Régionalisation des régimes de perturbations et implications pour l aménagement dans un contexte de changement climatique

Régionalisation des régimes de perturbations et implications pour l aménagement dans un contexte de changement climatique Sylvie Gauthier, Chercheuse scientifique, successions forestières RNCan-SCF-CFL Yan Boulanger, Stagiaire postdoctoral, analyse spatiale des régimes de perturbation, RNCan-SCF-CFL

Régionalisation des régimes de perturbations et implications pour l aménagement dans un contexte de changement climatique Sylvie Gauthier et Yan Boulanger 28 mars 2013

3 Contexte Les perturbations (feux, insectes, maladies, chablis, sécheresse) sont des processus naturels ayant un impact sur la dynamique et la productivité forestières. Les perturbations naturelles ont une grande incidence sur la quantité et la qualité de la fibre de bois. La protection des forêts contre les perturbations est un important secteur d activités.

4 Contexte Le changement climatique a une incidence sur les forêts canadiennes et sur le secteur forestier. Ces effets seront probablement plus attribuables à des changements dans le régime de perturbations qu à des modifications de la croissance de la forêt. Pour évaluer l impact actuel de ces perturbations et pour valider nos projections des risques, il est important de délimiter des zones où le régime de perturbations est relativement homogène.

Changements forestiers : étudier le passé, observer le présent et extrapoler l avenir 5 Interface forêts-milieux habités Émissions anthropiques GES Société Society: : impact et and adaptation Impact on sur climate le Vulnérabilité de l approvisionnement en bois Impact on sur the les ecosystems écosystèmes Longueur de la saison de feux Composition forestière Superficies brûlées

6 Le régime de feux : un exemple 1,8 million d hectares brûlent chaque an (1959-1997; Stocks et al. 2002) Régime de feux Superficies brûlées Occurrence Saisonnalité Taille Sévérité, etc. Modèle multi-échelles Sources d allumage Climat Combustible Le régime de feux peut être similaire à grande échelle spatiale.

7 Variabilité spatiale du régime de feux au Canada Le régime de feux n est pas homogène à l intérieur d une écozone donnée. Feux > 200 ha, 1959-1999 Territoire étudié vs écozones Cela a des conséquences sur l exactitude spatiale des paramètres à cette échelle.

8 Plan de la présentation Délimitation des zones homogènes de régime de feux (HRF) et comparaison avec d autres découpages en zones Utilisation des HRF pour évaluer les changements passés dans le régime de feux Caractérisation du risque de feu actuel et impact sur la probabilité de récolter le volume de bois escompté Caractérisation des régimes de feux futurs Implications pour l aménagement forestier et la gestion des feux

9 Plan de la présentation Délimitation des zones homogènes de régime de feux (HRF) et comparaison avec d autres découpages en zones Utilisation des HRF pour évaluer les changements passés dans le régime de feux Caractérisation du risque de feu actuel et impact sur la probabilité de récolter le volume de bois escompté Caractérisation des régimes de feux futurs Implications sur les feux et pour l aménagement forestier

Zones homogènes Analyse 10 Unités d échantillonnage : 60 km * 60 km Données sur les feux (Base nationale de données sur les feux de forêt du Canada) Feux > 200 ha, 1959-1999 Régime de feux défini par Aires annuelles brûlées (AAB) Occurrence de feux Un zonage parcimonieux : le plus petit nombre de zones pour expliquer la variation spatiale du régime de feux Voir aussi Boulanger et al. 2012 Int. J. Wildland Fire 21:1052-1064

11 Écozones vs zones HRF Zonage Nombre d unités Feux > 200 ha, 1959-1999 Territoire étudié vs écozones R 2 a Écozones 12 0,190 HRF 16 0,477

12 Écozone:HRF combustible Sous-estimation Surestimation La délimitation des HRF permet d expliquer plus d hétérogénéité. Les écozones ne sont pas des indicateurs fiables du régime de feux. HRF Délimitation plus précise du nombre de feux et des superficies brûlées.

