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Potentiel et dynamique des stocks de carbone des savanes soudaniennes et soudano- guinéennes du Sénégal

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par Cheikh Mbow
Université Cheikh Anta Diop de Dakar - Doctorat d'état en sciences 2009
  

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Article IV.

Article V. CHAPITRE IV :

Article VI. Modélisation de la dynamique du carbone

i) Ce chapitre fait le point sur les modèles forestiers utilisés pour analyser la dynamique des formations végétales. Les modèles existants sont très diversifiés (écosystémiques, déterministes, biogéochimiques, empiriques)

et prennent difficilement en compte le facteur humain. Cependant, parmiceux-ci, CASS (Carbone Accounting Simulation Software) est le plus

flexible puisqu'offrant une relative transparence pour un paramétrage des
scénarios à tester. C'est ainsi que les résultats obtenus à partir de ce
modèle montrent des tendances variées selon la nature et la force des

facteurs en jeu (coupe, feux de brousse, pâturage, jachère, etc.) dans les savanes étudiées.

Section 6.02 Introduction

i) La dynamique du stock de carbone telle qu'analysée dans les chapitres précédents est basée sur des données collectées in situ ; celles-ci ont alors permis une description des caractéristiques de distribution et de dynamique dans le passé. Dans le présent chapitre il sera question d'introduire la dimension temporelle par un essai de projection de ces dynamiques dans le futur. Le devenir des formations forestières est souvent approché par des analyses prospectives utilisant les modèles forestiers fondés sur un certain nombre d'hypothèses, de suppositions, de pratiques des populations, de scénarios climatiques, etc. L'application judicieuse de ces modèles peut donner un aperçu du devenir et du fonctionnement des écosystèmes forestiers dans le futur.

Les premiers essais de simulation sur les forêts ont porté sur la croissance des arbres et sont basés sur des analyses statistiques de données d'inventaires. Ces modèles de première génération partent de l'hypothèse que les conditions climatiques ne changent pas radicalement dans le futur. D'autres écologistes de la fin du 19ième siècle et du 20ième siècle se sont intéressés aux mécanismes fonctionnels de formations forestières pour asseoir des théories sur la succession des espèces, sur la dynamique de la composition floristique par des approches phytosociologiques et sur les flux de matière et d'énergie dans l'écosystème. Les travaux de Ramade, F. en 1984 et 1989, intitulés << Eléments d'écologie appliquée et fondamentale » constituent de bonnes synthèses de cet héritage écologique. Dans la même veine, une série d'ouvrages de base ont tenté de reconstituer les mécanismes de fonctionnement des écosystèmes pour pouvoir en anticiper les manifestations. On peut citer les travaux de Duvigneaud, P. sur la << synthèse écologique » en 1980 ; l'ouvrage de Fischesser, B., portant sur << la vie des forêts » en 1970 ; ou l'ouvrage classique de Guinochet, M., sur << la logique et dynamique du peuplement végétal. Phytogéographie ; Phytosociologie » en 1973.

Ces tentatives ont été le plus souvent quasi théoriques et moins quantitatives. Les théories de la croissance des plantes ont introduit une notion essentielle qui est celle de climax. Cette notion est intéressante dans la perspective des changements climatiques, car elle traduit un état d'équilibre entre la productivité de l'écosystème et la consommation totale d'énergie permettant de maintenir le système. Une forêt à l'état climacique peut donc stocker une importante quantité de carbone, mais du point de vue de sa dynamique de séquestration, elle peut présenter un bilan négatif. De telles formations deviennent alors des sources plutôt que

des puits. Ainsi, avec les MDP, les notions de succession primaires (sans perturbation) ou secondaire (avec perturbation) constituent une base importante de l'anticipation de la dynamique des formations forestières aménagées ou non.

