Dominic Cyr

Stagiaire postdoctoral
Vulnérabilité et adaptation aux changements climatiques / Modélisation de paysages forestiers

Superviseur: Frédérik Doyon
Co-superviseur: Christian Messier

Affiliation
Université du Québec en Outaouais
Institut des sciences de la forêt feuillue tempérée

58, rue Principale, Ripon (Québec) CANADA, J0V 1V0



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Problématique de recherche
En altérant le fonctionnement des écosystèmes, les changements climatiques ajoutent un niveau de complexité additionnel à l'aménagement forestier durable. Face à la multitude d'impacts potentiels du climat sur les forêts exploitées, l'évaluation des vulnérabilité  a été proposée comme outil conceptuel permettant d'identifier les enjeux qui devraient prioritairement faire l'objet de mesures d'adaptation appropriées. Nous proposons à travers notre programme de recherche d'informer une telle démarche à l'aide d'outils de modélisation de paysages forestiers généralistes et évolutifs permettant d'intégrer nos connaissances sur les processus naturels, nos valeur et les objectifs d'aménagement qui en découlent, afin de tester virtuellement différentes stratégies d'aménagement et ainsi explorer les différents futurs possibles de nos forêts.



La forêt aménagée en tant que système couplé humain-nature dans un contexte d'adaptation aux changements globaux.

Exposition : Nature et degré d’exposition d’un système à des variations climatiques significatives (GIEC 2001).

Nous suggérons que la définition du GIEC peut être élargie à tout facteur d’influence externe au système d’intérêt, relativement indépendant de celui-ci. L’économie est l’un de ces facteurs d’influence important affectant d’abord la portion humain du système couplé humain-nature, avec de nombreuses répercussions possibles sur le système naturel.

Sensibilité : Degré d’affectation positive ou négative d’un système par des stimuli liés au climat [ou autres]. L’effet peut être direct ou indirect. (GIEC 2001)

La sensibilité est reliée à la dynamique interne du système, aux effets cumulés des facteurs d’exposition tel que le climat sur les communautés locales, tenant compte des chaînes causales à plusieurs niveaux ainsi que des possibles rétroactions (feedback). Les rétroactions positive ont pour effet d’exacerber la sensibilité tandis que les rétroactions négative la tempèrent.

Capacité d’adaptation : Capacité d’ajustement d’un système face aux changements climatiques afin d’atténuer les impacts potentiels, d’exploiter les opportunités, ou de faire face aux conséquences. (GIEC, 2001)

Il s’agit d’une propriété conférée par la nature réflexive  du système humain, qui est en mesure de s’observer et d’ajuster/modifier sa structure interne ainsi que ses interactions avec la portion naturelle du système couplé.

Vulnérabilité et adaptation aux changements climatiques
Historiquement, le secteur forestier a toujours dû s'adapter aux variations environnementales, sociales et économiques. Toutefois, cette adaptation a généralement été réactive. Compte-tenu du rythme des changements déjà observables et appréhendés au cours du 21e siècle, ainsi que de l'inertie inhérente à la croissance et à la dynamique des forêts, il a été proposé que les stratégies d'adaptation proactives basées sur la meilleure information disponible ont de meilleures chance de réduire les impacts négatifs du climat futur tout en optimisant les bénéfices potentiels. Proposées par le Groupe d'expert intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC)  depuis son 3e rapport d'évaluation  publié en 2001, les évaluations des vulnérabilités sont devenues au fil des dernières années un outil de prédilection pour informer le développement de stratégies d'adaptation proactives. De telles évaluations ont été effectuées dans différents domaines tels que l'exploitation des ressources naturelles, des ressources énergétiques, la gestion des zones côtières habitées, la protection de la biodiversité et des infrastructures, etc., pour n'en nommer que quelques uns.

Le concept de vulnérabilité trouve ses fondement dans les théories systémiques , notamment à travers une certaine parenté avec le concept de résilience . D'un point de vue plus appliqué, l'évaluation des vulnérabilités a plusieurs affinités avec la gestion adaptative . Dans le cadre de notre projet de recherche, l'ensemble du système d'intérêt, la forêt aménagée, peut être considérée pour un systèmes couplés humains-nature (Coupled Human and Natural Systems ).

Une approche systémique - L'importance de la modélisation
La plupart des projets de recherches portant sur les impacts des changements climatiques sont encore à ce jours du type "disciplinaire", c'est-à-dire qu'ils mettent généralement l'emphase sur un processus en particulier que l'on assume d'emblée sensible au climat et dont on interprète a posteriori l'importance relative au sein du système couplé humain-nature. Bien que nous ne remettons pas le moins du monde en cause la pertinence de la recherche disciplinaire visant à approfondir la compréhension des processus, nous tentons à travers une approche par modélisation d'adopter une perspective plus systémique. Un des objectifs visés en adoptant cette approche est de minimiser autant que possible l'impact des inévitables biais disciplinaires et, surtout, de mettre en relation un plus grand nombre de processus potentiellement importants pour le devenir de la forêt.

L'expertise technique permettant de projeter les paysages forestiers sur un horizon de 50-150 ans demeure très limitée et passe invariablement par la modélisation. C'est une telle expertise que je souhaite développer à travers mon programme de recherche. En effet, c'est en grande partie par le développement de plateformes de modélisation des paysages forestiers généralistes, transparentes, flexibles et évolutives que pourront être mis à contribution l'ensemble des connaissances actuelles sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers, nos interactions avec celui-ci à travers l'aménagement forestier, et ainsi permettre une réelle interdisciplinarité. Cela permettra d'évaluer la vulnérabilité aux CC des forêts dans le but d'anticiper les « écueils » à éviter et d'explorer plusieurs pistes de solution.