13 En résumé Les HRF expliquent davantage l hétérogénéité qu une classification multi-fonctions. Estimations spatialement plus précises des caractéristiques du régime de feu actuel. Ces régionalisations sont importantes afin de mieux caractériser le risque de feu

15 Indices forêt météo 2010-1959 Date du début de la saison des feux Jours Longueur de la saison des feux Jours

16 Suivi annuel des superficies brûlées %/an Superficie annuelle brûlée Source des données : Base nationale de données sur les feux de forêt du Canada (1959-2010) Unités géographiques : Zones homogènes de régime de feux an -1 Nombre de feux À la recherche de tendances (changement brusque du régime de feux, augmentation, diminution) Facilement actualisable annuellement

17 Tendances au Canada Depuis 1960, augmentation des superficies brûlées et du nombre de feux (en partie explicable par les feux non rapportés au début de la période de surveillance) Nombre de feux Années

18 Tendances Superficie annuelle brûlée Augmentation Changement du régime Aucune tendance Nombre de feux Superficie annuelle brûlée % / an

21 En résumé Il y a une augmentation des aires brûlées ou un changement du régime de feux dans certaines zones. Des études portant sur de plus longues périodes seront nécessaires pour évaluer ces changements. Il faut établir le lien entre ces changements et ceux du régime climatique.

23 Feux et récolte Réticence à inclure a priori le risque de feu, car on peut en tenir compte a posteriori en recalculant périodiquement la possibilité annuelle de récolte; cela entraîne des diminutions significatives dans les volumes actuels de récolte.

Toutefois 24 Si on ne tient pas compte du risque de feu lors de la planification, il y aura d importantes fluctuations dans les volumes récoltés. En tenant compte du risque de feu Sans tenir compte du risque de feu Volume récolté (Mm 3 / décennie) Décennies Martell et Savage 2010

25 Comment peut-on inclure la productivité dans l évaluation de la vulnérabilité au feu? Peut-on moduler les objectifs de production en tenant compte de la vulnérabilité au feu? Les résultats ont été publiés dans Raulier et al. 2013. Introducing two indicators for fire risk consideration in the management of boreal forests. Ecol. Indic., doi: 10.1016/j.ecolind.2012.07.23 25

26 La vulnérabilité des forêts au feu dépend de leur productivité Vulnérabilité : probabilité qu un peuplement soit brûlé avant d atteindre l âge d exploitation; varie en fonction des objectifs de production : 50 m 3 / ha 50 dm 3 / tige Les peuplements de faible productivité sont exposés plus longtemps à un risque de feu que les peuplements ayant une forte productivité. Ainsi, il y a une forte probabilité de ne pas avoir accès aux volumes escomptés dans ces peuplements en raison des pertes liées aux feux.

Étude de cas Essence épinette noire 27 2 unités d aménagement (UA) dans la pessière à mousses nord faible productivité sud forte productivité Chaque UA a été subdivisée en 50 blocs d opérations Cycle de feu : 400 ans (AAB 0,25 %/an) 200 ans (AAB 0,50 %/an) 100 ans (AAB 1,0 %/an)

28 Lier la productivité, les objectifs de production et le risque de feu 1. Proportion de peuplements qui atteint le seuil de production Outils : courbes de rendement. 2. Temps requis pour atteindre les objectifs de production fixés Outils : courbes de rendement. 3. Probabilité d atteindre les objectifs fixés en tenant compte du risque de feu Outils : % des superficies annuelles brûlées et temps requis pour atteindre les objectifs de production. 4. Établissement de zones de vulnérabilité dans l unité d aménagement.

1. Proportion de peuplements qui atteint le seuil de production par bloc d opérations 29 Peuplements 50 m 3 ; Tiges 50 dm 3 % Peuplements productifs / bloc d opérations Non productifs 0 25 % 25 50 % Productifs 50 75 % 75 100 %

2. Temps requis pour atteindre les objectifs de production fixés 30 Proportion de la superficie 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Forêts productives Productive forest Forêt de faible productivité Low-productive forest Âge minimum de récolte

3. Probabilité d atteindre l âge minimum de récolte selon différents risques de feu 31 Prob. d atteindre l âge de la récolte p > 0,99 : très certain p > 0,90 : certain p > 0,66 : probable p < 0,66 : aussi probable qu improbable Cycle Fire cycle de feux (years) 10000 400 200 100 Âge Minimum minimum harvest de récolte age p < 0,66 : - Ces peuplements sont considérés vulnérables

3. Probabilité d atteindre l âge minimum de récolte selon différents risques de feu 35 UA productive Prob. d atteindre l âge de la récolte p > 0,99 : très certain p > 0,90 : certain p > 0,66 : probable p < 0,66 : aussi probable qu improbable Cycle Fire cycle de feux (years) 10000 400 200 100 Âge Minimum minimum harvest de récolte age p < 0,66 : - Ces peuplements sont considérés vulnérables

