Description de la variabilité interannuelle

Le chapitre 5 a mis en évidence une évolution de la phénologie en lien avec l’évolution de la température au cours des deux dernières décennies. Avant d’entamer la discussion à proprement parler sur la variabilité interannuelle de la NEP du site et ses causes, il est essentiel de préciser l’évolution des autres variables climatiques, mais aussi des paramètres physiologiques de la forêt sur la période étudiée (1997-2016).

6.1.1. Evolution du contexte climatique local

Si la température a significativement augmenté en avril, juin et novembre (Fig.5-

4), les autres variables climatiques sont également marquées par des évolutions

significatives au cours de la période étudiée. Les précipitations ont significativement diminué en février, mars, avril et octobre, alors qu’elles ont significativement augmenté en août (Fig.6-1a). Par ailleurs, le PPFD reçu a significativement augmenté en mars, avril, juillet, septembre, octobre et décembre (Fig.6-1b). Aucune tendance significative n’est observée pour le VPD.

En synthèse l’évolution des variables climatiques mènent à : - des printemps moins arrosés, plus chauds et plus ensoleillés ;

- des étés avec une quantité de précipitation plus importante (sans pour autant être accompagnée par une augmentation de la fréquence des pluies) ;

- des automnes moins arrosés, plus chauds et plus ensoleillés.

Les conséquences de ces modifications climatiques et de celles à venir restent largement incertaines. Explorer ces conséquences nécessite d’analyser la relation de ces variables avec la phénologie, mais aussi avec les autres paramètres étudiés comme la capacité photosynthétique et évidemment la productivité saisonnière et annuelle.

a) b)

Figure 6-1 : Corrélogrammes des tendances interannuelles observées pour les

précipitations (a) et le PPFD (b) moyennés sur une fenêtre mobile de 3, 4 ou 5 semaines. Chaque pixel (x,y) correspond à une fenêtre de moyennage des précipitations (a) ou du

PPFD (b) de y semaines (axe vertical) à partir de la date x (axe horizontal). La couleur du

pixel (x,y) correspond au coefficient de corrélation entre les années et les précipitations (a) ou le PPFD (b) sur la fenêtre de moyennage (démarrant à la date x et durant y semaines). Les

corrélations significatives (p-val <0.05) sont marquées par des croix, alors que les relations hautement significatives (p-val <0.01) sont marquées par des croix entourées. Un carré rouge

(bleu) correspond à une corrélation positive (négative) et donc à une (dé)croissance au fil du temps.

6.1.2. Evolution des paramètres physiologiques

Trois paramètres physiologiques ont été utilisés dans le chapitre 4 : la respiration à l’obscurité, l’efficience quantique et la capacité photosynthétique de l’écosystème (A700). Tous trois ont été obtenus à partir de la réponse au PPFD de la NEP.

L’efficience quantique de la forêt de Vielsalm a diminué d’environ 4% par an depuis le début de la période de mesure, que ce soit avant ou après le changement de tour (Fig.6-2). Le changement de tour (en 2009), comme pour la respiration (Fig.2-

2), a augmenté ponctuellement l’efficience quantique. Le chapitre 3 a permis de

confirmer que cette modification n’était pas due à une modification du transport turbulent (Fig.3-5c, notamment) et de suggérer que cette modification proviendrait d’une modification de la composition de l’empreinte. L’écosystème suivi avec la nouvelle tour serait globalement plus efficient quantiquement et aurait une respiration à l’obscurité plus importante.

La capacité photosynthétique (Fig.6-2) et la respiration à l’obscurité (Fig.2-2) de l’écosystème n’ont pas, sur la période avant changement de tour (1997-2008) été sujettes à une tendance significative. Des tendances significatives sont observées pour la période 2009-2016, mais elles sont principalement dues à l’année 2009 pour laquelle, du fait du changement de tour, peu de données étaient disponibles.

