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CHANGEMENTS CLIMATIQUES
ET ADÉQUATION DES
STATIONS POUR LES ARBRES
FORESTIERS
Niklaus E. Zimmermann Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage
WSL, Birmensdorf
Changements climatiques et arbres forestiers en Suisse
• À quel point la Suisse va-t-elle se réchauffer ?
• Comment les précipitations évoluent-elles ?
• Comment ces changements influencent-ils l’adéquation des
arbres forestiers aux stations ?
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations 2
• Ces questions, et d’autres semblables ont été étudiées au
cours du programme Forêts et changements climatiques,
avec de simples modèles empiriques :
Je vais d’abord expliquer comment les modèles empiriques fonctionnent
Ensuite, je montrerai à quel réchauffement il faut s’attendre en Suisse
Enfin, je présenterai les résultats des études de modèles empiriques sur la
modification de l’adéquation aux stations pour les différentes essences en Suisse
Modèles empiriques
• Principe de la modélisation des enveloppes climatiques
(modèles de répartition spatiale des espèces de flore et de
faune).
3
Climat actuel
Climat futur
froid chaud Espace écologique nord sud Espace géographique
en altitude à basse altitude Espace topographique
Probabilité de rencontrer
l’arbre vert
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Modèles empiriques
• Modélisation de l’adéquation au site
4
Lat
itu
de
(Y)
Longitude (X)
Tem
pér
atu
re
Humidité
Pprés = f (climat, sol, etc.)
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
5
tem
pera
ture
moisture
Whittaker 1967, Biological Reviews
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
À quel climat faut-il s’attendre en Suisse ?
• Nous n’en sommes pas absolument certains !
• C’est pourquoi on n’utilise pas un, mais de nombreux
modèles climatiques.
• Ces modèles sont nourris de différents scénarios.
6
Scénario valeur moyenne
Largeur de
bande sur la
base de
plusieurs
modèles
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
À quel climat faut-il s’attendre en Suisse ?
• Évolution du climat (moyenne sur 5 ans pour T et P)
7
−40 −20 0 20 40
−1
01
23
45
6
Summer (JJA)
P−anomaly [%]
T−
an
om
aly
[°C
]
2005
2010
2015
2020
2025
2030 2035
2040
2045
2050
2055
2060
2065
2070
20752080
2085
2090
2095
2098
−40 −20 0 20 40
−1
01
23
45
6
Winter (DJF)
P−anomaly [%]
T−
an
om
aly
[°C
]
2005
20102015
20202025
2030
2035
2040
2045
2050
2055
2060
2065
2070
2075
2080
2085
20902095
2098
−20 −10 0 10 20
−1
01
23
45
6
Year
P−anomaly [%]
T−
an
om
aly
[°C
]
20052010
20152020
2025
2030 2035
2040
2045
20502055
2060
20652070
20752080
2085
2090
2095
2098
CLM_A1B_1_D3_mm_T_2M_AV_1960−2100, anomalies to 1981−2010 (5−year means)
plu
s c
ha
ud
kä
lte
r
plus humide
plus sec
CLM // ECHAM5 Modell
Été Hiver Année
Anom
alie
T
Anomalie P Anomalie P Anomalie P
2100
Aujourd’hui
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
À quel climat faut-il s’attendre en Suisse ?
• Vue d’ensemble des 6 modèles utilisés
• Scénario : A1B
• Rapport d’évaluation ; tous les points de grille en Suisse
8
CLM//
Echam5
Hirham5 //
Arpege
RCA30//
CCSM30
RCA30//
Echam5
RACMO2//
Echam5
HadRM3//
HadCM3
A1b A1b A1b A1b A1b A1b
Évolution du climat semestre d’été pour la Suisse
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
À quel climat faut-il s’attendre en Suisse ? • En montagne, les températures vont évoluer plus rapidement qu’à
basse altitude, les différences régionales sont parfois importantes.
9
Anomalies hiver Anomalies été Incertitude été
Tem
péra
ture
s
Pré
cip
itati
on
s
+1.8° +2.8° +3.8°C
-15% +/-0% +20% -30%
0.2° 0.6° 1.0°C
10% 25% 40%
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Modification attendue de l’adéquation à la station
• Où trouvons-nous autour de 2100 un climat que nous ne
pouvons pas observer aujourd’hui en Suisse ?
