Variabilité de la distribution de biomasse dans les arbres individuels : exploration.

Transcription

1 Croissance Amélioration,Qualité des Bois XIII Grenoble, Mars 2010 Variabilité de la distribution de biomasse dans les arbres individuels : exploration. Michaël Rivoire Thèse FCPR rivoire@nancy.inra.fr Direction de thèse : Meriem Fournier (AgroParisTech), Christine Deleuze (ONF), Fleur Longuetaud (INRA) 1

2 1 ère PARTIE : CONTEXTE & APPROCHE

3 Une question posée sur le volume et la biomasse Comment sont distribués le volume et la biomasse aériens à l échelle d un arbre? Estimation des volumes par les forestiers H Données d inventaire D H Equation de volume V D D Volume commercial Bois énergie : besoin de prendre en compte les branches ex. equations de volume total. Vallet & al.,2006 Plusieurs définitions du volume commercial. Découpes non-standard? Besoin d équations de volume génériques, robustes et continues. Wutzler&al.,2008

4 Une problématique scientifique sur le volume et la biomasse Comment sont distribués le volume et la biomasse aériens à l échelle d un arbre? Volume cumulé Modélisation générique de la distribution du volume 0 C130 Découpe Quelques verrous techniques et scientifiques à résoudre : - Différence entre le tronc et les branches? - Dans les relations volume + densité biomasse, intégrer ou chaîner les modèles? - Comment s assurer de la robustesse du modèle? - Où sont les invariances (des paramètres d un tel modèle)?

5 Problèmes soulevés par la littérature Variable de référence habituelle : hauteur. Tahvanainen&Forss.,2008 Coefficients de passage : facteurs d expansion. Teobaldelli et al, 2008 Limite : application aux feuillus? Limite : définis pour une découpe (e.g.: bois fort) Méthode mathématique : allometries par compartiments. Menu bois Tiges Racines Branches Feuilles Bois fort Wutzler et al Limites: (1) Ne constitue pas une approche continue. (2) Analyses de sensibilité à refaire pour chaque espèce/compartiment

6 2 ème PARTIE : APPROCHE THEORIQUE

7 L-systems Prusinkiewicz & Remphrey, 2000 Créés en 1968, il s agit d une écriture formalisée permettant de faire évoluer un système ramifié (appelé chaîne), à partir de quelques règles simples. Symboles : I (segment), A (méristeme), K (fleur, mort d apex ), [ et ] (ramification) Axiome : A Règles de production : par exemple A I[B]A et B I[B]K Chaîne: A I[B]A I[I[B]K]I[B]A I[I[I[B]K]K]I[I[B]K]I[B]A

8 L-systems Lien avec les modèles architecturaux : A (méristème) I (segment ligneux, orthotrope ou plagiotrope) K (fleur, ou mort de méristème en général) Prusinkiewicz & Remphrey, 2000 Modèles de Rauh et d Attims : Quercus, Larix, Cupressus, Thuya L-system complet L-system simplifié (topologie) A I ortho [A]A A I[A] 2 A I ortho [K]A Modèle de Leeuwenberg : Laburnum L-system complet L-system simplifié (topologie) A I Ortho [A][A]K A I[A] 2 Modèle de Troll: Prunus, Ulmus, Tsuga L-system complet A I Plagio [A]A A I Plagio [A ]A I Plagio I Ortho L-system simplifié (topologie) A I[A]² Modèle de Scarrone : Acer, Juglans L-system complet A 0 I Ortho [A 1 ][A 1 ]A 0 A 1 I Ortho [A 1 ][A 1 ]K Modèle de Massart : Fagus, Platanus, Abies, Picea, Cedrus L-system simplifié (topologie) A 0 I[A 1 ]²A 0 A 1 I[A 1 ] 2 L-system complet L-system simplifié (topologie) A 0 I Ortho [A 1 ] n A 0 A 0 I[A 1 ] n A 0 A 1 I Plagio [K]A 1 A 1 I[A 2 ] A 1 A 1 I Plagio [A 2 ]A 1 A 2 I Plagio [K]A 2

9 L-systems Donohue & Ascoli, 2008 Description d un point de branchaison (ramification) : Rodriguez & al., 2008 Van Noordwijk & Mulia, 2002 Phillips&Kaye,1997 Nombre de branches Ratio de conservation de surface Asymétrie <1 1 > Allométrie des segments L=D β

10 L-systems Description d un point de branchaison (ramification) : Conservation de surface <1 résineux et feuillus à pores diffus (Williams et Gresham 2004) >1 feuillus poreux (Ilomäki et coll. 2004) Allométrie (β) Théorie 2/3 = 0.67 dans WBE 1999, Rodriguez & al. 2008, McMahon and Kronauer,1976 ; Moulia and Fournier-Djimbi, 1997 Observé : par Shinozaki 1964 ; [0.671,0.8] pour Juglans, [0.657;0.8] pour Pinus dans Rodriguez & al. 2008

11 L-systems Axiome: A Production: Rauh, Massart ou Scarrone L-systems très simples, 5 paramètres (D 130, ratio de surface, asymétries, allometrie) Explorer la variabilité des architectures possibles. Hallé et al., 1978 Prusinkiewicz & Remphrey, 2000

12 L-systems Analyse de sensibilité Volume branches Volume tronc «Concavité» branches Diamètre max de branches «Concavité» tronc 0 C130 Découpe Volume de tronc Volume de branches Ratio tronc/(tronc+branches) Diamètre max des branches rauh massart scarrone rauh massart scarrone rauh massart scarrone rauh massart scarrone Allométrie (β) Asymétrie branches Ratio de conservation de surface Asymétrie tronc / branches Allométrie (β) Asymétrie branches Ratio de conservation de surface Asymétrie tronc / branches Concavité tronc Concavité branches rauh massart scarrone rauh massart scarrone

13 L-systems Lien avec les profils de tige d = f ( H ) ou S = f ( H ): V déc = Hdéc H = 0 S dh π = 4 Hdéc H = 0 d( H )² dh

14 3 ème PARTIE : COMPARAISON AVEC DES DONNEES DE TERRAIN

15 Projet ANR EMERGE, Bure février campagnes 2010

16 Affaire à suivre V d = V 0 x R tronc/branches x R d e β e 1 β 2 Gregoire, 1996 c α α1 α 2 c130 α3 1 2 h c 130 ( c h) Vallet & al.,2006 Base de données EMERGE

17 Merci pour votre attention

18 L-systems Influence des paramètres : Modèle de Rauh D130 Ratio de surface Asymetrie 0.9 Allométrie des segments

19

20