Ces observations (évolution de l’efficience quantique et relative constance de la capacité photosynthétique) laissent penser que la forêt peut toujours assimiler autant de carbone, mais qu’elle l’assimile moins efficacement à faible rayonnement. Une hypothèse qui pourrait expliquer ces observations serait une réorganisation spatiale de l’assimilation du CO2. A l’échelle de la Région wallonne, une augmentation de la défoliation de la couronne des hêtres est observée (Région wallonne, 2017). En contrepartie, les coupes sélectives successives réalisées dans la forêt de Vielsalm (e.g. en 2001 et 2004) auraient pu contribuer à une augmentation de la capacité photosynthétique des étages inférieurs. Le peu de données disponibles sur la structure verticale de la forêt ne permet cependant pas de vérifier cette hypothèse.

Figure 6-2 : Evolution de l’efficience quantique (gauche) et du paramètre A700 (droite)

pendant la période de végétation (DoY 150-250) à Vielsalm avant (BTC) et après (ATC) le changement de tour. Les équations des régressions sont fournies au-dessus du graphique (seule la régression pour A700 avant changement de tour n’est pas significative (p > 0.05)).

6.1.3. Evolution de la productivité

La forêt de Vielsalm s’est comportée comme un puits de carbone sur l’ensemble des années mesurées, c’est une première conclusion importante à tirer.

De 1997 à 2016, il y a eu des modifications significatives du climat, de la phénologie (avancée de la chute des feuilles et de la décroissance de l’assimilation, voir chapitre 5) et de la physiologie sur le site étudié. Ces modifications étaient qualitativement défavorables à la productivité annuelle (NEP) du hêtre. Cependant aucune tendance significative n’a été observée à l’heure actuelle pour la NEP annuelle de l’ensemble de la forêt (hêtres et conifères confondus).

Même si la perte de productivité se confirme à l’avenir pour le hêtre à Vielsalm, cela ne veut pas pour autant dire que la NEP de l’ensemble de la forêt mixte de Vielsalm va diminuer. En effet, les conifères présents et/ou la végétation en sous- bois dans la forêt pourraient très bien compenser cette perte. Déjà à l’heure actuelle, une augmentation significative de la NEP est observée au mois d’avril (Fig.6-3). Cette augmentation semble principalement liée à une augmentation de la NEP des conifères suite à l’amélioration des conditions climatiques durant cette période (pour rappel, aucune tendance significative à l’avancée de la phénologie du hêtre au printemps n’a été observée sur le site (Tab.5-3)). Le devenir de cette augmentation est incertain dans le contexte du changement climatique, notamment du fait de la sensibilité des épicéas aux sécheresses en Wallonie.

D’autres tendances pourraient également apparaître dans le futur, notamment une diminution de la NEP en fin de saison comme suggéré par l’avancée de la décroissance de l’assimilation de l’ensemble de la forêt (voir chapitre 5) sur les 20 dernières années. Les incertitudes entourant le comportement futur de la forêt soutiennent la nécessité de continuer les mesures au niveau de la station de Vielsalm.

Figure 6-3 : Corrélation entre les années (de 1997 à 2016) et l’anomalie de la NEP de la

forêt mixte de Vielsalm moyennée sur une fenêtre mobile de 3, 4 ou 5 semaines. Chaque pixel (x,y) correspond à une fenêtre de moyennage de l’anomalie de la NEP journalière de y

semaines (axe vertical) à partir de la date x (axe horizontal). La couleur du pixel (x,y) correspond au coefficient de corrélation entre les années et les moyennes pour les différentes

années de l’anomalie de NEP sur la période démarrant à la date x et durant y semaines. Les corrélations significatives (p-val <0.05) sont marquées par des croix, alors que les relations hautement significatives (p-val <0.01) sont marquées par des croix entourées. Un carré rouge

(bleu) correspond à une corrélation positive (négative) et donc à une (dé)croissance au fil du temps.