques baissent de 1 à 3 ppm.
- Les arbustes résistants et la végétation captent le carbone par la photosynthèse, un mécanisme de stockage plus stable que le piégeage du carbone dans le sable envisagé auparavant.
- Le projet dépend entièrement des eaux de ruissellement des montagnes, ce qui limite son expansion et le rend vulnérable aux changements des régimes de fonte des neiges provoqués par le changement climatique.
- Même un reboisement intégral du désert ne permettrait de capter que 60 millions de tonnes de CO2 par an, une contribution modeste face aux 40 milliards de tonnes d’émissions mondiales. Le projet constitue néanmoins une preuve de faisabilité pour la restauration des régions arides.
