Le modèle i-Tree Eco

Le modèle i-Tree reprend notre démarche ascendante parce qu’il prend en considération la complexité de l’écosystème urbain en intégrant comme données d’entrée des mesures dendrométriques et des mesures d’observations locales (données atmosphériques et climatologiques). En outre, il met en exergue les fonctions écologiques (dépôt sec, métabolisme primaire et secondaire) et les interactions entre les arbres et l’atmosphère urbaine. Toutefois, comme tout modèle, i-Tree Eco cache derrière son succès auprès des chercheurs américains et européens certaines failles que nous évoquerons plus loin. Nous détaillerons dans ce qui suit les fonctionnalités ainsi que la méthodologie empruntée qui viennent à l’appui des éléments décrits au quatrième chapitre.

3.1. Configuration du modèle

Le modèle i-Tree Eco est dissocié en deux composantes : la première est intégrée par défaut tandis que la deuxième est personnalisée en fonction du terrain d’étude.

La base de données par défaut renseigne non seulement les paramètres de base (la palette végétale, les variables à relever et leurs abréviations) mais aussi l’architecture interne (la structuration des données d’entrée et des résultats du modèle) (Figure 61).

114 http://www.itreetools.org/eco/ (01/09/2012).

181 Figure 61. Interface d’entrée du modèle (i-Tree Eco, 2005)

La base de données personnalisée contient les données locales qui reflètent l’état des lieux.

Ces données représentent les informations relatives au (1) contexte géographique et temporel (altitude, longitude, superficie, occupation du sol, date de l’étude), aux (2) variables atmosphériques et climatologiques et aux (3) données collectées sur le terrain (coordonnées géographiques des placettes de relevé, adresse, liste de pieds d’arbres inventoriés, relevés dendrométriques, etc.) :

3.1.1. Contexte espace-temps

Notre approche d’évaluation requiert l’application du modèle à une échelle spatio-temporelle bien précise. Étant donné que ce travail se focalise sur la ville de Strasbourg, l’échelle spatiale a été définie en fonction des limites administratives de celle-ci. Quant au choix de l’échelle temporelle, il a été soumis à une condition majeure : collection des données d’observation pour une période d’un an qui devrait inclure le laps de temps dédié à la collecte des données de terrains. L’évolution et l’organisation des différentes tâches de notre travail durant ces trois dernières années nous ont conduits à prévoir la campagne de mesures dendrométriques pour la saison estivale de l’année 2013 (Fin avril - début Juillet). A cet effet, l’échelle temporelle de référence s’étale de Juillet 2012 à Juin 2013.

3.1.2. Variables atmosphériques et météorologiques

Les variables atmosphériques présentent la qualité de l’air à l’échelle de la ville de Strasbourg. Elles représentent les concentrations horaires d’un certain nombre de polluants dans l’air (en µg/m² et en ppm). Le modèle s’appuie, dans sa quantification du taux de

182 polluants éliminé par les arbres, sur six polluants à savoir le dioxyde d’azote (NO₂), l’ozone (O₃), le dioxyde de soufre (SO₂), l’oxyde de carbone (CO) et les particules PM₁₀ et PM_2.5. Les données d’observation ont été collectées à travers les stations de l’Association de la Surveillance de la Pollution Atmosphérique (ASPA) réparties sur la zone urbaine de Strasbourg pour l’année Juillet 2012-Juin 2013. Dans l’éventualité où la concentration d’un polluant X est simulée à travers plusieurs stations, une concentration moyenne horaire a été calculée (c’est le cas du NO2 et du PM10). Quant au CO et au SO2, les simulations ont été fournies uniquement à partir de la station Clemenceau qui est une station plutôt située à proximité des infrastructures routières.

Les variables météorologiques décrivent le climat local. En se rapportant à l’échelle de la ville de Strasbourg et à l’échelle temporelle de référence, elles exposent la température (minimale, maximale et moyenne en °C), la hauteur de précipitation (minimale, maximale et moyenne en mm), l’épaisseur moyenne de la couche de neige (cm). Ces variables ont été collectées par les deux stations d’observation de Météo-France (Entzheim et Jardin Botanique). En revanche, nous avons été confrontés à l’absence de certaines données de base. Pour pallier à ce manque, nous avons eu recours à la plateforme « National Oceanic and Atmospheric Administration » (NOAA)¹¹⁵. Les informations horaires récupérées renseignent la direction et la vitesse du vent, le type de nuage, la pression atmosphérique, la visibilité, etc., qui sont issus de la station d’Entzheim. Faute de simulation de la couche limite atmosphérique à l’échelle de la ville de Strasbourg pour la période de Juillet 2012 à Juin 2013, nous avons été contraints d’utiliser, via le NOAA, les données parvenant de la station de Trappes (Région Ile-de-France).

Nous sommes conscients que la qualité des données d’observation est contestable et qu’elle peut induire des imprécisions qui impacteraient la quantification des SDE. Cependant, l’objectif de ce travail est d’instaurer l’appréhension écologique de la valeur instrumentale de la végétation urbaine avec les moyens ad hoc. Les verrous identifiés peuvent faire l’objet d’un débat à la fois scientifique et opérationnel afin d’améliorer l’efficacité d’une telle démarche.

3.1.3. Mesures de terrain

Se basant sur des relevés dendrométriques, les mesures de terrain sont la pierre angulaire du modèle. Ils esquissent une image relativement fidèle du patrimoine arboré de la zone d’étude

115 http://www.noaa.gov/ (21/04/2014).

183 et permettent de paramétrer les algorithmes en fonction des observations locales. En suivant les méthodes classiques de la foresterie, le modèle propose deux procédés : inventaire exhaustif ou inventaire statistique. Le premier consiste à relever l’ensemble des pieds d’arbre se situant au sein de la zone d’étude (Tomasini, 2002). Cette approche, malgré son degré de précision assez élevé, est déconseillée pour les vastes terrains d’étude en raison du coût supplémentaire qu’elle génère.

Quant à l’inventaire statistique (Encadré 10), il consiste à effectuer les mesures dendrométriques au niveau des placettes jugées représentatives de la végétation arborée à étudier. Les résultats obtenus sont par la suite extrapolés à l’ensemble du terrain d’étude (McRoberts et al., 1992). Les placettes, dont le centre est renseigné par les coordonnées géographiques, sont réparties en ayant recours à la photo-interprétation et aux systèmes d’informations géographiques. Pour ce type d’inventaire, le modèle recommande des placettes circulaires d’une superficie de 400 m². Une série d’expérimentations menée par Nowak et son équipe entre 2000 et 2001 a conduit à privilégier ces normes qui permettent d’avoir un taux de précision assez considérable avec un temps et un coût de travail optimal (Nowak et al., 2008).

Bien que ces normes soient déjà approuvées par la foresterie classique¹¹⁶ (Jardé, 1956, 1957 ; Nowak et al., 2003¹¹⁷), de nouvelles investigations sur leur degré de performance dans le cas de la végétation arborée urbaine sont de première nécessité (Nowak et al., 2008). Avant de détailler les mesures effectuées au niveau des placettes, nous donnons dans ce qui suit quelques éléments d’éclairage sur les méthodes d’inventaires forestiers statistiques :