Réf. Vennetier & al. 2005 - A

Référence bibliographique complète
VENNETIER M., VILA B., LIANG E-Y., GUIBAL F., RIPERT C., CHANDIOUX O. Impacts du changement climatique sur la productivité forestière et le déplacement d'une limite bioclimatique en région méditerranéenne française. Ingénieries, 2005, N°44, p. 49-61.

Résumé : Cet article présente l'approche méthodologique utilisée pour l'étude de l'impact du changement climatique sur la productivité de la forêt méditerranéenne et le déplacement de la limite bioclimatique entre pin d'Alep et pin sylvestre. Il donne aussi quelques uns des principaux résultats synthétiques de ces travaux. Le dispositif expérimental de la Sainte-Baume (PACA) montre que la réactivité des arbres aux paramètres climatiques mensuels dépend beaucoup de la température moyenne annuelle et de la réserve hydrique des sols. Le réchauffement climatique devrait donc produire des effets significatifs sur la productivité forestière à court terme. Alors que la productivité du pin d'Alep a augmenté fortement au cours du XXè siècle, celle du pin sylvestre a diminué tout aussi fortement. L'année 2003 a réduit directement la croissance de ces pins mais, surtout par ses effets différés sur leur état sanitaire et leur surface foliaire, limite leur capacité de croissance pour de nombreuses années. La productivité de ces deux pins devrait se réduire fortement dans les décennies à venir. Les dépérissements observés dans les peuplements de pin sylvestre depuis 2003 montre que l'avenir de vastes surfaces de cette espèce est menacé à court ou moyen terme par le réchauffement climatique dans la région PACA.

Mots-clés
Changement climatique, pin d'Alep, pin sylvestre, productivité primaire, Méditerranée, Sainte-Baume.

Organismes / Contact
Cemagref, UR Ecosystèmes méditerranéens et risques, 3275, route de Cézanne, CS 40061, 13182 Aix-en –Provence Cedex 5.
Institut méditerranéen d'écologie et de paléoécologie, CNRS, UMR 6116, boite 421 bis, 13397 Marseille Cedex 20.
Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Chine.

(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
  Végétation    

Pays / Zone
Massif / Secteur
Site(s) d'étude
Exposition
Altitude
Période(s) d'observation
France PACA Sainte-Baume Nord 350-1100 m 20e siècle
21e siècle pour modélisations

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions
 
Observations
 
Modélisations
 
Hypothèses
 

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

(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel
Reconstitutions
 
Observations
En Europe, une augmentation de l'accroissement annuel moyen des arbres a été notée, tous types de traitements sylvicoles confondus, pour le diamètre ou la hauteur de la plupart des essences forestières (Spiecker et al., 1996). Ces variations de croissance sont le résultat d'une combinaison de changements majeurs de l'environnement :
- les changements climatiques ;
- l'effet fertilisant du CO2 atmosphérique ;
- un enrichissement des sols en matières azotées ;
- la reconstitution de sols dégradés après abandon de pratiques de surexploitation.

L'analyse par moyenne glissante des placettes a permis de mettre en évidence les variations de réponse des arbres au climat en fonction du gradient thermique le long du versant. Ces variations de réponse suivent un gradient régulier et sont significatives pour de faibles variations d'altitude. On peut en conclure que le réchauffement est susceptible de modifier très rapidement le comportement des arbres.

L'étude des cernes caractéristiques a montré que les principaux facteurs limitant la croissance et la survie du pin d'Alep étaient les gels intenses. Pour le pin sylvestre, ce sont les sécheresses et les températures très élevées. La canicule de 2003 a eu des effets marqués sur les deux espèces.

La croissance du pin d'Alep s'est accélérée au cours du XXè siècle, indépendamment de l'altitude et du bilan hydrique, tandis que celle du pin sylvestre a diminué fortement entre 700 et 1500 m d'altitude (Vila et al., 2005). La productivité du pin sylvestre à basse altitude est restée stable ou a augmenté (certainement en raison d'une meilleure adaptation génétique).