Chaque paysage forestier est unique et se développe lentement. Cela limite considérablement l'expérimentation. La modélisation est donc essentielle à la compréhension et à la bonne gestion de ces systèmes complexes où interagissent une multitude de processus naturels et anthropiques.


Territoire à l'étude
Mon principal projet de recherche porte sur un territoire de la collectivité forestière du Projet Le Bourdon . Ce territoire d'une superficie de 10 680 km2, localisé sur terres publiques, est localisé dans les Hautes-Laurentides, au Québec. Ce territoire est d'un grand intérêt pour les deux principales raisons suivantes. 1- D'un point de vue biophysique, il couvre un gradient latitudinal particulièrement intéressant puisqu'on y trouve une transition abrupte d'une végétation tempérée feuillue au sud à une végétation boréale au nord. On peut donc supposer qu'il s'agira d'une zone particulièrement réactive aux répercussions directes et indirectes des changements climatiques. 2- D'un point de vue socio-économique, un partenariat rassemblant un grand nombre de partis prenantes œuvrant sur le territoire est déjà établi dans le cadre du programme du Réseau canadien des Forêts Modèles . Parmi ces partenaires, on trouve 18 organismes, dont des coopératives forestières, une collectivité autochtone, et plusieurs associations de pourvoiries et de zones d'exploitation contrôlées, qui participent à l'identification des valeurs socio-économiques pour lesquelles nous tenterons d'évaluer les vulnérabilités aux changements climatiques.


Expérience en cours - Analyse de sensibilité 
C'est principalement autour de LANDIS-II  que nous élaborons actuellement une première expérience de simulation qui vise à évaluer la sensibilité des conditions forestières (composition et structure) aux très nombreux intrants de LANDIS-II. Cette expérience vise à déterminer la sensibilité relative du paysage forestier aux processus lents (interactions de compétition: probabilité d'établissement, taux de croissance, mortalité de base [baseline]) et processus rapides (perturbations naturelles et anthropiques), en mettant l'emphase sur les processus sensibles au climat. LANDIS-II ayant la particularité intéressante d'être très flexible en ce qui a trait au degré de complexité modélisé, ma vision à moyen terme est de me baser sur l'analyse de sensibilité en cours, où j'utilise principalement les modules les plus simples de LANDIS-II, pour orienter l'allocation de mes efforts futurs afin d'intégrer de façon incrémentielle la complexité qui permettra l'obtention de projections crédibles des conditions forestières pour les horizons 2050-2150.


Expériences à venir (2012-2014)
Sensibilité du paysage forestier aux agents de perturbation biologiques
L'analyse de sensibilité en cours ne pourra pas couvrir avec la nuance nécessaire certains agents de perturbation biologiques (insectes et pathogènes). Ils sont en effet souvent plus difficiles à classifier en tant que processus lents ou rapides puisque situés sur un ensemble de gradients définis par leur spécificité, récurrence, sévérité, intensité, etc. Je propose donc d'utiliser le module générique de LANDIS-II, Biological Disturbance Agent (BDA) , qui permet de tenir compte de ces paramètres. Comme pour l'analyse de sensibilité en cours, l'objectif n'est pas de simuler avec le plus grand réalisme possible les BDA existants dans le but d'obtenir des projections crédibles, mais bien de simuler des "pseudo-espèces" et d'identifier les caractéristiques de celles-ci qui ont le plus de chance d'influencer de manière critique les conditions futures de la forêt. Cet objectif se base sur la prémisse selon laquelle nous ne connaissons pas d'emblée les BDA qui seront les plus importants. L'expérience proposée permettra de cibler les caractéristiques de ces pathogènes à surveiller prioritairement et qui devraient être l'objet d'une planification stratégique préventive visant à augmenter la résilience du paysage forestier à l'étude. A posteriori, les pathogènes ou défoliateurs connus considérés importants sur la base de nos expériences passées (ex. tordeuse des bourgeons de l'épinette , livrée des forêts , maladie corticale du hêtre , etc.) seront positionnés sur ces gradients afin d'en estimer l'importance relative en terme de répercussions sur les conditions forestières futures dans les Hautes-Laurentides.

Analyse comparative de scénarios d'aménagement
Ce n'est qu'une fois ces deux analyses de sensibilité complétées que la calibration de LANDIS-II aura pu être suffisamment raffinée pour permettre l'intégration de scénarios d'aménagement et l'obtention de projections suffisamment crédibles. À cette étape, le degrés de complexité de LANDIS-II aura été augmenté, en particulier en ce qui a trait à l'utilisation du module Biomass Succession , qui permet comme le nom l'indique d'aller au-delà de la simple absence/présence de cohorte-espèce en intégrant des valeurs d'abondance absolue, et de permettre à certains paramètres comme les probabilités d'établissement, la productivité primaire nette, et la biomasse totale des sites de répondre de façon dynamique aux variations climatiques. Les scénarios d'aménagement à simuler seront basés sur: a) les principes mis en œuvre à travers la Stratégie d'aménagement durable des forêts en vigueur à partir de 2013, en particulier ceux découlant de l'aménagement écosystémique  et, b) les stratégies alternatives ou d'adaptation aux CC qui sont actuellement à l'étape des discussions ou de l'expérimentation, c.-à-d. le zonage fonctionnel, la migration assistée, etc. Un nombre restreint de scénarios contrastés seront élaborés et simulés. Les indicateurs utilisés pour évaluer les performances des scénarios graviteront autour de la composition et de la structure de la forêt à l'échelle du paysage, mais pourront aussi inclure certaines valeurs identifiées auprès de nos partenaires du milieu pratique lors de l'analyse des vulnérabilités aux CC en cours.

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