pps 9,8M - Forêt Méditerranéenne

Les résultats des projets CARBOFOR et ANR-QDiv ;
les questions qu’ils soulèvent ;
les avancées avec le projet ANR-Climator
Vincent Badeau (et al.)
UMR INRA-UHP Ecologie & Ecophysiologie Forestières
Equipe Phytoécologie
54280 Champenoux
[email protected]
www4.nancy.inra.fr/eef
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Quelques rappels à propos de Carbofor
Projet GICC – GIP Ecofor, 2002 – 2004
Coordinateur Denis Loustau
(Ephyse-Bordeaux)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Des résultats à l’échelle de l’Europe
actuel
futur
Exemple du hêtre (Sykes & Prentice, 1995)
Exemple du hêtre
(Thuiller etal., 2005)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Un problème de bases de données
Flora europaea
maille de 50 km
Inventaire Forestier National
1 point / 130 ha
Ch. vert
Les contours de la
niche dépendent des
observations utilisées
hêtre
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Un problème de bases de données
AURELHY Météo-France (1km – 30’’)
AURELHY Météo-France (10’)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Climatic Research Unit
Norwich – UK
(10’)
Evolution potentielle des aires climatiques
1200 espèces
forestières
2100 – B2
Actuel
Chêne vert
70 espèces
ligneuses
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Badeau et al., 2004, 2010 ; Wallerich, 2006
Evolution potentielle des aires climatiques
scénario B2
scénario A2
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Les modèles de niche : du pour !
Basés sur un des plus vieux concept de l’écologie
Simples à mettre en œuvre
Permettent de tester un grand nombre d’espèces (y compris herbacées) ou
de groupes d’espèces ; un grand nombre de facteurs de l’environnement
Les modèles de niche : du contre !
Corrélations et pas forcément causalités
Pas de prise en compte des effet direct du CO2
Pas de prise en compte de la variabilité interannuelle du climat
Pas de prise en compte de la croissance, la migration, la variabilité génétique,
des interactions biotiques…
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Projet QDiv ANR-Biodiversité
quantification des effets des changements
globaux sur la diversité végétale
Coordinateur Paul Leadley
(ESE - Université Paris XI - Orsay)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Les modèles de QDiv
Approches corrélatives
 Nancy NBM(V. Badeau et al., 2004, 2010. V. Badeau, INRA Nancy)
 BIOMOD(W. Thuiller, 2003. W. Thuiller, LECA Grenoble)
 STASH(Sykes et al, 1996. E. Gritti, CEFE Montpellier)
Approches mécanistes
 PHENOFIT
(Chuine and Beaubien 2001. I. Chuine, CEFE Montpellier)
 CASTANEA
(E. Dufrêne et al, 2005. C. François and A. Cheaib, ESE Orsay)
phénologie
carbone & croissance
(flux et stock)
modèles dynamique
globaux de la végétation
(DGVM)
 ORCHIDEE
(Krinner et al, 2005. N. Viovy CEA)
 IBIS
(Kucharik et al, 2000. C. Delire Meteo France)
 LPJ
(Stich et al, 2003. E. Gritti, CEFE Montpellier)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
types fonctionnels
de plantes
(PFT)
Les objectifs
Comparer les modèles pour quantifier les incertitudes
Evaluer les modèles en interprétant les projections sur la base des
différentes approches et hypothèses de modélisation
Eprouver nos connaissances des mécanismes qui piloteront les
changements d’aires de répartitions (aide aux stratégies d’adaptation)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Les données de QDiv
Données IFN
agrégées à 8 km
ARPEGE A1B
+
régionalisation TT
CERFACS
RU
Profondeurs de sols
(min, max, moy)
Fagus sylvatica
ANR QDiv (A. Cheaib et al., in prep)
“Take home messages”
Hêtre / Chêne pédonculé / feuillus décidus tempérés :
- régression en plaine > régression en montagne (voir augmentation)
- les modèles de niche sont moins conservatif que les modèles mécanistes
(surtout en plaine)
- rôle clé du [CO2] et du bilan hydrique
Pin sylvestre / Chêne vert / feuillus sempervirents :
- les modèles sont en accord dans toutes les régions
- rôle clé des températures
Les modèles répondent globalement « dans le même sens » mais :
- les modèles de niche (applicables à toute espèce) sont très satisfaisant
sur la période actuelle et très « pessimistes » pour le futur
- les modèles mécanistes (applicables à quelques espèces) sont plus
satisfaisant du point de vue du fonctionnement physiologique
(environnement non constant) mais peuvent être peu « efficaces » sur la
période actuelle.
