Le réchauffement anthropique progressif et les changements dans les principaux cycles biogéochimiques mondiaux poussent lentement les écosystèmes forestiers vers des conditions de croissance nouvelles, avec des conséquences incertaines pour la dynamique des écosystèmes et le climat. Les réponses à court terme des forêts au réchauffement, à la sécheresse et à l'augmentation du CO2 atmosphérique et de la déposition d'azote sont relativement bien comprises et simulées avec succès par les modèles de processus. Cependant, la compréhension basée sur les processus et la confiance dans les projections des modèles des cycles du carbone et de l'eau s'affaiblissent à mesure que l'on s'éloigne dans le temps et vers le futur, principalement parce que les observations à long terme des processus clés par lesquels les arbres longtemps vivants meurent ou s'adaptent aux nouvelles conditions de croissance font défaut. En particulier, les réponses souterraines à long terme des forêts restent mystérieuses. Même les tendances de croissance des forêts observables plus facilement au-dessus du sol, telles que la divergence des cernes d'arbres face au réchauffement aux latitudes nordiques fraîches ou l'absence apparente de fertilisation soutenue au CO2 de la croissance largement prédite par les modèles d'écosystèmes, sont difficiles à expliquer avec les observations sur le terrain. L'utilisation de la largeur des cernes des arbres, combinée à leur composition isotopique en carbone (δ13C) et en oxygène (δ18O), est de plus en plus reconnue comme une méthode pour pallier le manque d'observations directes sur les altérations de la physiologie et de la croissance des plantes avec le changement global à l'échelle des siècles. Cette approche peut être combinée avec des observations satellites et d'eddy covariance disponibles à court terme sur la croissance des forêts et les flux de carbone et d'eau au cours des dernières décennies pour fournir un repère à long terme cohérent pour les modèles de surface terrestre, une ressource qui commence tout juste à être exploitée.
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