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Variations saisonnières et interannuelles de l’activité végétative des forêts d’Afrique Centrale appréhendées par télédétection : quels liens avec le climat ?

Lieu du stage : UMR6282 Biogéosciences – Centre de Recherches de Climatologie, Dijon - http://climatologie.u-bourgogne.fr/
Encadrants : Pierre Camberlin pierre.camberlin(at)u-bourgogne.fr, Nadège Martiny nadege.martiny(at)u-bourgogne.fr (en partenariat avec Nathalie Philippon, IGE Grenoble)
Contexte : programme CNES WaTFor (Water and light availability in Tropical Forests)
Indemnité de stage : environ 530 € mensuels


La dynamique des forêts d’Afrique centrale reste mal comprise, du fait du manque de connaissances et de données concernant la végétation (cycle phénologique), le climat (variations temporelles de la disponibilité en eau et en lumière), et des relations entre les deux. Zhou et al. (2014) montrent une forte sensibilité des forêts d’Afrique centrale à la sécheresse, liée notamment à un stockage d’eau en saison des pluies insuffisant pour passer la saison sèche (Guan et al., 2015). Néanmoins Yan et al. (2017) montrent pour le bassin du Congo une variabilité spatiale du début du cycle photosynthétique de la canopée beaucoup plus réduite que celle du démarrage des pluies, avec d’importantes différences entre forêt et savane. Cette étude ne tient pas compte de l’évapotranspiration potentielle dans l’extraction de la saison des pluies, ni d’autres paramètres climatiques (comme le rayonnement) susceptibles d’influencer également la phénologie. De plus, elle considère comme homogène la forêt d’Afrique centrale. Une approche novatrice prenant en compte la modulation saisonnière des cycles diurnes de rayonnement solaire dans une région du Nord du Congo, a révélé des disparités spatiales fortes de la ressource en lumière, qui s'accordent avec la répartition spatiale des forêts sempervirentes et décidues (Philippon et al 2016).
L’objectif du stage est de déterminer quelles variables climatiques contrôlent les variations de l’activité photosynthétique des zones forestières d’Afrique centrale aux échelles saisonnières et interannuelles. L’activité photosynthétique de la canopée peut être décrite dans ces régions (Yan et al 2016) en utilisant des indices de végétation obtenus à partir de la télédétection spatiale, notamment les produits du capteur MODIS (résolution spatiale de quelques centaines de mètres et indice EVI adapté aux environnements forestiers), et les produits du capteur SEVIRI sur le satellite MSG (répétitivité temporelle quart-horaire particulièrement utile dans les régions tropicales humides où la couverture nuageuse masque souvent la surface continentale). L’exploitation des produits végétation issus de SEVIRI est prometteuse, notamment pour l’ouest de l’Afrique centrale où la nébulosité est pourtant exceptionnellement forte (Dommo et al. 2018). Les variables dont le rôle sur l’activité photosynthétique sera testée incluent des indicateurs hydriques calculés à partir des données pluviométriques les plus performantes pour la sous-région (stage de master de G. Barraud, 2017), les champs de rayonnement, des descripteurs des régimes diurnes (pluies et lumière), et des paramètres de surface (propriétés des sols et configurations topographiques).
Plus précisément, le stage consistera en 2 étapes :
(i) analyse de la répartition géographique des grands types de forêts. On s‘appuiera d’abord sur une classification des forêts d’Afrique centrale selon leur cycle d’EVI, réalisée par les équipes du CIRAD,
afin d’établir via des techniques du type CART (classification trees) dans quelle mesure les champs climatiques contribuent à expliquer la répartition spatiale des 9 types de forêts ;
(ii) analyse interannuelle de l’activité photosynthétique des forêts et identification des années exceptionnelles. Une analyse de la contribution des indicateurs hydriques et du rayonnement à ces variations sera réalisée. La contribution des aérosols (en particulier issus des feux) aux variations spatio-temporelles du rayonnement dans la sous-région sera également examinée.
Données :
- Indices de végétation EVI (MODIS), EVI2 (MODIS et SEVIRI)
- Précipitations estimées par satellite (TRMM, CHIRPS)
- Rayonnement solaire : Direct Normal Irradiance (CMSAF)
- Produits aérosols Deep Blue issus de MODIS

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cnrs
Université de Bourgogne