Réf. Legay et Mortier 2006 - A

Référence bibliographique complète
LEGAY, M. MORTIER, F. La forêt face au changement climatique : adapter la gestion forestière - Prise en compte dans les documents d'orientation de la gestion forestière. Synthèse de l'atelier ONF/INRA du 20 octobre 2005. Les Dossiers Forestiers, 2005, N°16.

Mots-clés
Forêts, impacts écologiques, impacts sur la productivité, modification des aires de répartitions, gestion forestière, stratégie d'adaptation

Organismes / Contact
INRA / ONF

(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)
(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)
(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)
(3) - Sous-type(s) d'aléa
Températures
Précipitations
Forêt / végétation Feux de forêt  

Pays / Zone
Massif / Secteur
Site(s) d'étude
Exposition
Altitude
Période(s) d'observation
France métropolitaine       Plaine et étage collinéen XXe siècle

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions
 
Observations
Sur la période 1900 - 2000, la France a connu une augmentation significative des températures minimales et maximales, entraînant une augmentation de la demande évaporative.
Modélisations
Le scénario B2 conduit aux résultats suivants pour l'évolution du climat au cours du XXIe siècle :
- augmentation générale des températures, en particulier estivales et dans le Sud de la France jusque + 4 °C ;
- changement du régime des précipitations : diminution en période de végétation et augmentation en période de repos végétatif.
Hypothèses
 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

Dans le projet CARBOFOR, le scénario B2 a été retenu parce qu'il repose sur des hypothèses modérées d'évolution et rend bien compte, lorsqu'il est utilisé rétrospectivement, de l'évolution observée sur la période 1960 - 2000.


(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel
Reconstitutions  
Observations

La sécheresse de 2003 est la plus grave qu'aient connus les peuplements feuillus depuis 1950. Elle se traduit déjà par un pic de mortalité sans précédent depuis 1989 dans les observations du réseau européen (16 km x 16 km).

Impacts écologiques généraux
Le changement climatique entraîne un allongement de la période de végétation (par avancement du débourrement et recul de la chute des feuilles) et une augmentation de l'indice de végétation atteint. De façon générale, la date à laquelle les besoins physiologiques des espèces par rapport au climat (qui peuvent être traduits en termes de besoins en froid ou en chaleur) se trouvent satisfaits se décale dans le temps. L'amplitude des changements de végétation déjà observés est particulièrement forte en Europe.

Changements de productivité constatés
En ce qui concerne les essences forestières, ces changements se traduisent par une accélération de la croissance depuis la fin du XIXe siècle. Ce phénomène, détecté depuis les années 1980, est assez général en Europe, avec cependant des nuances régionales marquées. Soulignons cependant que ce phénomène d'augmentation de la productivité est difficile à mesurer car beaucoup de facteurs interviennent et que sa causalité fait encore débat: quelle est la part de l'augmentation du taux de CO2, de l'évolution du climat, des dépôts azotés, du passé cultural des forêts ?

Zoom sur le hêtre :
En ce qui concerne par exemple le hêtre dans le Nord de la France, la croissance en hauteur s'est accélérée de 25 % dans le Nord-Ouest de la France, et de 50 % dans le Nord-Est sur la période 1900 - 2000 (analyse comparée des croissances en hauteur reconstituées par analyses de tiges, de peuplements appariés jeune/vieux sur des stations identiques). Il en résulte une déformation des courbes de croissance suivies par les peuplements, avec une dérive progressive vers les fertilités élevées. Par ailleurs, indépendamment de l'effet date, la forme intrinsèque des courbes de croissance varie au sein de la zone étudiée, avec une asymptote qui s'abaisse en suivant un gradient Est-Ouest.

Modification observées des aires de répartition
Un certain nombre d'observations de modification des aires de répartition des espèces ont déjà pu être faites :
- une extension générale des« lauryphylles » (espèces à feuilles coriaces, larges, et persistantes) a pu être mise en évidence,
- la remontée en altitude a pu être observée pour un certain nombre d'espèces: + 200 m pour le gui dans le Valais Suisse entre 1910 et 1995 (Dobbertin et al., 2005).

Modification observées des aires de répartition des insectes
Une avancée vers le Nord a été observée au XXe siècle pour 65 % des espèces de papillons européens de jour, de 35 à 240 km selon les cas, concomitante à un déplacement de 120 km des isothermes vers le pôle.