L'année 2003 n'a pas été catastrophique pour la croissance en diamètre, conformément aux prédictions des modèles. La végétation a cependant beaucoup souffert : perte d'une forte proportion d'aiguilles ou perte précoce de feuilles, problèmes au niveau des racines et des cellules vasculaires empêchant les arbres de stocker des réserves. Un fort impact négatif sur la croissance s'est produit en 2004. Ce sont surtout les effets différés sur l'état sanitaire et la surface foliaire, qui ont été importants, limitant la capacité de croissance pour de nombreuses années. Le pic de mortalité a été plus marqué pour le pin sylvestre.
Modélisations
Pour le pin sylvestre, une diminution constante de la productivité est modélisée, quelle que soit l'altitude, avec un effondrement vers le milieu du XXIe siècle. Pour le pin d'Alep, une poursuite de la tendance à l'accroissement est prévue pour les premières décennies du XXIe siècle, qui s'inverse ensuite pour aboutir à une forte réduction. Cela est valable à toutes les altitudes mais la baisse est plus marquée à basse altitude.
Hypothèses
Le climat méditerranéen est caractérisé par une sécheresse estivale, principale contrainte pour la végétation (Daget, 1977), qui pourrait devenir critique avec les changements climatiques prévus (Hoff et Rambal, 2000).

La limite théorique entre pins sylvestre et d'Alep devrait varier rapidement en altitude et latitude à l'avenir. Les observations de terrains vont dans ce sens : de jeunes pins d'Alep se rencontrent 200 m plus haut que les peuplements âgés à la Sainte-Baume. Mais la limite physique ne devrait pas évoluer au même rythme étant donnée la courte distance de dissémination du pin d'Alep. Les dépérissements observés dans les peuplements de pin sylvestre depuis 2003 montre que l'avenir de vastes surfaces de cette espèce est menacé à court ou moyen terme par le réchauffement climatique dans la région PACA.

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 
Les travaux sont surtout basés sur la dendroécologie. Le dispositif expérimental comporte une série de placettes alignées le long d'un transect altitudinal sur le versant nord du massif de la Sainte-Baume. Le choix du site, homogène pour le régime pluviométrique, ainsi que la grande homogénéité des substrats, des sols et de la topographie au niveau des placettes permettent de mettre en évidence les variations de réactivité des arbres au climat sur le seul critère de différences de températures. L'adjonction de placettes complémentaires avec des sols beaucoup plus ou beaucoup moins profonds à celles du transect principal permet aussi d'étudier l'interaction entre climat et réserve hydrique du sol sur la croissance des arbres. L'impact de la canicule et de la sécheresse exceptionnelle de l'année 2003 est aussi analysé.

L'analyse des données et la modélisation des relations climat-croissance ont utilisé d'une part des méthodes classiques de la dendroécologie comme les fonctions de réponse (Guiot, 1982), et d'autre part des méthodes innovantes (régression PLS et réseaux de neurones). Un modèle général d'évolution de la productivité avec l'âge pour chaque espèce a été réalisé en moyennant les courbes de productivité de l'ensemble des placettes des bases de données de l'IMEP et du Cemagref sur la région méditerranéenne. En soustrayant ce modèle général aux valeurs de chaque placette du dispositif, on peut mettre en évidence des variations temporelles liées aux changements climatiques.

Des modèles liant variables climatiques et cernes de croissance ont été établis pour chacune des placettes sur la période 1900-1998. La combinaison de ces modèles permet d'interpréter et de prédire les variations de la croissance radiale des arbres en fonction de l'ensemble des composantes environnementales, ainsi que de simuler la productivité en fonction de différents scénarios climatiques. Le modèle Arpège de Météo-France a été utilisé. Il prédit une augmentation de 2.5°C de la température moyenne en France au XXIe siècle (doublement du CO2).

(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa
Reconstitutions
 
Observations
 
Modélisations
 
Hypothèses
 

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
 

Références citées :

Daget, P., 1977, Le bioclimat méditerranéen : caractères généraux, modes de caractérisation, Vegetatio, n° 34, p. 1-20.

Guiot, J., 1982, Response functions, in Climate from tree-rings, Hughes, M-K., Kelly, P-M., Pilcher, J-R., Lamarche, V-C., Cambridge University press, Cambridge, p. 38-45.

Hoff, C., Rambal, F., 2000, Les écosystèmes forestiers méditerranéens face aux changements climatiques, in Impacts potentiels des changements climatiques sur le fonctionnement d'un écosystème en France au XXIe siècle, Mission interministérielle de l'effet de serre et Ministère de l'Aménagement du territoire et de l'Environnement, Paris, p. 88-98.

Spiecker, H., Mielikainen, K., Köhl, M., Skovsgaard, J., 1996. Growth trends in European forests. Springer-Verlag, Heidelberg, 372 p.

Vila, B., Nicault, A., Vennetier, M., 2001, Influence de la densité des peuplements sur la croissance en hauteur et radiale de Pinus sylvestris L. en région méditerranéenne française, Forêt Méditerranéenne, tome XXII, n°1, p. 65-74.