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Véritable puits de carbone, les forêts ont un rôle important à jouer dans la réduction des gaz à effet de serre, et plus particulièrement du dioxyde de carbone (CO2). Afin d’améliorer la compréhension des interactions entre les forêts et l’atmosphère et d’évaluer le bilan carbone des forêts, c’est-à-dire la différence entre le carbone capté par le processus de photosynthèse (1) et le carbone rejeté par la respiration des arbres et la décomposition de la matière organique, les chercheurs de l’Inra ont instrumenté depuis 1996 trois sites en forêt : la pinède Atlantique du Bray (Bordeaux), la forêt tropicale humide de Paracou (Guyane) et la hêtraie de Hesse (Sarrebourg). Les trois sites permettent des mesures directes des flux de carbone, d’eau et d’énergie échangés entre les couverts végétaux et l’atmosphère. En 1996 André Granier a mis en œuvre le site-atelier de Hesse en Lorraine, l’un des plus anciens au monde. Après avoir consacré ses travaux à l’eau et la forêt, André Granier répond en effet à l’impulsion donnée par la signature du protocole de Kyoto d’orienter les recherches vers la réduction des émissions de gaz à effet de serre, parmi lesquels le CO2. Les mesures effectuées en continu depuis 1996 par des capteurs micrométéorologiques et de CO2 installés sur des tours de 25 mètres de haut ont révélé comment la capture du CO2 atmosphérique par la forêt variait suivant les conditions climatiques, l’état hydrique du sol et la gestion forestière. Une jeune forêt tempérée (hêtraie) se comporte ainsi en moyenne sur 10 années comme un puits de carbone d’environ 4 tonnes par hectares et par an, d’où l’intérêt de planter des forêts à croissance rapide. De plus, le site a permis de mettre en évidence la forte variabilité d’une année à l’autre de l’efficacité du puits.
En forêt, le manque d’eau pénalise le stockage de carbone
Après la sécheresse de 2003 et dans la perspective de la répétition et de l’aggravation de tels aléas dans nos régions sous l’effet du changement climatique, les recherches menées par André Granier se sont plus particulièrement attachées à analyser les effets de la sécheresse des sols pendant la saison de végétation sur le cycle du carbone et de l’eau, avec ses conséquences sur la croissance des peuplements forestiers. La sécheresse apparaît en effet comme un facteur pouvant limiter fortement l’acquisition - et donc le stockage - du carbone par les forêts en raison de la diminution de l’assimilation photosynthétique. Les résultats les plus marquants des travaux d’André Granier ont révélé que le bilan carbone des forêts est fortement dépendant de la sécheresse au cours de la saison de végétation. Ces résultats ont fait l’objet d’un article dans le rapport de l’expertise scientifique collective Sécheresse et agriculture menée par l’Inra en 2006, dont un volet portait sur l’adaptation des arbres et des peuplements forestiers suite à la sécheresse de 2003. Ces travaux ont également montré que, dans des conditions de contrainte hydrique identique, les forêts feuillues, y compris méditerranéennes (hêtres et chênes verts) sont soumises à une plus forte réduction du bilan net de carbone que les forêts résineuses (pins et épicéas). Toutefois, les peuplements forestiers résineux sont globalement et potentiellement plus fréquemment soumis au manque d’eau en raison d’une évapotranspiration plus importante que celle des forêts feuillues.
Le site atelier de Hesse, au cœur de dispositifs de recherche internationaux
Ces travaux mobilisant des disciplines variées ont conduit André Granier, au fur et à mesure des années, à s’impliquer dans la coordination et la participation à de nombreux partenariats nationaux et internationaux afin de promouvoir les recherches sur l’eau en tant que facteur limitant du stockage de carbone, parmi lesquels le projet européen Carboeurope ou le réseau international Fluxnet. Le site-atelier de Hesse fait également partie du réseau SOERE F-ORE-T, Systèmes d’observation et d’expérimentation, sur le long terme, pour la recherche en environnement sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers, regroupant 15 sites instrumentés en forêt pour l’étude des transferts aériens couplés d’eau et de carbone. André Granier coordonne par ailleurs un projet, avec Nathalie Bréda, dans le cadre du réseau mixte technologique Adaptation des forêts au changement climatique qui doit conduire au développement d’un outil de calcul de flux d’eau et de bilan hydrique à l’échelle du peuplement forestier et à des formations à sa mise en œuvre.
L’un des enjeux du site-atelier de Hesse, géré par l’Inra, repose sur le maintien du suivi, dans la durée, de la qualité des mesures recueillies et leur mutualisation au niveau international. Dans cette même perspective, l’unité participera à un futur projet européen s’inscrivant dans le cadre du 7e Programme cadre de recherche et développement (PCRD), ICOS (Integrated Carbon Observation System), un réseau de stations d’observation permettant de mesurer les flux de carbone dans les écosystèmes sur une période de 20 ans. La participation à un autre projet, GHG Europe (Greenhouse Gas Management in European Land Use Systems), également dans le cadre du 7e PCRD, devrait également permettre de conduire les travaux de mesure et de mutualiser les données au niveau international sur le long terme.
Vers la modélisation de l’évolution de la forêt
De nouveaux travaux sur la spatialisation des flux de carbone et l’évolution de la forêt française, sous différents scénarios climatique et de gestion forestière, verront le jour à travers le projet FAST (Analyse et spatialisation de scénario intégré de changement global sur la forêt française) dans le cadre du programme Gestion et impacts du changement climatique (GICC) 2009-2011 conduit par le ministère de l'Écologie et du Développement durable. Ce projet réunit six unités réparties sur les centres Inra de Bordeaux, Nancy et Orléans, en collaboration avec le Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE).
L’unité Écologie et écophysiologie forestières dirigée par André Granier devrait assurer le développement d’outils informatiques et de représentation spatiale qui permettront de stimuler en routine des indicateurs de sécheresse à l’échelle du massif forestier, et à l’échelle de la France. Ces travaux mobiliseront notamment le plateau technique Systèmes d’informations géographiques et bases de données (SIGBD) de l’unité. Par ailleurs, André Granier s’est particulièrement impliqué dans la labellisation en tant que Plate-forme stratégique par la Commission nationale des outils communs (CNOC) du plateau technique d’Écologie fonctionnelle (PTEF). Le développement de ce plateau s’inscrit dans la volonté de l’unité d’évoluer vers la constitution d’un véritable pôle d’analyse du fonctionnement des écosystèmes.
En savoir plus :
> Le rôle des forêts dans le cycle du carbone, fiche de presse info, 25/02/2008
> Des tours en forêt : voir la vidéo
(1) Processus qui permet aux végétaux de transformer le dioxyde de carbone (CO2) en matière organique avec l’aide du rayonnement solaire.
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