POCTEFA-OPCC Axe transversal «Télédétection» - vulnérabilité des forêts

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1 POCTEFA-OPCC Axe transversal «Télédétection» - vulnérabilité des forêts Etat d avancement de l étude spécifique Sapin pectiné (Octobre 2012) Véronique CHERET Christophe DRENOU Jonas LAMBERT Flore Giraud Contact : veronique.cheret@purpan.fr 1

2 Contexte Projet Thèse en cours (EI Purpan-UMR 1201 Dynafor) et collaboration IDF-CRPF Observatoire Pyrénéen des Changements Climatiques (projet POCTEFA-OPCC) Axe transversal «Télédétection» et Axe «Forêt» Collaborateurs Laboratoire Télédétection et Gestion des territoires (EI Purpan-UMR 1201 Dynafor) Jonas Lambert Doctorant Véronique Chéret Enseignant-Chercheur Institut pour le Développement Forestier Toulouse Christophe Drénou - Ingénieur Flore Giraud Stagiaire Master 2 Références : Chéret V., Denux J.P., Gacherieu C., Ortisset J.P., Utilisation de séries temporelles d images satellitales pour cartographier le dépérissement des boisements résineux du Sud Massif Central. RDV techniques n 31 - ONF, p Giraud F., Suivi du dépérissement du Sapin pectiné (ABIES ALBA MILL.) dans les Pyrénées : croisement de deux méthodes, l architecture et la télédétection, à deux échelles différentes. Mémoire de Master 2, Université de Bordeaux 1, 32p+12annexe. Drénou C., Bouvier, M., Lemaire, J Rôles des gourmands dans la résilience des chênes pédonculés dépérissants. Forêt Walonne. 116 : Drénou C., 2012 La méthode ARCHI. Forêt entreprise. 203 : Lambert J., Jacquin A., Denux J.P., Chéret V., Comparison of tow remote sensing time series analysis methods for monitoring forest decline. 6th International Workshop on the analysis of Multi-temporal Remote Sensing Images, University of Trento Italy. Lambert J., Denux J.P., Jacquin A., Chéret V., Detection of clear-cuts using decomposition of NDVI-MODIS time series and breakpoint detection. ForestSAT 2012, September, Oregon State University, Corvallis, Oregon USA. 2

3 Objectifs Analyse des tendances de vitalité des peuplements de sapins dans les Pyrénées Par une exploitation de séries temporelles d images satellitaires de NDVI (série MODIS ) analyse des dynamiques de comportement sur le moyen et le long terme Valider et calibrer les résultats obtenus sur le Sapin Par un diagnostic sanitaire des sapinières Méthode ARCHI (IDF) Comme support à une démarche d évaluation de la vulnérabilité des forêts 3

4 Données images série temporelle Indice NDVI : synthèse du 10/06/11 Images NDVI-MODIS - indice de végétation : NDVI - résolution spatiale : 231 m - synthèses disponibles tout les 8 jours - période : depuis toujours en fonctionnement Séries temporelles d images NDVI- MODIS Variation d activité photosynthétique de la végétation - intra-annuel (cycle phénologique) - interannuel (changement sur le long terme) 4

5 Profil annuel de NDVI et «phenologic metrics» figure adaptée de B.C. Reed (1994) NDVI Valeur de NDVI , , Démarrage de la croissance Saison de végétation Croissance Senescence printanière Fin de la croissance printanière 190 0, SG 170 0,36 Indicateur phénologique de vitalité, calculé annuellement SG (Spring Greenness) : cumul de NDVI sur la durée d accroissement végétal pendant le printemps (soit 5 images d Avril à Juin) Séries temporelles d images NDVI-MODIS - indice de végétation : NDVI - résolution spatiale : 231 m - synthèses disponibles tout les 8 jours - période : depuis Variation d activité photosynthétique de la végétation - intra-annuel (cycle phénologique) - interannuel (changement sur le long terme) Extraction de la pente de la tendance linéaire du SG (par pixel) sur la période cartographie 0,83 0,81 0,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0,67 0,65 NDVI MI000218_M MI000525_M MI000829_M MI001203_M MI010306_M MI010610_M MI010914_M MI011219_M MI020322_M MI020626_M MI020930_M MI030101_M MI030407_M MI030712_M MI031016_M MI040117_M MI040423_M MI040728_M MI041101_M MI050202_M MI050509_M MI050813_M MI051117_M MI060218_M MI060525_M MI060829_M MI061203_M MI070306_M MI070610_M MI070914_M MI071219_M MI080322_M MI080626_M MI080930_M MI090101_M MI090407_M MI090712_M MI091016_M MI100117_M MI100423_M MI100728_M MI101101_M MI110218_M Cartographie des valeurs de tendance de SG Tendance (variation de SG sur la période ) SG constant ou croissant (tendance positive ou nulle) vitalité constante ou croissante SG décroissant (tendance négative) baisse de vitalité SG fortement décroissant (tendance fortement négative) forte baisse de vitalité 25

6 Site d étude Sapinière Pyrénéenne (Pays de Sault) 6

7 Diagnostic visuel du dépérissement et de la résilience des Sapins: application de la méthode ARCHI (IDF) Echantillonnage de 30 pixels pour chaque site - 3 Situations (tendance de SG) SG constant ou croissant (tendance positive ou nulle) SG décroissant (tendance négative) SG fortement décroissant (tendance fortement négative) -Compromis entre le nombre de pixels représentant le territoire et le nombre d arbres représentant le pixel => Echantillonnage raisonné: répartition de 10 pixels par classe de tendance et échantillonnage de 112 arbres par pixel -Sélection des pixels avec une bonne homogénéité du peuplement (par orthophoto), une bonne accessibilité et une pente inférieure à 35 7

