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Réseau Mixte Technologique, Réseau AFORCE 
Séminaire de fin de projet 
12 décembre 2012 
Présentation du projet : 
Cart...
Introduction 
• Disponibilité en eau est un élément essentiel pour 
la croissance et la survie des plantes. 
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= pas de cartes permettant d’évaluer assez 
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France 
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Méthode 
1) Comparaison de méthodes de calcul de bilan en 
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Principe général de calcul (mensuel) 
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(période 1961-1990) 
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France 
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Validation nationale avec les mesures 
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Conclusions 
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piedallu - carto contrainte hydrique colloque restit aforce 12dec12

  1. 1. 1 Réseau Mixte Technologique, Réseau AFORCE Séminaire de fin de projet 12 décembre 2012 Présentation du projet : Cartographie de la contrainte hydrique des sols forestiers, et exemple d’utilisation dans le cadre des catalogues de stations forestières. C. Piedallu, J.B. Richard, T. Villiers, F.Lebourgeois, V. Perez, JC Gégout LERFOB - AgroParisTech-ENGREF –– Nancy S. Gaudin, L. Carnnot-Milard, A. Madesclaire CRPF Champagne Ardenne et Lorraine Alsace M. Legay Office National des Forêts
  2. 2. Introduction • Disponibilité en eau est un élément essentiel pour la croissance et la survie des plantes. 2 • Choix des essences : catalogues de stations forestières MAIS : - climat pris en compte de façon indirecte - peu adapté à la prise en compte du changement climatique modèles de distribution des essences MAIS : - peu de données eau du sol , utilise souvent des « proxies » climatiques : P, BHc
  3. 3. = pas de cartes permettant d’évaluer assez finement la distribution spatiale de l’eau du sol sur la France Objectifs du projet : -Aspect méthodologique : détermination de la méthode optimale au regard des données disponibles - Aspect pratique : evaluation de la pertinence de l’approche au regard des données stationnelles (à l’échelle des forêts des plateaux calcaires de Lorraine et de Bourgogne) ⇒ Financements AFORCE, GIP ECOFOR, région Lorraine et DRAF 3 Introduction
  4. 4. 4 Méthode 1) Comparaison de méthodes de calcul de bilan en eau : Palmer (Palmer, 1965) et Thornthwaite (Thornthwaite and Mather, 1955) 2) Comparaison d’indices issus du calcul de bilan en eau (bibliographie) 3) Calcul à différentes résolutions spatiales et validation de l’indice retenu à différentes échelles 4) Evaluation de la pertinence des indices de bilan hydrique édaphique au regard des indices climatiques (P, BHc) /distribution de 37 espèces 5) Comparaison avec les données stationnelles
  5. 5. Principe général de calcul (mensuel) 5 Pi = Pluie incidente Ecoulement à travers les houppiers Pu = Pluie utile In = Interception nette Apports Départs RUM = Réserve utile maximale en eau Tr = Transpiration des arbres et du couvert herbacé Evc = Evaporation surface couvert végétal Evs = Evaporation surface du sol ETP ETR Evapotransp iration (Turc, 1955 : T°C et Rg ) RU(m) = RU (m -1) + Pu(m) – ETP(m) + Apports (m) – Départs (m) – percolation (m) Percolation
  6. 6. Indices écologiques spatialisés: -Carte des RUM élaborée sur la France au pas de 1 km à partir de + 100000 placettes IFN (Piedallu et al, 2011, Geoderma) -Modèles climatiques 1961-1990 basés sur la topographie (Rg, P, T, (Piedallu et al, 2007 AFS, 2008, AFM, Bertrand et al, 2012, Nature) Bases utilisées pour la validation : - Renecofor (Ulrich, 1995) : 25 placettes météo avec T°C et P et 7 avec Rg, IFN nouvelle méthode (32544 relevés) - Données de terrain de Bois l’évêque/Villiers le sec : 175 relevés sur 3 densités de maillages avec RUM - 50 relevés de RUM le long de 3 transects sur plateaux calcaires - 13460 relevés stationnels ONF sur plateaux calcaires Relevés écologiques pour tests capacité prédictive: - 32544 placettes IFN nouvelle méthode 6 Données utilisées
  7. 7. 2 méthodes : Palmer/Thornthwaite 7 indices : quantité d’eau dans le sol (RU, REW), sécheresse édaphique (IA, SDW), stress physiologique des plantes (DE, ETR, SI) (Granier et al., 1999 ; Stephenson, 1998 ; Fitzpatrick, 1969) Comparaison des 14 indices selon leur capacité à prédire la distribution de 40 espèces sur la France ⇒peu de différences entre Palmer/Thornthwaite (léger +) ⇒2 indices meilleur capacité prédictive : RU et DE ⇒Carte de contrainte hydrique : indice DE estival (7 ETP – ETR) Résultats : Comparaison de la pertinence biologique des indices