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Projet CLIMATOR ANR-Vulnérabilité
élaborer des outils et produire des références
pour analyser l’impact du changement
climatique sur les systèmes agricoles et
forestiers
Coordinatrice Nadine Brisson
(Agroclim – INRA Avignon)
www.inra.fr/la_science_et_vous/livre_vert_du_projet_climator
Fo r ê t - e n t r e p r i s e n ° 1 9 6 - j a n v i e r 2 0 1 1
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Hiérarchiser les incertitudes
La quantification des effets du changement climatique sur des systèmes
agricoles ou forestiers est contrainte par de nombreuses sources
d’incertitudes et de variabilité.
Les incertitudes renvoient à un blocage des connaissances actuelles :
- soit de façon irréductible (cas des scénarios d’émission de gaz à
effet de serre)
- soit de façon réductible car liées à des connaissances actuelles
insuffisantes (cas des modèles climatiques, des méthodes de
régionalisation, des modèles d’impacts).
Les sources de variabilité sont :
- soit des subies (variabilité des sols et des sites géographiques)
- soit des choix possibles pour la conduite des cultures (choix des
variétés, des provenances, des itinéraires techniques).
Les données de Climator
www.inra.fr/la_science_et_vous/livre_vert_du_projet_climator
- 12 sites géographiques
- 3 (5) types de sols
- 10 séries climatiques 1970-2100
5 modèles (ARPEGE, CCCMA, GISS, MRI, NCAR)
3 scénarios SRES (B1, A1B, A2)
3 méthodes de régionalisation (anomalies, QQ, TT)
Les modèles de Climator
• 12 modèles agronomiques
• 3 modèles forestiers
BILJOU ©
INRA Nancy
Un modèle de bilan hydrique
GRAECO
Confort hydrique
Restitution d’eau
au milieu
INRA Bordeaux
Bilans intégrés eau, carbone,
croissance avec
gestion sylvicole
EVOLFOR
INRA Nancy
Un modèle de niche
Pin maritime
Flux hydriques
Flux de carbone
Rendement
BILJOU est en ligne !
http://biljou.nancy.inra.fr/biljou
 Probabilité de présence
Evolution du rendement
Pin maritime
Conifères
Variation du rendement (%)
(type Pin maritime)
+40
+20
0
1970-2000
2020-2050
A1B
2070-2100
-20
-4,6% en moyenne
-11% en moyenne
-40
Modèle GRAECO, Méth. Région. Type tps, Sc. Clim. A1B
INTENSITÉ DU SCÉNARIO D’ÉMISSION
Evolution des biomes
A2
A1B
B1
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Modèle EVOLFOR, Méth. Région. Q-Q, Sc. Clim. A1B
INTENSITÉ DU SCÉNARIO D’ÉMISSION
Evolution des biomes
A2
A1B
B1
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Modèle EVOLFOR, Méth. Région. Q-Q, Sc. Clim. A1B
INTENSITÉ DU SCÉNARIO D’ÉMISSION
Evolution des biomes
A2
A1B
B1
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Modèle EVOLFOR, Méth. Région. Q-Q, Sc. Clim. B1, A1B, A2
INTENSITÉ DU SCÉNARIO D’ÉMISSION
Evolution des biomes
Incertitude liée à la méthode de régionalisation du climat
Types de temps
A2
A1B
Quantiles-quantiles
B1
Anomalies
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Modèle EVOLFOR, Méth. Région. Q-Q, Types tps, Anomalies, Sc. Clim. A1B
Evolution des probabilités de présence
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Cle
Col
Mon
Dij
Ver
Mir
Ren
Lus
StE
Bor
Tou
Avi
-0.2
ARPEGE A1B
Augmentation de la probabilité de présence du chêne vert
dans le futur proche et lointain
mais fortes incertitudes liées aux méthodes de régionalisation
Hiérarchisation des facteurs de variabilités
