L'Inventaire Forestier National.

Les simulations effectuées sont réalisées pour l'ensemble du territoire métropolitain, pour chaque maille 32 x 32km (environ 600 points). Ces résultats bruts sont ensuite spatialisés au niveau des sylvoécorégions, grandes régions écologiques et France entière gràce aux données produites par l'Institut National Géographique (IGN).
Les valeurs de superficie (en ha) occuppée par les types de forêts et par maille SAFRAN sont issues du croisement de l'inventaire IFN avec la BD Forêt v2 ®, carte forestière réalisée par photo-interprétation à partir de prises de vues datant de 2004 à 2015 selon les départements. Ces résultats par maille sont agrégés suivant le découpage écologique par sylvo-écorégion (SER) et grande région écologique (GRECO).
La superficie occupée par les six types de forêts modélisées est calculée. Les six types de peuplements sont des forêts avec un taux de recouvrement des arbres supérieur ou égal à 40% sur une surface supérieure ou égale à 2 ha, une largeur supérieure ou égale à 20 mètres (cf. définition internationale de la forêt) et pour lesquelles l’essence concernée représente plus de 75% du taux de couvert libre relatif. Au total, ces six types de peuplements purs représentent un peu moins du tiers de la superficie de la forêt française

Les données de l'inventaire forestier national (IFN) ont été mobilisées pour calculer les valeurs d'initalisation des modèles qui sont :

Ressource actuelle en bois

Volume à l’hectare, densité à l’hectare, diamètre quadratique moyen, volume à l’hectare de bois mort sur pied.

Prélèvements récents en forêt

Volume prélevé annuellement déduit de l’observation des arbres coupés lors du retour sur les placettes d’inventaire visitées 5 ans plus tôt.

Répartition des peuplements selon l'âge et la réserve utile

Surface selon la classe d'âge déterminée sur deux arbres de l’étage dominant de la placette, et selon la classe de réserve utile calculée à partir de la charge en éléments grossiers, de la profondeur et de la texture des horizons.

Hormis les prélèvements qui sont calculés avec les campagnes annuelles de 2009 à 2013 (soit la période 2009-2018), tous les résultats correspondent à la moyenne des campagnes annuelles de 2014 à 2018 (soit l’année moyenne 2016) pour les forêts de production. Les volumes sont exprimés en m³ de bois fort tige sur écorce (volume de la tige principale depuis le niveau du sol jusqu'à la découpe fin bout 7 cm) et ne concernent que les arbres de plus de 7,5 cm de diamètre à 1,30 m. Les résultats IFN sont assortis d’un intervalle de confiance à 95%. Sont considérés comme non significatifs et non utilisables, les résultats dont l’intervalle de confiance dépasse 80% du résultat pour les variables dendrométriques (ou 30% pour les surfaces). Compte-tenu de la résolution spatiale de l’enquête IFN (7500 placettes par an sur le territoire national), les résultats dendrométriques ne peuvent pas être fournis selon les mailles SAFRAN. Pour atteindre une précision suffisante, ils ont donc été calculés par groupe de SER, GRECO, groupe de GRECO, voire France entière (pour les prélèvements qui ont un intervalle de confiance plus élevé).

À savoir

Les informations de surfaces issues de la BD Forêt et les résultats dendrométriques issus de l’IFN ne représentent pas exactement les mêmes objets. Les différences liées à la source de donnée concernent : le décalage temporel (jusqu’à 8 ans d’écart selon les départements), la prise en compte ou non de l’usage des forêts (forêt de production pour l’IFN mais pas pour la BD Forêt qui décrit seulement la couverture du sol), la méthode de production (par photo-interprétation ou par échantillonnage statistique), les spécifications sur les lisières, enclaves et routes.

Les données de sol.

Pour le projet Forêts-21, les sols sont caractérisés uniquement par leur réserve utile. La fertilité minérale du sol et ses caractéristiques physiques (densité, profondeur) sont fixées et constantes*. La réserve utile du sol (en kg.H₂O par m² ou mm) est répartie en trois ou quatre classes définies d’après la distribution des valeurs de réserve utile calculées à une résolution de 100m x 100m par l’INRAE (unités InfoSol et Silva) pour la France métropolitaine. Les simulations de Forêts-21 sont initialisées en 2006 à partir des classes de réserve utile (RU) initiales soient :

25, 75 et 125 mm pour le Pin maritime
40, 80, 120, 160 mm pour le Douglas, le Hêtre et les Chênes

Les simulations Forêts-21 réactualisent la valeur de réserve utile en fonction de la teneur en carbone du sol. La teneur en carbone du sol est elle-même réactualisée quotidiennement en fonction des apports au sol, de la minéralisation de la matière organique et des travaux du sol.

*Elles seront prises en compte avec une future génération des simulations Forêts-21 grâce au projet BIOSYLVE supporté par l’ADEME (programme GRAINE).