Modélisations

Modélisation des changements de productivité au XXIe siècle
Dans le cadre du programme CARBOFOR, des simulations ont été faites pour le pin maritime dans le Sud-Ouest, et pour le chêne et le hêtre dans le Nord de la France. Une première expérience virtuelle a simulé l'évolution de la productivité potentielle, et montre des tendances contrastées, avec une évolution irrégulière, plutôt à la baisse, de la productivité du pin maritime dans le Sud (avec une forte baisse vers 2060), et une tendance à la hausse pour le hêtre dans le Nord, plus nette à l'Est qu'à l'Ouest.

Les modélisations de répartition des espèces montrent une forte progression des groupes méditerranéens et atlantique, et une régression des espèces montagnardes.

Hypothèses

Selon le scénario B2 (GIEC), il y aurait une forte aggravation du stress hydrique, plus précisément par une augmentation de l'intensité moyenne de la contrainte hydrique en période de végétation, mais aussi du stress hydrique maximum et de la fréquence des stress. Ainsi les sécheresses s'aggraveraient significativement dans le Sud de la France dès 2040, puis dans le Nord à partir de 2070. En même temps les contraintes liées à l'excès d'eau hivernal dans les stations hydromorphes devraient également s'accroître.

Modification des aires de répartition potentielles - Scénarios d'évolution aux horizons 2050 et 2100
Les espèces les plus menacées par l'évolution climatique sont celles dont les capacités de dissémination sont réduites, notamment les espèces de forêt anciennes (espèces de forêts anciennes: espèces inféodées au maintien de l'état boisé sur une longue période, indépendamment de l'âge des peuplement), dont les vitesses de migration n'excèdent pas quelques dizaines de mètres par siècles !

Modification des interactions entre espèces : le cas des insectes et pathogènes
Le changement climatique peut avoir un effet direct sur les pathogènes ou les insectes phytophages en affectant leur biologie ou leur répartition, ou indirect, en affectant la biologie ou la répartition de leurs plantes-hôtes, de leurs ennemis ou compétiteurs.

Ainsi, une augmentation même minime de la température tend à accélérer les processus physiologiques, en permettant un développement plus rapide des insectes, l'augmentation du nombre de génératiqns par saison, l'augmentation des déplacements, et en réduisant la mortalité due aux facteurs abiotiques : par exemple, avec une augmentation des températures hivernales et printanières de 2°C, on prévoit d'observer 4 à 5 générations supplémentaires par an pour certains pucerons (Harrington et al., 2001). Mais les effets du réchauffement ne peuvent être considérés à partir de simples moyennes globales et vont se différencier selon la saison et le cycle biologique des insectes.

Impacts potentiels du réchauffement estival
- Les insectes eux-mêmes peuvent être affectés directement: positivement (par exemple en leur permettant un développement plus rapide, permettant une meilleure survie), ou négativement (par dépassement de seuils létaux de chaleur) ;

- les plantes-hôtes elles-mêmes peuvent être affectées: par exemple leur affaiblissement par la sécheresse peut diminuer leur résistance aux insectes ou pathogènes. Ainsi l'émergence de Sphaeropsis sapinea (champignon pathogène des pins) en Europe au cours des 20 dernières années a pu être facilitée par des stress répétés : sécheresse ou problèmes de nutrition lié à des excès d'azote d'origine anthropique.

Enfin, les relations mêmes entre insectes et plante-hôte peuvent être modifiées.

Impacts potentiels du réchauffement hivernal
Ils sont à priori plus importants et plus univoques : le déplacement des isothermes correspondant aux seuils léthaux minimaux vers le Nord et en altitude peut induire une expansion des insectes.

L'établissement d'espèces exotiques peut être rendu possible. De même un certain nombre de pathogènes forestiers émergents sont des espèces thermophiles, en particulier des espèces introduites comme le chancre du châtaignier (Phythophtora cinnamomi), ou l'oïdium (Erisiphe alphitoïdes).


Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
Modification des aires de répartition potentielles

L'aire d'un certain nombre d'espèces forestières, caractérisée par la présence ou l'absence de ces espèces dans les relevés IFN, a pu être modélisée à partir de variables de description des sols (issues de la BD sol), de variables climatiques provenant du modèle AURELHY (Météo France), et de l'ETP (évapotranspiration potentielle) calculée à partir d'images SATMOS (Météo France). Les espèces prises en considération ont été regroupées par affinités biogéographiques en groupes chorologiques.

Le remplacement des données climatiques actuelles par les données prévues par le scénario climatique (modèle Arpège) en 2050 et 2100 a permis de modéliser le déplacement des aires potentielles.


