Écosystèmes de montagne sous pression

Les régions montagneuses couvrent environ 25 % de la surface terrestre de la Terre et fournissent des services écosystémiques essentiels à plus de la moitié de la population mondiale.Ces milieux se réchauffent à des taux supérieurs à la moyenne mondiale, avec des augmentations de température observées de 0,3 à 0,5 °C par décennie dans de nombreuses zones de haute altitude.

La sensibilité des milieux montagneux découle de leur gradient d'altitude raide, qui compresse plusieurs zones climatiques en distances verticales relativement courtes.Cette compression signifie que de petits changements de température ou de précipitations peuvent produire des réponses écologiques disproportionnée.

Déclin de la cryosphère et conséquences hydrologiques

Bilan massique des glaciers

Les glaciers des chaînes de montagnes du monde entier connaissent un bilan massique négatif. Les Alpes européennes ont perdu environ 60% de leur volume de glace depuis 1850, avec le taux de perte qui s'accélère depuis les années 1980. Dans les Andes, les glaciers tropicaux ont reculé à leur plus bas niveau en plus de 11 000 ans. La région de Kush-Himalaya hindou, qui abrite la plus grande concentration de glace glaciaire en dehors des zones polaires, pourrait perdre jusqu'à deux tiers de ses glaciers d'ici 2100 dans le cadre des trajectoires d'émissions actuelles.

Mécanismes de rétroaction d'Albedo

Les surfaces de neige et de glace reflètent 80 à 90 % du rayonnement solaire entrant, une propriété connue sous le nom d'albédo. Comme ces surfaces réfléchissantes diminuent, les roches et le sol plus sombres absorbent plus de chaleur, accélèrent le réchauffement local et la perte de glace. Cela crée un cycle auto-renforçant : le réchauffement provoque la fonte, ce qui réduit l'albédo, ce qui entraîne un réchauffement supplémentaire.

Pergélisol

Dans les Alpes suisses, les températures du pergélisol ont augmenté de 1 à 2 °C au cours des trois dernières décennies. Le pergélisol de dégel déstabilise les pentes de montagne, augmente le risque de glissement de terrain et libère du dioxyde de carbone et du méthane. Les recherches du Global Terrestrial Network for Pergélisol indiquent que le pergélisol de montagne contient d'importants réservoirs de carbone qui pourraient amplifier les concentrations de gaz à effet de serre atmosphériques à mesure que le dégel progresse.

Changements de régime hydrologique

Entreposage et calendrier des rejets d'eau

Les glaciers de montagne fonctionnent comme des tours d'eau naturelles, stockant les précipitations comme de la glace pendant les périodes froides et les libérant pendant les saisons chaudes et sèches. Cette capacité tampon diminue à mesure que les volumes glaciaires diminuent. À court terme, de nombreux bassins hydrographiques connaissent une augmentation du ruissellement des eaux de fonte, un phénomène appelé amélioration du ruissellement glaciaire.

Dynamique des paquets de neige

Dans la Sierra Nevada de Californie, la neige de printemps a diminué d'environ 20 % depuis 1950. La réduction de la neige diminue le volume de stockage de l'eau, modifie le calendrier de débit des cours d'eau et augmente le risque de feu sauvage à mesure que les forêts connaissent de plus longues périodes de sécheresse. La réduction de la neige de l'Ouest des États-Unis a déjà entraîné des changements importants dans la gestion des réservoirs et les politiques d'allocation de l'eau.

Inondations du lac Glacial

Les glaciers reculent, laissant souvent derrière eux des dépressions qui se remplissent d'eau de fonte, formant des lacs glaciaires. Beaucoup de ces lacs sont endigués par des moraines instables ou des carottes de glace. Lorsque ces barrages échouent, le rejet soudain de grands volumes d'eau génère des inondations catastrophiques, connues sous le nom d'inondations de lacs glaciaires. Le nombre et le volume de lacs glaciaires dans la plupart des régions montagneuses ont augmenté considérablement depuis 1990.

