Thème 4 | Évaluation de Différentes Méthodes d'Aménagement Forestier sous des Stress Globaux

L'un des grands défis de l'étude des forêts est qu'elles évoluent à un rythme très lent. Alors qu'un incendie de forêt peut brûler tous les arbres en quelques jours, la repousse qui s'ensuit prendra des décennies, voire des siècles, pour retrouver l'état de la forêt avant l'incendie. Nos décisions en matière de gestion forestière sont donc des paris que nous plaçons sur un avenir long, et de plus en plus incertain. Dans ce contexte, comment pouvons-nous être aussi certains que possible que nos décisions auront un impact positif sur les forêts ?

C'est là que les modèles informatiques entrent en jeu. De nombreux modèles visant à simuler la dynamique des forêts sur de longues périodes de temps ont été développés dans la littérature scientifique depuis que les ordinateurs se sont popularisés. Ces modèles sont devenus plus réalistes au fil du temps, en utilisant les possibilités offertes par les progrès des données d'inventaire forestier et les connaissances sur la physiologie des arbres. Aujourd'hui, les modèles informatiques peuvent simuler des paysages forestiers entiers pendant des siècles, nous montrant comment ils peuvent évoluer sous l'effet combiné des perturbations naturelles (incendies, maladies, épidémies d'insectes, chablis, etc.), des perturbations humaines (récolte, changement d'affectation des sols) et des changements climatiques.

Pour évaluer les effets à long terme et à grande échelle des recommandations d'aménagement forestier présentées dans les thèmes 1 à 3, nous utiliserons le modèle LANDIS-II pour simuler les paysages forestiers de plusieurs de nos sites d'étude. L'objectif est de mesurer aussi précisément que possible comment la forêt de ces paysages changera en fonction des différentes stratégies d'aménagement testées, et d'en tirer des indications supplémentaires sur la manière de gérer les forêts canadiennes dans leur ensemble à l'avenir.

Le modèle LANDIS-II a été développé en 2007 et a été mis à jour depuis grâce au travail constant de l'organisation à but non lucratif chargée de son développement, la fondation LANDIS. Le modèle est open-source et libre d'utilisation, l'ensemble de son code source étant à la disposition de toute personne souhaitant contribuer à son développement. Il est également modulaire, permettant aux utilisateurs de choisir parmi un large catalogue d'extensions représentant la dynamique des forêts et des perturbations dans le modèle.

L'une des extensions les plus importantes de LANDIS-II est celle qui simule la « succession » des arbres, c'est-à-dire la croissance et la mortalité naturelle des arbres au niveau du peuplement (en l'absence de perturbations). Dans notre cas, nous utiliserons l'extension PnET succession, qui utilise des équations dérivées d'un modèle écophysiologique appelé PnET. L'extension PnET est l'une des extensions les plus détaillées, car elle nécessite de nombreux paramètres concernant la physiologie des espèces d'arbres simulées (comme le taux d'évapotranspiration, le taux de photosynthèse, etc.) Mais cette complexité sera cruciale pour simuler correctement la relation entre la diversité fonctionnelle des forêts et leur dynamique.

En plus de simuler les succession végétales et la dynamique des arbres, nous simulerons plusieurs perturbations naturelles et humaines qui affectent les forêts canadiennes en utilisant différentes extensions de LANDIS-II : feux de forêts, épidémies d'insectes, maladies des arbres, chablis, coupes forestières, etc. Nous simulerons ensuite trois scénarios de gestion forestière : Business As Usual (BAU), avec des pratiques forestières telles qu'utilisées actuelles ; Climate Smart Forestry (CSF), un nouveau type de sylviculture qui se concentre sur la promotion d'espèces d'arbres qui devraient être adaptées aux perturbations et aux conditions climatiques futures ; et Functional Complex Network (FCN), une approche qui s'appuiera sur le travail du thème 3 et qui vise à maximiser la diversité fonctionnelle des peuplements forestiers individuels ainsi que la diversité fonctionnelle à travers le réseau de peuplements forestiers via la dispersion des graines.

Nous commencerons par paramétrer les extensions de LANDIS-II que nous utiliserons. Un tel processus est long, car chaque extension peut nécessiter des centaines de paramètres différents qui doivent être obtenus, vérifiés et parfois calibrés afin de produire des résultats réalistes. En outre, nous devrons caractériser la composition initiale des paysages qui seront utilisés comme intrants au début des simulations. Pour ce faire, il faut travailler avec de grands ensembles de données d'inventaire forestier provenant de différentes provinces du Canada, avec leurs propres particularités, formatage et méthodes d'échantillonnage.

Suite au paramétrage de LANDIS-II pour chaque zone d'étude ciblée, nous concevrons des scénarios de simulation qui feront varier la stratégie d'aménagement forestier utilisée durant la simulation, ainsi que les scénarios de changement climatique et de perturbations. Pour ce faire, nous nous appuierons sur les travaux réalisés dans les autres thèmes de recherche pour élaborer la stratégie d'aménagement forestier du Réseau Fonctionnel Complexe. Nous étudierons également la manière dont l'aménagement forestier e a été effectuée par le passé dans nos zones simulées afin de concevoir des scénarios réalistes « Business as Usual » qui serviront de traitements de contrôle pour comparer les approches FCN et CSF.

Une fois que toutes nos simulations seront prêtes à être exécutées, nous utiliserons les grappes de supercalculateurs de l'Alliance de Recherche Numérique du Canada pour les exécuter, car elles nécessiteront une grande puissance de calcul. Les simulations LANDIS-II produiront alors une grande quantité de résultats que nous analyserons et résumerons soigneusement pour chaque scénario. Cette étape sera cruciale pour détecter et interpréter la manière dont les forêts devraient être affectées par les différentes stratégies de gestion, et pour en déduire des recommandations d'aménagement utiles.