Impacts de la tempête du 26 décembre 1999 sur les flux de

Impacts de la tempête du26 décembre 1999 sur les flux de

carbone d’une hêtraie

André Granier1, Jérôme Ngao1, Claude Nys2, Denis Loustau3

1. UMR INRA-UHP Écologie et Écophysiologie forestières

2. Unité de Recherches sur les cycles Biogéochimiques

INRA Nancy

3. Unité EPHYSE INRA Bordeaux

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

1/ Bilan carbone = Assimilation photosynthétique + RespirationNEE = GPP + Reco GPP < 0 Reco > 0

et Reco = Rs + Rb (ª2/3 ª1/3)

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005rappels : bilan de carbone

2/ Perturbation écosystème ‡ effet sur :GPP cf. LAI, lumière, eau, …Rb cf. biomasse vivante, …Rs cf. nécromasse sol, température, eau, GPP, …

3/ Projet présenté ici : mesures directes sites-ateliers :Hesse ™ perchis hêtre partiellement touché

™ parcelle hêtre détruiteBray et Bilos ™ pinède landaise

(F-ORE-T, Carboeurope)

assimilation brute

13.4

respirationaérienne - souterraine

3.7 6.7

(en t C . ha-1. an-1)

Le cycle du carbone dans les écosystèmes forestiersexemple de la forêt de Hesse, année 1999

flux net annuel de carbone

3.0

Stock C biomasse aérienne

Stock C biomasse souterraine

état des connaissances Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

Variation du bilan net de carbone annuel dans différentes forêtsfeuillues européennes (programme Euroflux 1996-1999)

0

2

4

6

819

96

1997

1999

2000

1996

1997

1996

1997

1997

1998

1993

1997

1998

sto

ckag

e n

et d

e ca

rbo

ne

(to

nn

es C

/ha)

année

HesseF

SoroeDK

Viels.B

Collel.I

KielD

Gunn.IC

état des connaissances Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

Granier et al. (2002)

Zone d’étude 1 : la forêt de Hesse après la tempête du 26 décembre 1999

vol ARAT (CNES) juin 2000

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

200 m

maximumde vitessedu vent :

> 160 km/h

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

200 m

La forêt de Hesse après la tempête du 26 décembre 1999

0

5

10

15

20

25FC_1998

FC_1999

FC_2000

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005effet sur l’assimilation photos.

vol ARAT (CNES) juin 2000

mesures directes de respiration du sol :contrainteséchantillonnagepériodicité

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005effet sur la respiration du sol

Hesse 1

Hesse 3

0

36

9

1215

18

246 260 274 310 323

Jour julien

Tem

pér

atu

re s

ol (

°C)

**

**

1°C à 3°C d’écart

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

246 260 274 310 323Jour julien

H v

olu

miq

ue

sol * * * * *

Écart de 3% à 16% d’HV

Différence de 23% à 40%

02468

101214

246 260 274 310 323

Jour julien

*

**

Res

p. s

ol

( mm

ol

m-2

s-1

)

Hesse 1

Hesse 3

Respiration du sol : mesures Hesse 1 et 3Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

respiration du sol sur un échantillon de placettes (forêt de Hesse)

0

1

2

3

4

5

6

P73 P75 P91 P93P10

6P12

8

90ANS

P143

P24 P35 P32 P45 P53 P52

code placette

Rs

(m

mo

l m-2

s-1

)

moyenne

placettestémoins

placettesendommagées

variations spatiales

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

• mesures de biomassessouterraines (C Nys);• vitesse dedécomposition ?

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005nécromasse racinaire

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

01/05/00 01/07/00 31/08/00 31/10/00 31/12/00 02/03/01 02/05/01 02/07/01 01/09/01

Date

Fc

(mm

ol m

-2 s

-1)

Le site après coupe rase (Bilos) est une source de ~ 200 gC .m-2.an-1

Le site de 30 ans (Bray) est un puits de ~540 gC .m-2.an-1 (Berbigier et al., 2001)

Coupe rase de Pin maritime

Cas du site de Bilos (33)

Kowalski et al. Global Ch Biology 2004

Flux de CO2 au-dessus d’une couperase (Bilos) comparéà une parcelleintacte (le Bray)dans les Landes deGascogne

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

Le Bray Bilos

Bilan de fertilitépertes de C et N :

par la décompositionpar les solutions du sol

et par les solutions du solpar la décomposition : CO2

site atelier de Fougères

Distribution de l'Azote

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

0 5 10 15mg/l

Azote avant tempête

Azote après tempête

Distribution du carbone

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

0 50 100 150mg/l

Carbone avant la tempête

Carbone après la tempête

+ de pertes de Nitrates+ de dégagement de CO2

- de C en solution

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

2003 Hesse 1 Hesse 3

GPP -16 ª -5

Reco 11 ª 8

NEE (=GPP+Reco) -5 ª +3

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

en t C ha-1 an-1

bilans :futaie vs. coupe rase

+2-5.4 NEE

BilosLe Bray2000-2001

Effets de l’âge et de la sylvicultureLes flux nets de C au cours du cycle de vie de l’écosystème

- vieux peuplements : productivité faible- âge d’équilibre du bilan : dépend de la productivité primaire

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005

Conclusion¸ cas des parcelles peu touchées (0-40 %?) : peu de conséquences.¸ parcelles détruites augmentation de l’effet source de C :

- effet immédiat sur Rsol : flux dans Hesse 3, 30 % à 65 %plus faible que dans Hesse 1 selon les dates. Effet probable desdifférences de biomasse racinaire et de compaction du sol. Mais GPPest annulé.

- effets différés (N années?) :dégradation des systèmes racinairesdécomposition des bois morts : cinétique

140 Mm3 ‡ 101 Mt de m.s. ‡ ª 50 MtCémissions C fossile en France ‡ ª 110 MtC/an

¸ mais aussi perturbations profondes dans le cycle de l’eau, cf.Fougères.¸perspectives : établir les bilans annuels dans Hesse 3 par mesuresdes corrélations turbulentes ; report cf. problèmes techniques.

Colloque Ecofor « forêts, vent et risque » 16-17 mars 2005