Hypoth` eses

Deux processus : succession et feux. Les deux processus majeurs sont ceux identifi´es dans les paragraphes 2.4 et 2.5 :

1. la succession, avec une composante spatiale : la dispersion des plantules et une composante temporelle : la croissance des arbres ;

2. le feu de savane, dont la composante spatiale est son parcours de la savane et la composante temporelle, leur fr´equence.

Classes fonctionnelles de v´eg´etation. Une forˆet ou une savane, ce sont avant tout des individus, herbes, arbustes, arbres, lianes qui, associ´es, forment un ´ecosyst`eme avec un faci`es particulier. Ces individus appartiennent `a des es- p`eces diff´erentes, certaines abondantes, d’autres moins. Chaque esp`ece a ses caract´eristiques propres, ses pr´ef´erences pour s’installer (quantit´e de lumi`ere, nature du sol). Malgr´e leur diff´erence, les individus d’esp`eces diff´erentes peuvent avoir, pour un probl`eme particulier, la mˆeme fonction dans l’´ecosyst`eme. Par exemple, pour le probl`eme de la dynamique d’une forˆet naturelle, il est pos- sible de distinguer trois types d’arbres. Lors de la cr´eation d’une trou´ee suite `

a la chute d’un arbre, certains arbres d’esp`eces bien particuli`eres (pionniers, cicatriciels) s’installent. Ils poussent g´en´eralement vite, mais ne vivent pas tr`es longtemps. Ils sont alors remplac´es par des arbres d’esp`eces de succession secon- daire, qui, eux-mˆemes, laisseront place aux arbres de forˆet mature. Il est donc possible de classer les diff´erents individus dans trois classes fonctionnelles : ci- catriciels, secondaires, primaires. Evidemment, si on consid`ere deux probl`emes diff´erents, les individus se regroupent diff´eremment.

Pour le probl`eme de la succession foresti`ere en savane, deux classes d’arbres peuvent ˆetre distingu´ees. Les pionniers sont des arbres h´eliophiles, qui ont la capacit´e de s’installer en savane ou en lisi`ere. Les autres arbres, dits de forˆet, s’installent ensuite et ont un rˆole consolidateur de la zone de forˆet pionni`ere. A ces deux classes d’arbres, il convient d’ajouter les herbes qui constituent l’essentiel de la savane.

Concernant le second processus, le feu de savane, deux classes de v´eg´etation sont `a distinguer : la v´eg´etation basse (les herbes, arbustes et plantules) est `a

5.1. Cadre du mod`ele 79

Fig.5.1 – Classes de v´eg´etation prises en compte par le mod`ele FORSAT. Elles d´e- rivent des classes fonctionnelles vis `a vis des processus de succession et de feu. (Dessins MAD)

hauteur de flamme et leur partie a´erienne est facilement d´etruite par le feu ; la v´eg´etation haute : les grands arbres dont le feuillage surcime les flamme qui ´

echappent au feu.

Quatre classes de v´eg´etation sont donc `a prendre en compte, pour la suc- cession et le feu (figure 5.1) :

1.  Couvert Herbac´e  : stade domin´e par les herbes avec ´eventuellement des arbustes de savane ;

2.  Jeunes Pionniers  : stade mettant en pr´esence un couvert herbac´e importante et des plantules d’esp`eces de forˆets h´eliophiles qui diss´eminent leur graines en savane (tr`es sensibles aux feux) ;

3.  Pionniers Adultes  : stade domin´e par des arbres pionniers avec ´even- tuellement quelques individus de succession secondaire qui surciment un couvert herbac´e ´epars (ce qui les prot`ege du feu) ;

4.  Forˆet  : stade domin´e par les arbres avec un couvert herbac´e quasiment inexistant, qui peut difficilement brˆuler.

Automate cellulaire stochastique. L’objet du mod`ele est de d´ecrire l’´evo- lution relative de zones de forˆets et de savane, en se servant comme r´ef´erences

Fig.5.2 – Transitions entre ´etats de v´eg´etation dans le mod`ele FORSAT. Le cycle de succession peut ˆetre interrompu par la mort naturelle ou par le feu d’origine anthropique.

d’images satellites. Comme pour celles-ci, on consid`ere un espace discr´etis´e en cellules ´el´ementaires carr´ees de quelques m`etres d’arˆete. On prend une valeur de 5 m`etres : c’est suffisamment grand pour pouvoir avec peu de cellules repr´e- senter un espace de simulation de quelques kilom`etres carr´es et suffisamment petit pour que l’on puisse consid´erer la v´eg´etation homog`ene. Le pas de temps consid´er´e est de 1 an, pendant lequel se succ`edent deux phases : la phase de succession et la phase de feu. De fa¸con sch´ematique, la phase d’´evolution cor- respond `a la saison humide et la phase de feu `a la saison s`eche.

Les lois d’´evolution, d´etaill´ees plus bas, sont stochastiques. Beaucoup trop de param`etres interviennent et trop peu de connaissance sont acquises sur les diff´erentes esp`eces impliqu´ees pour consid´erer une dynamique d´eterministe.

Le mod`ele est donc un mod`ele dynamique spatialis´e o`u l’espace et le temps sont discr´etis´e et la variable (v´eg´etation) ne peut prendre qu’un ensemble fini de valeurs discr`etes. Ce mod`ele entre donc dans la classe des automates cellulaires.

5.2

Description du mod`ele

Durant un pas de temps, deux actions sont effectu´ees, dont les algorithmes sont d´etailles dans le paragraphe ci-dessous : l’´evolution selon le cycle de suc- cession et la propagation du feu en savane et en lisi`ere de forˆet (figure 5.2).