Variabilité de la variable Drainage (mm/an) - couvert feuillus
140
autre que CC
120
avec CC
effets simples
100
80
60
40
20
0
FP
FL
SITE
FP
FL
ANNEE
FP
FL
MODELE
Même en contexte de CC il reste des
différences importante d’une année à
l’autre ; d’une région à l’autre
FP
FL
PERIODE
FP
FL
SOL
FP
FL
CLIMAT
CNRM B1 / A1B / A2
Voies d’adaptation : exemple de la prise en compte des
déficits hydriques
175
1970-2000
2020-2050
2070-2100
Déficit hydrique (mm/an)
150
125
100
75
50
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
25
Modèle BILJOU
Voies d’adaptation : exemple de la prise en compte des
déficits hydriques
1970-2000
175
2020-2050
2070-2100
Quelles options
d’adaptation ? :
Déficit hydrique (mm/an)
150
1. Limiter aux sols à
forte RU
125
2. Couvert décidu sur
même gamme de
sol
110
100
75
50
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
25
█ B1,
█ A1B, █ A2
Modèle BILJOU
Voies d’adaptation : exemple de la prise en compte des
déficits hydriques
1970-2000
175
2020-2050
2070-2100
Quelles options
d’adaptation ? :
Déficit hydrique (mm/an)
150
1. Limiter aux sols à
forte RU
125
2. Couvert décidu sur
même gamme de
sol
110
100
3. Itinéraires à LAI
réduit
75
50
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
25
█ B1,
█ A1B, █ A2
Modèle BILJOU
Voies d’adaptation : exemple de la prise en compte des
déficits hydriques
1970-2000
175
2020-2050
2070-2100
Quelles options
d’adaptation ? :
Déficit hydrique (mm/an)
150
1. Limiter aux sols à
forte RU
125
2. Couvert décidu sur
même gamme de
sol
110
100
3. Itinéraires à LAI
réduit
75
50
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
80 Réserve
utile 240
4. Déplacement
géographique
25
█ B1,
█ A1B, █ A2
Modèle BILJOU
“Take home messages”
Ce que précise le projet Climator :
- CC = conditions plus défavorables pour les couverts forestiers
- stress hydrique accru, principalement en raison de la température
- non compensé par le [CO2] (Graeco, EvolFor)
- les couverts sont d’autant plus affectés que les LAI sont forts
- effets régionaux différents
Ce que nous apprend le projet Climator :
- particularité des forêts par rapport aux autres couverts
- peu d’incertitude sur le sens des effets du CC
- pas de réelle stratégie d’évitement
- fort effet des méthodes de régionalisation (Ano, QQ, TT)
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
?
“Take home messages”
Ce qui reste à faire :
- au-delà de la productivité, intégrer des modèles de dépérissement et de
mortalité pour aboutir à des évaluations de risques (aléa x vulnérabilité)
- définir des stratégies d’accompagnement et d’accélération de l’adaptation
(diversité, sylviculture économe en eau) ou de transformation des forêts
(plantations, déplacements, exotiques)
un nouveau pan de recherches à poursuivre dans le cadre du programme
« Adaptation de l’agriculture et de la forêt au changement climatique » de
l’INRA.
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau
Mes remerciements à
Alexandre BOSC
Nathalie BREDA
Nadine BRISSON
Alissar CHEAIB
Isabelle CHUINE
Catherine CLUZEAU
Christine DELIRE
Jacques DRAPIER
Eric DUFRENE
Jean-Luc DUPOUEY
Christophe FRANCOIS
Emmanuel GRITTI
Paul LEADLEY
Christine LE BAS
Myriam LEGAY
Frédéric LEVRAULT
Denis LOUSTAU
Caroline MASSONI
Wilfried THUILLER
Nicolas VOIVY
Forêt méditerranéenne 2010 - Badeau