La façon dont cette notion de succession a été utilisée est cependant apparue trop simplifiée selon certains auteurs comme Waring et al. (1998) qui préfèrent la notion de « dynamique de la végétation ». Ce changement de concept permet de considérer bien plus que la dimension biodiversité et introduit dans les projections le rôle des sols, du climat, des perturbations humaines ou naturelles, etc. Ce changement de paradigme s'est accompagné de mutations profondes sur les approches développées. La plupart de ces modèles sont dénommés modèles biogéochimiques quand ils simulent les cycles du carbone et de l'azote. A partir de 1995, plusieurs modèles biogéochimiques sont basés sur des approches mécanistiques, déterministes, analytiques, empirique ou stochastiques.

Les modèles mécanistiques désignent les modèles qui ont une structure qui représente de façon explicite les processus physiques chimiques et biologiques. Cette catégorie de modèle procède par une description quantitative entre la croissance de biomasse dans les écosystèmes et les principaux facteurs structurants. Ils sont alors théoriquement utiles pour inférer des informations, même en dehors des zones où initialement ils ont été élaborés.

Les modèles déterministes donnent quant à eux une solution unique utilisant des variables d'état de l'écosystème. Ces modèles ne simulent pas explicitement les effets de l'incertitude des données ou leur variabilité dans les résultats de simulation. Les variations du résultat de ces modèles sont exclusivement dues aux modifications dans les composantes du modèle.

Les modèles analytiques désignent la catégorie dans laquelle les prédictions peuvent être résolues sur la seule base de calculs mathématiques. La plupart de ces modèles, basés sur des calculs différentiels relativement simples, permettent de calculer le résultat de l'interaction quantitative de plusieurs facteurs.

Certains modèles sont dits empiriques du fait que leur structure est déterminée par les relations observées sur des données expérimentales. Ils sont alors souvent utilisés pour reconstituer les relations fonctionnelles entre facteurs pouvant permettre la prévision et la description des tendances mais uniquement au niveau des sites pour lesquels ils ont été conçus.

La dernière catégorie de modèles qui fait fortune en ce moment au sein de l'écologie moderne est dite modèle stochastique. Ce sont des modèles dynamiques qui prennent en compte la variabilité dans les paramètres du modèle. Cette variabilité fait référence aux différences aléatoires dues à l'hétérogénéité des données. Cette variabilité peut être due aux modifications des conditions environnementales, aux variations temporelles et spatiales ou à de simples variations aléatoires sur les mesures in situ de base. Les résultats de ces modèles sont fonction des composantes des modèles et de la variabilité aléatoire des paramètres. Leur mise en application au niveau des écosystèmes est jugé pertinente dans la mesure où les processus écologiques des formations forestières sont assez souvent erratiques, avec des variations spatiales et temporelles très dynamiques.

Les théories actuelles de la modélisation des écosystèmes considèrent les perturbations tels que les feux de brousse, les coupes rases, les crises climatiques comme des évènements centraux dans l'évaluation de leur dynamique. Il faut alors bien caractériser l'effet de ces perturbations en termes d'ampleur, de durée et de fréquence. Aussi, les réponses naturelles des écosystèmes sont-elles prises en compte dans les modèles (successions, résistances, compétition, etc.).

Il faut toutefois noter, même si les spécialistes parviennent avec aisance à reconstituer l'historique des écosystèmes du fait de l'existence de bases de données assez complètes par endroits (longues séries d'inventaire de végétation, données de paléoécologie, de dendrochronologie, de sédimentologie), qu'il n'en demeure pas moins difficile à l'heure actuelle de bien caractériser le devenir des écosystèmes à cause de plusieurs incertitudes liées aux trajectoires des changements climatiques et aux dynamiques socio-économiques.

Pour mieux comprendre la logique des modèles forestiers, il faut faire un bref rappel des fondamentaux sur la croissance des formations forestières.

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"Je ne pense pas qu'un écrivain puisse avoir de profondes assises s'il n'a pas ressenti avec amertume les injustices de la société ou il vit"   Thomas Lanier dit Tennessie Williams