Pour aller plus loin

Méthode de calcul de la réserve utile des sols forestiers en France

La BD GlobalSoilMap France a été modélisée suivant la méthodologie de Digital Soil Mapping « GlobalSoilMap » (Arrouays, Grundy, et al. 2014; Arrouays, McKenzie, et al. 2014). Pour les principales variables d’intérêts, les modélisations ont fait l’objet de publications et notamment sur le réservoir utilisable en eau des sols (Mercedes Román Dobarco et al. 2019; Al Majou et al. 2008; M. Román Dobarco et al. 2019) et la profondeur du sol (Lacoste et al. 2016; Mulder et al. 2016).
L'approche de cartographie numérique des sols a consisté à prédire la granulométrie de trois fractions (sable, limon et argile) pour les six intervalles de profondeur GSM (0-5, 5-15, 15-30, 30-60, 60-100, 100-200 cm) en combinant les techniques de régression et les modèles géostatistiques.

Les données sont d'abord harmonisées et transformées pour améliorer leur traitement (transformation additive log-ratio).
Les modèles de régression sont ajustés avec l'algorithme cubiste, en utilisant les 44 co-variables décrivant les facteurs du SCORPAN (sol, climat, végétation, relief et matériau parental…).
Les résidus du modèle sont calculés aux points d'étalonnage et sont alors interpolés spatialement par co-krigeage ordinaire en utilisant les 10 observations les plus proches.
Les prédictions finales ont été calculées en ajoutant les résidus « krigés » aux prédictions cubistes (Régression-krigeage), et retransformées à l'échelle d'origine.

La variance de krigeage des résidus des variables est également un sous-produit de la procédure de krigeage. Des éléments grossiers ont également été modélisés (volume d'éléments grossiers en%) avec des « forêts de régression quantile ». Sont prédits la moyenne, le 5e centile, le 95^e centile et l'écart type des éléments grossiers par la profondeur GSM.
Dans un deuxième temps, des variables liées aux propriétés hydrauliques du sol ont été calculées. La teneur en eau volumique du sol (cm³.cm^-3) à la capacité au champ (pF = 2,0, noté Θ_FC) et au point de flétrissement permanent (pF = 4,2, noté Θ_PWP) a été estimée à l'aide de PTF développés par Román Dobarco et al. (2019) avec la base de données française SOLHYDRO (Al Majou et al., 2008). Ces PTF utilisent la teneur en argile (%, CLAY) et en sable (%, SAND) comme variables prédictives:

Θ

_FC = 0.278 + 2.45 10^-3 [%, CLAY] – 1.35 10^-3 [%, SAND]

Θ

_PWP = 0.08 + 4.01 10^-3 [%, CLAY] – 2.93 10^-4 [%, SAND]

Pour chaque couche GSM,le réservoir en eau utilisable par la plante (RU_couche en mm) est calculé excluant les éléments grossiers. Pour une couche ou un profil de sol donné, RU_couche est calculée avec la formule:

RU (mm) =  (Θ

_FC - Θ_PWP) * (1 - EG) * d

Avec :

Θ_FC est la teneur en eau volumique du sol à la capacité du champ (cm³.cm^-3)
Θ_PWP est la teneur en eau volumique du sol au point de flétrissement permanent (cm³.cm^-3)
EG est la fraction volumique des éléments grossiers
d est la profondeur de la profil du sol ou épaisseur de la couche de sol considérée (mm).

Enfin, les prévisions spatiales AWC de chaque intervalle de profondeur sont additionnées à la profondeur de sol prédite, modélisées précédemment par Lacoste et al. (2016), pour un maximum de 2 m :

RU = ∑

_h=1⁶ (1 - EG_h) * (Θ_FC^h> - Θ_PWP^h>) * t_h

Avec :

h (= 1 à 6) est chacun des intervalles de profondeur GSM
EG_h est la proportion de sol occupée par des éléments grossiers
Θ_FC^h> est l'humidité du sol à la capacité du champ (cm³ cm^-3) de l'horizon h
Θ_PWP^h> est la teneur en humidité du sol au point de flétrissement permanent (cm³ cm^-3)
t_h est l'épaisseur effective (c'est-à-dire tronquée à l'aide des estimations de la profondeur du sol) de l'horizon en mm

À savoir

Les prévisions ne sont pas « masquées » par la profondeur effective du sol. Les valeurs de AWc (mm) doivent être corrigées avec la fraction de couche GSM qui est effectivement comprise dans le profil du sol.

Il est conseillé aux utilisateurs potentiels d'inclure les couches de variance ou d'écart type dans leur analyse (par exemple, analyse de propagation d'erreur), ou au moins d'utiliser des statistiques comme le coefficient de variation (moyenne / écart type) pour avoir une idée de l'incertitude liée à ces estimations. Nous reconnaissons la grande incertitude liée aux éléments grossiers, ainsi qu'à toutes les propriétés hydrauliques du sol. La capacité en eau disponible du sol est calculée jusqu'à une profondeur maximale de 2 m, et peut donc être sous-estimée dans les zones où les sols sont plus profonds que 2 m. Il y a un effet de bord dû aux covariables environnementales utilisées. Certaines zones n'ont pas de prévisions (par exemple, la côte).