Réponses des communautés biologiques

Changements d'échelle

Les méta-analyses des relevés de plantes et d'animaux dans plusieurs chaînes de montagnes révèlent un déplacement ascendant moyen d'environ 12 mètres par décennie pour les espèces terrestres. La ligne d'arbres dans de nombreuses régions progresse vers des altitudes plus élevées, empiètant sur les prairies alpines qui soutiennent les communautés végétales spécialisées et les animaux de pâturage. Sur Kilimandjaro, la limite de la forêt supérieure a augmenté de plus de 100 mètres depuis le début du XXe siècle.

Endémisme alpin et risque d'extinction

Les espèces endémiques aux milieux à haute altitude sont particulièrement vulnérables, car elles ont des voies de fuite vers le haut limitées.Une fois qu'une espèce atteint le sommet de son aire de montagnes, une migration vers le haut devient impossible.De nombreuses plantes alpines endémiques occupent des bandes d'altitude étroites et n'ont pas la capacité de dispersion nécessaire pour suivre les changements climatiques rapides.La modélisation de populations pour des espèces comme le pika américain et le léopard de neige de l'Himalaya indique que la perte d'habitat pourrait entraîner l'extinction locale dans des portions importantes de leur aire de répartition en quelques décennies.

Inconvénients phénologiques

Dans les écosystèmes de montagne, ces changements phénologiques surviennent souvent à des taux différents selon les niveaux trophiques. Les plantes peuvent fleurir plus tôt en réponse à la fonte des neiges, mais leurs pollinisateurs peuvent émerger à un rythme différent. Ces erreurs réduisent le succès de la reproduction et menacent la persistance de la population.Dans les montagnes Rocheuses du Colorado, le moment de la floraison des fleurs sauvages a progressé de plusieurs jours par décennie, tandis que l'émergence de certaines espèces d'abeilles a évolué à un rythme plus lent, ce qui a réduit les taux de visites florales.

Expansion des espèces envahissantes et des maladies

Les conditions de réchauffement permettent aux espèces de basses altitudes d'établir dans des habitats de haute altitude. Les plantes, les insectes et les pathogènes non indigènes se développent dans des zones qui étaient auparavant trop froides pour leur survie. Le dendroctone du pin ponderosa, qui a dévasté des millions d'hectares de forêt de pins dans l'ouest de l'Amérique du Nord, a étendu son aire de répartition à des altitudes et des latitudes plus élevées, car les températures hivernales ne tuent plus les larves hivernantes.

Dimensions socio-économiques

Concours sur les ressources en eau

L'irrigation agricole, la production d'énergie hydroélectrique, l'approvisionnement municipal en eau et le maintien des écosystèmes dépendent tous de flux saisonniers fiables.Dans les Andes, la diminution des contributions des glaciers au flux des cours d'eau en saison sèche a déjà entraîné des différends entre les communautés des hautes terres et les exploitations agricoles des basses terres.

Adaptation agricole

Les cultures traditionnelles ne sont plus viables à des altitudes plus élevées, tandis que les élévations sont adaptées aux nouvelles variétés. Les agriculteurs des Andes péruviennes ont changé de variétés de pommes de terre résistantes à la sécheresse et ont ajusté les dates de plantation en réponse à la fonte des neiges et à des gelées plus fréquentes.

Vulnérabilité du secteur touristique

Le tourisme skieur, qui constitue l'épine dorsale économique de nombreuses communautés montagnardes, est confronté à des menaces existentielles liées à la réduction de la couverture neigeuse. La durée moyenne de la saison de ski dans les Alpes européennes a diminué de 40 jours au cours des 50 dernières années, et les projections suggèrent que les stations de basse altitude deviendront économiquement inviables dans les décennies.

Exposition aux risques naturels

Les écoulements de débris et les glissements de terrain deviennent plus probables à mesure que les précipitations intenses augmentent et que la végétation change. La combinaison de l'expansion glaciaire du lac et des pentes instables augmente le risque de risques de cascade, où un événement en déclenche un autre. La catastrophe de Chamoli dans l'Himalaya indien, déclenchée par une chute massive de roches qui a provoqué une crue catastrophique, illustre le type d'événement composé qui peut devenir plus fréquent dans un climat de réchauffement.

