Dans notre monde qui se réchauffe, les incendies de forêt deviennent de plus en plus importants et intenses. Mais il est difficile de faire des comparaisons directes entre les incendies modernes et historiques. Aujourd’hui, les chercheurs ont découvert que les indices sur l’intensité des incendies historiques pourraient être transformés en grains de sable.
“Nous ne disposons pas vraiment d’un bon moyen de penser à l’intensité des incendies de forêt dans le passé ou à ce qui se produirait dans les différentes couches de la colonne de sol.”
“Nous n’avons pas vraiment de bon moyen de penser à l’intensité des incendies de forêt dans le passé ou à ce qui se produirait dans les différentes couches de la colonne de sol”, a déclaré Shannon Mahan, géologue à l’US Geological Survey qui ne faisait pas partie de l’étude. du travail. Bien que les cernes des arbres puissent enregistrer les incendies, ils ne peuvent pas révéler les températures subies par les sols, et cet indicateur ne fonctionne pas pour les zones sans arbres telles que les prairies. Mais le sable est partout. “Avoir un enregistrement de cela dans un grain de sédiment, c’est assez nouveau et utile.”
“Nous revisitons une technique connue auparavant, les propriétés connues du minéral de quartz (les grains de sable) et les utilisons pour enregistrer l’exposition au feu”, a déclaré Tammy Rittenour, géoscientifique à l’Université d’État de l’Utah. Des études antérieures ont tiré parti de la luminescence du quartz, ou de sa production de lumière dans certaines conditions, pour dater des matériaux archéologiques. Sachant que l’intensité de cette production de lumière est liée à l’exposition antérieure du quartz à la lumière et à la chaleur, Rittenour soupçonnait que le minéral pourrait également fournir des indices sur la gravité des incendies de forêt.
Pour tester cette hypothèse, la géoscientifique April Phinney a collecté des échantillons sur des sites situés dans le périmètre de l’incendie de Mangum en Arizona en 2020, qui a éclaté près du Grand Canyon. Ses carottes de sol provenaient d’endroits où l’équipe mesurait différents niveaux de gravité des brûlures du sol en fonction de la quantité de végétation détruite par l’incendie. Les chercheurs ont collecté et nettoyé les morceaux de quartz des 3 premiers centimètres de sable et ont utilisé une technique de laboratoire appelée luminescence optiquement stimulée (la même technique utilisée dans la datation archéologique) pour faire briller les échantillons de quartz. Plus une zone avait brûlé gravement, plus son quartz brillait. C’était « vraiment excitant », a déclaré Phinney, qui a participé au travail alors qu’il étudiait à l’Université d’État de l’Utah. Personne n’avait jamais vraiment étudié la relation entre l’intensité du feu et la luminescence du quartz, a-t-elle déclaré.
Little Fire enregistre partout
La nouvelle technique est basée sur la façon dont le quartz interagit avec la chaleur d’un incendie de forêt. Le quartz présente des défauts – l’oxygène manquant occasionnellement, par exemple – dans son motif répétitif d’atomes. En raison de leur charge positive, ces points piègent les électrons. Au fil du temps, l’ensemble des défauts du quartz accumule naturellement des électrons. Mais l’exposition à une chaleur intense peut libérer les électrons. Le quartz qui a été exposé au feu possède davantage de ces pièges vides et, par conséquent, brille plus intensément en réponse à une luminescence stimulée optiquement.
Ce changement dans la luminescence du quartz préserve uniquement les effets du feu de forêt le plus récent d’une région. Mais « une fois que ce signal est là, il n’est pas très facile de l’effacer », a déclaré Mahan. Cependant, même si le quartz est partout, ce n’est pas pareil, dit-elle. Les variations dans les échantillons de quartz peuvent se traduire par des différences dans leurs signaux lumineux, de sorte que l’application générale de la technique peut nécessiter un étalonnage rigoureux.
-“Nous disposons de plus d’options pour comprendre l’histoire des incendies passés que nous ne le pensions peut-être.”
-
Avec cette nouvelle application de la luminescence, les chercheurs pourraient avoir une idée de la chaleur des incendies passés, a déclaré Phinney. “Nous disposons de plus d’options pour comprendre l’histoire des incendies passés que nous ne le pensions peut-être.” Comprendre comment l’aridité croissante et la hausse des températures ont modifié les incendies de forêt pourrait aider à éclairer les pratiques de gestion, telles que la fréquence à laquelle les brûlages dirigés doivent être effectués, a-t-elle déclaré. Rittenour et Phinney ont présenté leurs travaux en octobre lors de la réunion de la Geological Society of America à Pittsburgh.
Et la méthode pourrait fournir des informations sur les impacts des incendies plus profondément sous la surface. À moins que les chercheurs n’aient accès à une zone où ils peuvent installer des capteurs de température avant un brûlage contrôlé, il est difficile d’étudier comment différents niveaux de sol sont chauffés lors d’un incendie, a déclaré Luke McGuire, géomorphologue à l’Université de l’Arizona qui n’a pas participé. de l’étude. Mais grâce à cette technique, les scientifiques pourraient examiner comment le réchauffement change avec la profondeur du sol et comment ces variations influencent les phénomènes courants à la suite d’incendies, tels que les glissements de terrain et les coulées de débris.
Mais, a déclaré McGuire, on ne sait pas exactement comment les différentes conditions des incendies de forêt, telles que la température, la durée et la charge de combustible, sont liées à la gravité des brûlures du sol. Des expériences contrôlées sur un brûlage dirigé pourraient aider à étoffer certains de ces liens. De telles expériences font partie des prochaines étapes des scientifiques. Ils prévoient également de perfectionner leur technique en la testant dans d’autres lieux et écosystèmes.
En raison de la marque que le feu laisse sur le quartz, ils pourront peut-être remonter des centaines, voire des milliers d’années en arrière pour avoir un aperçu de la chaleur et de la durée des incendies passés.
“Tout cela est enregistré dans un grain de sable”, a déclaré Rittenour.
—Carolyn Wilke (@CarolynMWilke), écrivain scientifique
Citation: Wilke, C. (2023), Les historiques d’incendies peuvent être écrits sur des grains de sable, Éos, 104, https://doi.org/10.1029/2023EO230446. Publié le 21 novembre 2023.
Texte © 2023. Les auteurs. CC BY-NC-ND 3.0Sauf indication contraire, les images sont soumises au droit d’auteur. Toute réutilisation sans l’autorisation expresse du titulaire des droits d’auteur est interdite.