  8. 8. 8 Calculs des déficits d’évaporation estivaux (période 1961-1990) 0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80 80 - 90 90 - 100 RUM au pas de 500 m (France) RUM au pas de 50 mètres (nord-est)
  9. 9. Calculs des déficits d’évaporation (période 1961-1990) • Clairvaux • Clairvaux 0 1,25 2,5 5 Kilomètres 0 1,25 2,5 5 Kilomètres maxi : 123 mini : 0 maxi : 123 mini : 0 DE (RUM 500 m) DE (RUM 50 m)
  10. 10. 10 Résultats : Validation à différentes échelles France (RENECOFOR) Echelle régionale (IFN) Forêts (500 ha) (Relevés terrain, maillage 250 m) Parcelles (40 et 10 ha) (relevés de terrain, maillage 100 et 50 m) Seule la RUM est indépendante
  11. 11. R² = 0.79 RMSE 7.5 mm Echantillon faible 11 Résultats : Validation nationale avec les mesures RENECOFOR deth.SIG aout juillet juin 0 20 40 60 80 de.renec 80 60 40 20 0 DE SIG DE RENECOFOR Validation des données nationales pour juin juillet et août avec les données de 25 placettes RENECOFOR sur la France
  12. 12. 12 Résultats : Validations locales avec comparaison des cartes 500 m et 50 m 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% DE (RUM 500 m) DE (RUM 50 m) Lorraine 250 m (500 ha) 100 m (40 ha) 50 m (10 ha) % de la variance expliquée (R²) maillage et échelle de validation Validation partielle, résultats variables selon la variabilité locale
  13. 13. 13 Résultats : Comparaison climatiques/édaphiques Augmentation d’AUC modèles de distribution avec T min d’hivers, GDD5°C + indice + efficace parmi précipitations , bilans ou déficits hydriques climatiques, ou le bilan en eau des sols ( réserve utile ou le déficit d’évaporation) (n = 37 espèces). gain d’AUC moyen avec indice hydrique climatique =0.041 contre 0.060 quand l’eau du sol est prise en compte.
  14. 14. 14 Résultats : Comparaison carte DE et codages stationnels Comparaison des caractéristiques hydriques des unités stationnelles des catalogues des stations des plateaux calcaires et la carte des DE. Les barres blanches représentant la gamme de valeurs pour lesquelles 80% de l’US est présente, la barre noire représentant l’optimum. Les unités stationnelles dont le nom est souligné peuvent présenter un engorgement temporaire hivernal (US 13 à 15) ou permanent (US16).
  15. 15. Conclusions Malgré difficulté estimation RUM, possible de calculer et cartographier des indices hydriques qui aient du sens y compris à des échelles locales Les calculs à résolution plus grossière (1 km) donnent de moins bons résultats Des différences importantes ont été mises en évidence par rapport aux données purement climatiques Les informations des codages stationnels concordent peu avec la carte principalement du fait de la non prise en compte des variations climatiques Mais des difficultés pour valider ces données : manque de relevés, hétérogénéité spatiale
  16. 16. Conclusions Carte prédit une valeur moyenne par pixel Différent d’un relevé qui permet une estimation locale de la RUM (variations de profondeur prospectable) 10*5 relevés réalisés dans pixel 50 m montrent des variations intra pixel allant du simple au double sur plateaux calcaires Problème de cohérence spatiale, 1 relevé n’est pas forcément représentatif 16 relevés Pixel (ex : L = 50m) 47 mm 98 mm 31 mm
  17. 17. Valorisation - Perspectives Valorisation du travail dans 3 publications (forêt-entreprise, nature, global ecology and biogeography) 17 1 article RFF en correction Prise en compte des apports latéraux de surface et subsurface en cours Calculs interrannuels Améliorer la validation locale et globale Donnée pouvant permettre de caractériser de façon dynamique dans le temps la réserve en eau disponible pour les plantes Peut servir d’intrants pour expliquer la distribution, la croissance, le dépérissement … des arbres à large échelle
  18. 18. Conclusion, perspectives Un outil potentiellement complémentaire aux outils existants : détermination de zones homogènes aide au choix des essences aide à la réalisation des inventaires de terrain (pré-cartographie), Merci de votre attention … Une donnée pouvant permettre d’améliorer les modèles de distribution/productivité des essences, Des perspectives : cartographier l’évolution du stock d’eau du sol en contexte de changement climatique, en étudier Projet l’impact sur AFORCE la 2010-2011: ressource, faire des simulations à + ou – long terme. Cartographie de la contrainte hydrique des sols forestiers, et exemple d’utilisation dans le cadre des catalogues de stations forestières.

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