3. Probabilité d atteindre l âge minimum de récolte selon différents risques de feu 36 UA non productive Prob. d atteindre l âge de la récolte p > 0,99 : très certain p > 0,90 : certain p > 0,66 : probable p < 0,66 : aussi probable qu improbable Cycle Fire cycle de feux (years) 10000 400 200 100 Âge Minimum minimum harvest de récolte age p < 0,66 : - Ces peuplements sont considérés vulnérables

37 4. Zones de vulnérabilité Sans tenir compte du feu Cycle de 400 ans Peuplements productifs Non productif Occasionnel Fréquent Abondant Cycle de feux: 200 ans Cycle de 100 ans

38 En résumé Cette approche permet d évaluer les objectifs de production en tenant compte du feu. Elle est complémentaire aux autres évaluations de l impact de la vulnérabilité aux feux sur l approvisionnement en bois. Le fait que cette approche exige moins d information que les analyses traditionnelles constitue un avantage.

39 Perspectives Cette approche est utile lorsque de nouveaux territoires sont envisagés pour la récolte ou dans le contexte des changements climatiques. Cette approche est en cours d élaboration pour d autres essences.

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois 40 Temps Temps requis pour que la probabilité d atteindre l âge de récolte soit > 66 %

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois 41 Nous avons établi un indice de risque basé sur l âge normal de récolte. Risque Temps Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois 42 % / an 1,0 0,5 0,2 0,1

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois 43 Risque Temps Risque Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Forêts aménagées

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois 44 Écozone:HRF combustible Surestimation Risque Sous-estimation du risque de feu Sous-estimation Risque Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Âge de maturité Forêts aménagées

Utilisation des HRF actuels pour évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois Zonage à plus petite échelle : plus pertinent pour les aménagistes. 45 Risque Risque Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Temps Forêts aménagées

47 Futurs indices forêt météo et régimes de feux Changement climatique = changement de l indice forêt météo Température moyenne Indice de sévérité saisonnier Précipitations Longueur de la saison de feux mm / 30 jours jours

48 Futures indices forêt météo et régimes de feux Changement climatique = changement de l indice forêt météo Changement dans le régime de feux Principalement évalué avec le Cadre écologique national du Canada. Les zones HRF donnent un meilleur aperçu de la variation à grande échelle des conditions de feux futures.

49 Étapes de l analyse Délimitation des HRF : Superficies brûlées + nombre de feux (1959-1999) Modélisation (MARS) des superficies mensuelles brûlées et dénombrement des feux. Changements anticipés pour 3 périodes : 2011-2040 2041-2070 2071-2100 Données du Centre canadien de la modélisation et de l analyse climatique, scénario A2 du GIEC (encore réaliste...).

50 Répartition future du régime de feux Canada % / an 1,0 0,5 0,2 0,1

51 Vulnérabilité future Risque Risque Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Forêts aménagées Temps

52 En résumé Les zones HRF procurent des estimations spatiales plus précises des caractéristiques du régime de feux. Nous les utilisons pour : 1 ) Étudier les changements passés Certaines tendances régionales ont été détectées. Il faut chercher à mieux les comprendre. 2) Évaluer la vulnérabilité au feu de l approvisionnement en bois actuel Certaines régions seraient déjà vulnérables aux feux. 3) Faire des projections Le climat devient plus favorable aux feux Augmentation des aires brûlées et du nombre de feux Il sera utile de considérer le risque de feu a priori dans l aménagement forestier.

Changements forestiers : étudier le passé, observer le présent et extrapoler l avenir 53 Interface forêts-milieux habités Émissions anthropiques GES Société Society: : impact et and adaptation Impact on sur climate le Vulnérabilité de l approvisionnement en bois Impact on sur the les ecosystems écosystèmes Longueur de la saison de feux Composition forestière Superficies brûlées

54 Remerciements Phil Burton (CFP and UNBC), David Gray (CFA), John Little (CFN), Martin Girardin (CFL), Rémi St-Amant (CFL), Frédéric Raulier (U. Laval), Héloïse Le Goff (CFL). Plusieurs collègues, pour nos discussions constructives. Le SCF, pour son appui aux projets «Changements climatiques Adaptation» et «Intégrité des écosystèmes forestiers».

Vulnérabilité future 56 % / an 1,0 0,5 0,2 0,1 Risque Risque Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Temps Risk Forêts aménagées

57 Vulnérabilité future Zone 14 1961-1990 : CF 500 ans 2011-2040 : CF 200 ans 2071-2100 : CF 100 ans % / an 1,0 0,5 0,2 0,1

Vulnérabilité future?? 58 % / an 1,0 0,5 0,2 0,1 Risque Risque Risk Extrême Très élevé Élevé Modéré Bas Presque nul Temps Forêts aménagées