Stratégies d ' adaptation

Adaptation écosystémique

La préservation et la restauration des écosystèmes naturels peuvent atténuer certains impacts climatiques tout en offrant de multiples avantages.La protection d'un couvert forestier intact sur les pentes de montagne réduit l'érosion et les risques de glissement de terrain, régule le débit d'eau et favorise la migration des espèces.Le rétablissement des zones tampons riveraines le long des cours d'eau permet de modérer la température de l'eau et de créer une connectivité à l'habitat.

Infrastructure de gestion de l'eau

La construction de nouveaux réservoirs à des altitudes plus élevées peut capter un ruissellement plus important en début de saison pour une utilisation en période sèche. L'amélioration de l'efficacité de l'irrigation par le biais des systèmes de gouttes d'eau et la surveillance de l'humidité du sol réduisent la demande d'eau. Dans les Andes, les techniques traditionnelles de récolte de l'eau, telles que les terrasses anciennes et les galeries d'infiltration, sont en train d'être régénérées et combinées avec la technologie moderne de surveillance pour améliorer la sécurité de l'eau.

Surveillance communautaire

Les programmes de sciences citoyennes dans l'Himalaya et les Andes permettent aux résidents de surveiller l'état des lacs glaciaires, de suivre les changements phénologiques et de documenter les événements extrêmes. Ces programmes renforcent la capacité locale de planification de l'adaptation tout en fournissant aux chercheurs des données de vérité au sol. Le Programme d'adaptation au changement climatique de l'Himalaya a démontré que la surveillance communautaire améliore la pertinence et l'adoption des interventions d'adaptation.

Intégration des politiques

L'adaptation efficace exige l'intégration des considérations climatiques dans la planification de l'utilisation des terres, le développement des infrastructures et la gestion des ressources.Les réglementations de zonage qui limitent le développement dans les zones exposées aux risques réduisent les risques futurs.L'élaboration de codes qui tiennent compte de l'évolution des scénarios de risques améliore la résilience des infrastructures.Les accords sur l'eau transfrontières qui intègrent les projections climatiques facilitent la gestion coopérative des bassins hydrographiques communs.

Rétroaction carbone et climat

Les terres de montagne contiennent des dépôts importants de carbone organique. Les sols alpins contiennent de grands stocks de carbone qui peuvent être libérés à mesure que le dégel du pergélisol et les taux de décomposition s'accélèrent. Inversement, l'expansion des forêts à des altitudes plus élevées pourrait entraîner des pertes supplémentaires de carbone, ce qui compenserait partiellement les pertes. Le bilan carbone net des régions montagneuses dans les scénarios climatiques futurs demeure incertain et constitue un domaine de recherche actif.

Priorités de recherche et lacunes dans les connaissances

Plusieurs incertitudes critiques limitent la capacité de projeter et de gérer les impacts climatiques dans les régions montagneuses.Les modèles climatiques à basse échelle pour les terrains complexes restent grossiers par rapport à l'échelle spatiale des processus écologiques et hydrologiques.Les réseaux de surveillance à long terme dans les environnements à haute altitude sont rares, en particulier dans les pays en développement.

La Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques a identifié les écosystèmes de montagne comme un domaine prioritaire d'évaluation et d'action.

Conclusions et perspectives

Les régions montagneuses sont des indicateurs précoces des impacts des changements climatiques qui finiront par affecter les systèmes de basse altitude.Les transformations en cours dans ces environnements auront des conséquences bien au-delà des frontières de la montagne, affectant les ressources en eau pour des milliards de personnes, les modèles de biodiversité sur les continents et les cycles biogéochimiques mondiaux.Le rythme des changements exige la mise en oeuvre rapide de stratégies d'adaptation et l'atténuation agressive des émissions de gaz à effet de serre.