(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa
Reconstitutions  
Observations
 
Modélisations
 
Hypothèses
Les résultats de la recherche indiquent qu'à court terme le risque d'incendie va s'étendre vers le Nord dans des zones où il n'existait pas traditionnellement, ou alors de façon marginale, comme les plaines du Centre et du quart Nord-Est de la France. Outre les modifications climatiques directes (sécheresse estivale, canicule...) qui augmentent le risque d'incendie, leurs conséquences (actions des ravageurs, dépérissements, tempêtes) peuvent augmenter considérablement le volume de combustible sec au sol et sur pied Jusqu'à plusieurs tonnes/ha. Une attention particulière est à porter aux peuplements résineux de plaine et du collinéen.

Paramètre de l'aléa
Sensibilité du paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 
 

(4) - Remarques générales

 

(5) - Syntèses et préconisations
Destinataires : Praticiens forestiers (gestionnaires : ONF) et chercheurs (INRA, Cemagref) : Synthèse pour prise en compte dans les documents d'orientations pour l'élaboration des directives régionales d'aménagement (DRA) pour les forêts domaniales et des schéma régionaux d'aménagement (SRA) pour les forêts des collectivités.

Il s'agit maintenant de faire un diagnostic précis, spatialisé, par espèce, à l'échelle des peuplements (et pas seulement des arbres pris individuellement), en confrontant les évolutions constatées de la productivité à celles des facteurs incriminés. Ces approches débouchent in fine sur des outils de simulation utiles à la gestion.

Un certain nombre de mesures sont proposées, avec le souci de ne pas confondre anticipation et précipitation, et de mettre à profit la plasticité, la résistance et la résilience des écosystèmes :
1 - identifier les couples essences x stations forestières à risques, en valorisant l'acquis des catalogues de stations et en élaborant des modèles de caractérisation des stations, dont certains sont déjà en cours de développement ;
2 - préserver les sols en limitant le tassement par les engins forestiers (cloisonnements d'exploitation, développement du câble-mat...) et en préservant leur fertilité (maintien de rémanents en forêt, amendements possibles...) ;
3 - choisir des matériels de reproduction adaptés en limitant les essences principales à leur optimum stationnel, en respectant les provenances et en favorisant le mélange des essences ;
4 - renouveler les peuplements forestiers par régénération naturelle, dont les atouts sont nombreux (forte diversité génétique intra-population, adaptation in situ, résistance des jeunes peuplements au stress hydrique.. .), ou par plantation, en respectant alors l'adéquation station x essence x provenance ;
5 - gérer activement les ressources génétiques, tant pour les espèces indigènes (respecter les provenances, connaître les adaptations locales, favoriser le brassage inter-peuplements à courte et moyenne distances.. .), que pour les espèces introduites, naturalisées ou améliorées (choix de provenances adaptées, évolution des critères de sélection...) ;
6 - dynamiser les sylvicultures en diminuant la surface foliaire par réduction de la surface terrière pour améliorer la résistance au stress hydrique, selon un rythme adapté à l'état et l'âge des peuplements forestiers ;
7 - reconsidérer les critères d'exploitabilité en réduisant l'âge voire les diamètres de récolte en fonction de la dynamisation des sylvicultures, des augmentations de productivité, de la nécessité de réduire la prise de risques vis à vis des aléas climatiques et de la demande du marché ;
8 - maintenir et favoriser la biodiversité qui est un atout pour l'adaptation des écosystèmes forestiers (îlots de vieux bois, corridors écologiques, génie écologique) et développer une définition évolutive du bon état de conservation des habitats naturels ;
9 - maintenir et renforcer les réseaux d'observation de la forêt (nationaux et locaux) ;
10 - développer la culture de gestion de crise (dépérissements, ravageurs, incendies, chablis) et l'améliorer grâce au retour d'expériences.

Enfin, sept grandes questions et besoins de connaissance des praticiens forestiers sont identifiés :
- disposer d'informations régionalisées sur le changement climatique ;
- ausculter de façon objective l'évolution des écosystèmes forestiers ;
- identifier les stations à risques ;
- élaborer des modèles de croissance prenant en compte explicitement les variables climatiques et édaphiques ;
- élaborer des modèles de sylvicultures économes vis à vis de la gestion de l'eau et améliorant la résistance et la résilience des peuplements forestiers ;
- améliorer le diagnostic et la gestion des dépérissements ;
- améliorer les connaissances sur les conséquences des dépérissements et des bioagresseurs sur la qualité technologique des bois, afin de mieux anticiper les décisions de gestion et de valoriser au mieux les produits.