8 Validation et calibration par confrontation à des mesures in situ de l état des peuplements Site : Pays de Sault Zone d étude et répartition des pixels SG constant ou croissant SG décroissant SG fortement décroissant 8

9 Schéma du plan d échantillonnage d un pixel pour l application de la méthode ARCHI Echantillonnage des 7 arbres dominants les plus proches du centre des placettes (GPS) 40 m Pixel Placette TOTAL: 112 arbres/pixel m 35 m m N 230 m 9

10 Données prises sur le terrain Par placette: Altitude Pente Exposition Topographie + indice topographique Confinement Surface terrière Traces d exploitations Structure verticale du peuplement Densité du peuplement Par arbre: Circonférence Hauteur Méthode Archi Décoloration Présence d un Nid de Cigogne Présence de Gui (% de masse foliaire) Photos : Fl. Giraud 10

11 Statut des arbres (DSF) Afin de limiter les interférences entre problèmes phytosanitaires et symptômes liés à la concurrence ou au manque de lumière, ne sont pris en compte comme arbreséchantillons que des arbres dominants ou co-dominants. 1: dominant, 2: co-dominant, 3: dominé, 4: sous-étage, 5: strate arbustive

12 Houppier notable (D.S.F.) Partie supérieure du houppier, «à la lumière», excluant les zones inférieures ou latérales soumises à des phénomènes de concurrence. Situé au-dessus de la ligne joignant les contacts latéraux avec les voisins.

13 Le principe de la méthode ARCHI: Analyser l architecture des houppiers afin de noter les anomalies du développement ainsi que les processus de retour à la normale Symptômes de dégradation du houppier Processus de restauration du houppier + = Diagnostic ARCHI -décroissance -coloration anormale -déficit foliaire -perte de rameaux -mortalité -reprise de croissance -redressement de branches -développement de gourmands -recouvrement des plaies -Arbre sain -Arbre en état de Stress -Arbre en Résilience -Descente de cime -Dépérissement irréversible 13

14 La méthode ARCHI Type Sain Type Résilient Représentation schématique de gourmands vigoureux de sapin (en haut) et de gourmands non vigoureux (en bas) Dessins et photos: Ch. Drénou Type Stressé Type Dépérissement Irréversible

15 Clé de détermination des types ARCHI chez le sapin pectiné (Abies alba) Houppier notable : A1 est-il visible sur toute la longueur? Type Sa Sain Arbre d avenir Houppier notable : A1 est-il visible sur toute la longueur? Houppier notable : y a-t-il de la mortalité et/ou du feuillage à coloration anormale? Houppier notable: la mortalité est-elle limitée aux A3? Face supérieure des A2: y a-t-il des gourmands vigoureux? Arbre entier : y a-t-il des gourmands vigoureux? Ces gourmands sont-ils nombreux? Ces gourmands sont-ils nombreux? Type R Résilient Arbre d avenir Type St Etat de Stress Arbre d avenir incertain Type I Dépérissement Irréversible Arbre sans avenir Arbre entier : y a-t-il formation d un 2 e houppier? Type D Descente de cime Avenir commercial compromis Arbre entier : ce sapin est-il vivant? Type M Mort (préciser mortalité récente ou ancienne) Houppier notable : partie du houppier située au dessus de la ligne joignant les contacts latéraux avec les arbres voisins. A1, A2, A3 : le tronc est l axe d ordre 1 (A1), il porte des étages de branches appelées A2, lesquelles portent des rameaux A3. Gourmands vigoureux : gourmands plagiotropes ou orthotropes présentant une forte dominance apicale (existence d un axe principal dominant), une forte croissance (net espacement entre les étages de ramifications), et une sexualité absente ou limitée à quelques cônes femelles. Gourmands nombreux : gourmands présents sur plus de 50% des A2 et les recouvrant sur plus du quart de leur longueur. Sur l A1, les gourmands sont nombreux lorsqu ils cachent la partie 15 du tronc qui les porte. 2e houppier : structure constituée de gourmands vigoureux portés par le tronc et hiérarchisés entre eux (certains étant dominants, d autres dominés).

16 Premiers résultats : -Pyrénées : définition d un seuil de tendance de vitalité EVALUATION DE LA VULNÉRABILITÉ DU SAPIN PECTINÉ DANS LES PYRÉNÉES PREMIÈRE ÉTAPE D ANALYSE Cartographie du seuil de tendance de vitalité (TSG) mesuré par télédétection à partir de la distribution des types d état des Sapins caractérisés in situ par la méthode ARCHI) Tendance de vitalité Tendance Tendance dessous < -215 du seuil Tendance > -215 Tendance au dessus du seuil Commentaire: Dans le cadre du travail conjoint de l EI Purpan Dynafor et de l IDF Toulouse, des premiers éléments de validation de la méthode d analyse du comportement des peuplements de Sapin Pectiné pyrénéens par télédétection peuvent être avancés. Les mesures d état in situ, par la méthode ARCHI (Christophe Drénou IDF) ont permis la définition d un seuil de tendance de vitalité, issu de l analyse de séries temporelles d images satellitaires. Ce seuil permet de distinguer deux situations. En dessous de ce seuil de tendance de vitalité (tendance de SG), la proportion d arbre en situation de stress ou de résilience augmente significativement..résultats en cours 16

17 Etapes suivantes Observation des tendances de vitalité sur l ensemble de la chaine des Pyrénées / Extension à d autres essences Croisement avec autres observations se rapportant à l état de santé des forêts (réseaux existants, étude Silvapyr..) Phase d interprétation: Interprétation par croisement avec des données climatiques, topographiques 17