10
6 7 8 9 10
46
.04
6.5
47
.04
7.5
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
N
0 40 80
km
Proportion de
variables
climatiques qui
ne sont pas
similaires
autour de 2100
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Modification attendue de l’adéquation à la station
• Les modèles empiriques ont été développés de la manière suivante
• Données de l’inventaire forestier utilisées pour la calibration
• Originaires d’Europe pour déterminer des conditions non similaires
• 9 variables déterminantes (surtout climat, également sol...)
• 6 modèles climatiques (A1B) pour la prise en compte de l’incertitude
climatique
• 6 modèles statistiques pour la prise en compte de l’incertitude des modèles
• Ce qui donne pour les prévisions 6x6=36 cartes d’adéquation
11
Répartition actuelle IFN
Adéquation à la station
non adapté
incertain
adapté
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Modification attendue de l’adéquation à la station
• Hêtre (1990-2080)
12 23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Modification attendue de l’adéquation à la station
• Quatre essences
13
Épicéa
Chêne sessile Chêne pédonculé
Sapin
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Limites des possibilités d’assertions
• Que disent ces modèles, que ne disent-ils pas : le dilemme
des prévisions de modèles dans un « monde plus chaud »
14
Aujourd’
hui
Futur
• Aujourd’hui
• Trop froid/humide pour
l’essence
• Pas d’évidence de la
présence de l’essence
• Futur
• L’essence va-t-elle se
déplacer jusqu’ici après le
réchauffement ?
• Si oui, à quelle vitesse ?
• Aujourd’hui
• Habitat adapté
• Futur
• Trop chaud/trop sec
• Pas d’évidence pour une
présence sous ce climat
• Est-ce que l’essence va
disparaître localement ou
généralement ?
• Si oui, à quelle vitesse ?
Habitat
adapté sous
le climat
actuel
ET
futur
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Limites de la pertinence
• Trois possibilités de réaction pour les arbres
15
LA
T
LON
Déplacement
† †
† †
† †
† †
†
†
† †
†
†
†
†
† †
† † Disparition
Adaptation
Le stress
physiologique
augmente
De nouvelles
essences
concurrentes
arrivent
Le stress
physiologique
diminue
L’essence peut
affronter la
concurrence
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Résumé
• Les modèles rendent bien la répartition actuelle
• Les modèles divergent parfois fortement à l’avenir
• Vous trouverez plus de résultats sur www.wsl.ch/lud/portree
16 23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
En conclusion
• En général, les incertitudes restent importantes, et surtout l’évolution du climat est très incertaine.
• Les essences ne se déplacent pas aussi rapidement que les cartes le suggèrent. Les déplacements s’effectuent très lentement.
• Là où la situation s’améliore, les vitesses de déplacement restent généralement faibles.
• Là où la situation se dégrade, il ne se passe absolument rien pendant un long moment.
Le climat se dégrade certes, mais les arbres continuent à pousser
Ils sont souvent remplacés très lentement par d’autres essences
C’est entre autres l’apparition d’extrêmes climatiques qui déterminera à quelle vitesse les essences disparaîtront (par exemple lorsque la tolérance physiologique est dépassée)
17 23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Considération finale
• Les extrêmes climatiques vont attirer de plus en plus
l’attentio
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http://earthobservatory.nasa.gov
MODIS: Anomalie de température 2003 Jeffrey pine & oak avril 2015
Drought Monitor 2015
23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Considération finale
• Pour les épicéas et sapins, le Plateau sera sûrement trop
sec, ils seront plus vulnérables aux attaques de nuisibles.
• Pour le hêtre, les prévisions des modèles divergent
fortement pour le Plateau. Il pourra bien se maintenir sur les
stations adaptées, mais disparaîtra sur les sols peu
profonds.
• La disparition du hêtre est incertaine, et il devrait pouvoir
éventuellement se maintenir encore assez longtemps -
suivant le développement des extrêmes climatiques. Le
risque augmente de plus en plus aux alentours de 2100.
• Les essences de chêne semblent s’adapter le plus
probablement aux stations du Plateau, ainsi que les pins
sylvestres (aux situations topographiques exposées).
19 23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations
Merci de votre attention !
Merci également à Achilleas Psomas, Dirk Schmatz,
Rafael Wüest pour l’assistance technique et l’analyse
scientifique ;
Monika Frehner, Ludwig Zgraggen et Barbara Huber pour
les discussions sur l’adéquation des essences aux
stations
20 23.05.2017 Changements climatiques & Adéquation des stations