Bilan de carbone de l’écosystème forestier aquitain de pin maritime Intégration de données de télédétection dans un modèle de fonctionnement de l’ensemble forêt/sous-bois. Doctorante : Yauschew-Raguenes Nathalie Encadrants : Dominique Guyon, Jean-Pierre Wigneron, Roderick Dewar

Contexte et Enjeux… Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Contexte et Enjeux…

Quantifier le bilan de Carbone Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Quantifier le bilan de Carbone Changement Climatique Que faut-il changer ? Limiter Mesures politiques et environnementales

Données d’entrées ponctuelles Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Elaboration de modèles MAIS Données d’entrées ponctuelles

La télédétection est une solution : Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion La télédétection est une solution : Mesures régulières Mesure l’ensemble de la Terre

Le LAI (Leaf Area Index) Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Le LAI (Leaf Area Index) LAI = La moitié de la surface totale de feuilles par unité de surface de sol (Chen et Black, 1992) Le fAPAR (fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation) fAPAR = La fraction de rayonnement photosynthétiquement active (400-700nm) absorbée par la végétation verte durant une journée.

Canopée Canopée Sous-bois Champ de maïs Forêt de pin maritime Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Canopée Canopée Sous-bois Champ de maïs Forêt de pin maritime

Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion

Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion OBJECTIFS Contribution du sous-bois et des arbres dans la variation saisonnière du signal de télédétection et son hétérogénéité régionale ? Améliore-t-on les estimations de flux de carbone à l’échelle régionale en intégrant les données télédétection dans les modèles de fonctionnement type LUE ? Est-il plus pertinent d’utiliser des modèles plus analytiques?

En cours… Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion En cours…

Contribution du sous-bois et des arbres Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 1er OBJECTIF Contribution du sous-bois et des arbres dans la variation saisonnière du signal de télédétection et son hétérogénéité régionale ?

Déterminer la dynamique saisonnière du PVI du pin maritime Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 1ère ETAPE Déterminer la dynamique saisonnière du PVI du pin maritime sur l’ensemble des Landes de Gascogne

Le PVI (Perpendicular Vegetation Index) Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Le PVI (Perpendicular Vegetation Index) PVI = Un indice de végétation linéaire (Perry et al, 1984) : PVI = αρ1 + βρ2 ρ1 = Réflectance observée dans le proche-infrarouge ρ2 = Réflectance observée dans le rouge α and β = paramètres de la droite des sol

Réflectance journalière (1km²) Réflectance décadaire corrigée (1km²) Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion SPOT { VEGETATION } Réflectance journalière (1km²) Réflectance décadaire corrigée (1km²) PVI décadaire (1km²) PVI Temps

+ PVI décadaire (1km²) Modèle de Cardot Corine Land Cover 1 km Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion PVI décadaire (1km²) PVI Temps Modèle de Cardot + 1 km % de surface occupation du sol Corine Land Cover ρij ~ N (ρj, Γj) Xi(t) = PVI du pixel i à date t πi,j = proportion de l’occupation du sol j sur le pixel i ρi,j = Courbe de PVI de l’occupation du sol j sur le pixel i εi,t = erreur ρj = prévision de la fonction aléatoire de ρi,j Гj = matrice de covariance temporelle

Variation saisonnière des PVI de chaque type d’occupation du sol Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Variation saisonnière des PVI de chaque type d’occupation du sol

Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 2eme ETAPE Déterminer la dynamique saisonnière de LAI et du fAPAR du sous-bois et des arbres sur le terrain

Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion

Les photographies hémisphériques Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Les photographies hémisphériques 60 points de mesures sur chaque site Toutes les 2 semaines (environ) Fraction de trou du sous-bois Fraction de trou des arbres Vers le bas Vers le haut LAI et fIPAR du sous-bois et des arbres

Les mesures de PAR Estimation du PAR absorbé par les arbres Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Les mesures de PAR Capteurs de PAR à différents niveaux de la forêt Enregistrement toutes les 30min Estimation du PAR absorbé par les arbres par le sous-bois

Comparer la dynamique temporelle du PVI, du LAI et de fAPAR Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 3eme ETAPE Comparer la dynamique temporelle du PVI, du LAI et de fAPAR sur nos 4 sites

Premiers Résultats Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Premiers Résultats

Premiers Résultats Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Premiers Résultats

Premiers Résultats Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Premiers Résultats

Premiers Résultats Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Premiers Résultats

Dans le futur… Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Dans le futur…

Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 2eme OBJECTIF Améliore-t-on les estimations de flux de carbone à l’échelle régionale en intégrant les données télédétection dans les modèles de fonctionnement type LUE ?

Utilisation d’une partie de la lumière Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Le modèle LUE (Light Use Efficiency) GPP = LUE x APAR GPP = Production primaire brute LUE = Efficience de la plante vis-à-vis de la lumière APAR = Radiation photosynthétiquement active absorbée fAPAR PAR GPP Utilisation d’une partie de la lumière = LUE

+ R = R R ≠ R R ≤ R Modèle type LUE R ≥ R sous-bois arbres forêt Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion + sous-bois arbres R = R R ≠ R R ≤ R R ≥ R Modèle type LUE forêt Tour à flux

Est-il plus pertinent d’utiliser des modèles plus analytiques Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion 3eme OBJECTIF Est-il plus pertinent d’utiliser des modèles plus analytiques ?

Améliorer la quantification du bilan de carbone à l’échelle régionale Contexte et Enjeux… Objectifs En cours… 1er Objectif 1ere Etape 2eme Etape 3eme Etape Premiers Résultats Dans le futur… 2eme Objectif 3eme Objectif Conclusion Mieux connaître la répartition spatiale des potentielles de croissances du pin maritime Améliorer la quantification du bilan de carbone à l’échelle régionale

Merci de votre attention