Tendances observées pour l’albédo de surface

3.1.1. Tendances lentes en albédo

Pour chacun des pixels de la zone d’étude, les tests de MK et de Sen ont été appliqués sur les séries temporelles d’albédos estivaux moyens de surface de 2001 à 2013 (« Etape 1 » de la Figure III-2). Les produits albédo satellitaires dans le domaine VIS et NIR MODIS sont utilisés pour cela (voir Section 2.2.1). Cette première étape permet d’isoler des zones présentant des tendances en albédo dans les domaines VIS et/ou NIR entre 2001 et 2013, le test de Sen permettant de quantifier l’intensité et le sens de ces tendances. La Figure III-3 montre des exemples de tendance sur les deux sites d’étude, Sites 1 et 2 (voir localisation Figure III-1).

Le Site 1 affiche une tendance positive en albédo VIS (Figure III-3(a)). Entre 2001 et 2013, l’albédo visible évolue entre 0.0225 (en 2003) et 0.0385 (en 2011), en passant par une valeur médiane de 0.028. Le test de tendance de MK a détecté une tendance sur ce site avec un niveau de significativité de 0.00586. Le test de Sen a permis de détecter une pente de 0.00121 par an, soit une augmentation moyenne de l’albédo VIS de 0.01449 sur les treize années étudiées. Ainsi, une augmentation relative de l’ordre de 65% a été détectée dans l’albédo VIS sur le Site 1 entre 2001 et 2013. De par sa p-value (p-value<0.01), cette augmentation de l’albédo est considérée comme significative par le test de MK.

Le Site 2, Figure III-3(b), montre une tendance négative en albédo VIS. Entre 2001 et 2013, l’albédo VIS varie entre 0.032 (en 2001) et 0.023 (en 2013), avec une valeur médiane de 0.026. Le test de Mann-Kendall a détecté une tendance en albédo avec une p-value de 0.00055. Le test de Sen a montré une tendance à la diminution de l’albédo VIS avec une pente de -0.00057 par an, soit une diminution moyenne de 0.0069 de l’albédo VIS entre 2001 et 2013. Ainsi, une tendance significative de 23% sur 13 ans a été détectée sur l’évolution de l’albédo estival.

Figure III-3: Evolution de l’albédo « black-sky » VIS estival moyen entre 2001 et 2013 sur deux sites présentant une tendance significative en albédo : (a) Site 1 (0.755°W ; 44.055°N) et (b) Site 2 (1.046°E ; 44.713°N).La ligne bleue, en pointillés, indique la pente détectée par une régression linéaire classique. La ligne bleue continue indique la pente détectée par le test de Sen. La p-value obtenue par le test de MK pour chacun des deux sites est signalée en haut à gauche.

Sur la zone d’étude, qui comporte 2016000 pixels, 919678 pixels sont des pixels de terres émergées localisées en France (𝐴𝐹𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒 dans l’Eq. II-2). Parmi ceux-ci, 32291 pixels présentent une

tendance significative dans l’évolution de l’albédo VIS, avec une p-value < 0.01, et 31655 pixels présentent des données de bonne qualité (voir Section 2.2.1) sur plus de 95% de la série temporelle.

Au final, environ 3.5% de la surface française, soit 31655 pixels, a été affectée par une tendance en albédo visible sur la dernière décennie. Ces tendances sont très majoritairement, à hauteur de 94%, des tendances à la diminution de l’albédo. La Figure III-4 montre les zones étant affectées par des tendances en albédo VIS significatives sur la dernière décennie. Les pixels en couleur bleue indiquent une tendance à la diminution de l’albédo, tandis que les pixels en couleur rouge montrent une hausse en réflectance. La région des Landes est l’une des rares régions à avoir montré une tendance positive dans l’albédo VIS. Cette augmentation est due à la tempête Klaus (2009) qui a causé sur cette région forestière (plantation de pins maritimes en grande majorité) des dommages importants. Suite à cette déforestation massive en 2009, la forêt des Landes a progressivement été transformée en sol nu ou en zone herbacée. Or ces types de couvert possèdent un albédo beaucoup plus élevé que celui des forêts de pin.

Figure III-4: Signes des tendances en albédo VIS estival pour la période 2001-2013 (obtenu à l’aide du test statistique de Mann-Kendall). Les tendances négatives sont indiquées en bleu et les tendances positives en rouge. Uniquement les signes des tendances significatives (p-value < 0.01) sont représentés. La forêt des Landes est délimitée par une ligne verte.

3.1.2. Forêts a priori stables

Les tendances visibles sur la Figure III-4 ne sont pas nécessairement des tendances lentes et concernent tout type de surface (non exclusivement des forêts). L’application du test de rupture de Zeileis sur les produits FCOVER et LAI permet d’identifier les zones de végétation stables des zones de végétation non stable (voir Section 2.3). Environ 84% des pixels précédemment détectés par le test de MK ont été éliminés lors de cette étape et classifiés comme de Type 2 (voir « Etape 2 » de la

Figure III-2).

La Figure III-5 montre les ruptures dans la série temporelle de LAI pour les Sites 1 et 2 durant la période d’étude. Le test de Zeileis a permis de détecter deux points de rupture dans la série temporelle du Site 1 (Figure III-5(a)). Entre 2001 et 2006, le LAI évolue autour d’un coefficient de régression stable ; la valeur médiane en LAI estival est proche de 3.9 (m2/m2). Pour les deux années suivantes le coefficient de régression change et le LAI estival médian est de 4.3 (m2_/m2_{). Des} plantations sur site peuvent par exemple expliquer cette augmentation soudaine du LAI. Une deuxième rupture, bien plus importante, est détectée entre l’été 2008 et l’été 2009. Cette rupture correspond à la date de la tempête Klaus. Le LAI chute brutalement pour se retrouver autour d’une valeur médiane de 2.0 (m2/m2).

A la différence du Site 1, le Site 2 ne présente aucune rupture dans les produits FCOVER et LAI d’après le test de Zeileis (voir Figure III-5(b)). De 2001 à 2013 l’évolution du LAI estival sur ce site suit un coefficient de régression stable avec une valeur médiane de 5.1 (m2/m2). Il est intéressant de noter que les fluctuations du LAI pendant la période estivale (variations saisonnières) ne sont pas considérées comme des ruptures par le test de Zeileis. Du fait de son type (couvert de feuillus), le Site 2 montre des variations saisonnières en LAI deux fois plus importantes que le Site 1 (forêt de conifères).

Figure III-5: Evolution et ruptures dans la série temporelle en LAI estival entre 2001 et 2013 pour (a) le Site 1 et (b) le Site 2. Les lignes verticales en pointillé (en rouge) indiquent les ruptures dans la série. Les lignes horizontales en pointillé (en bleu) montrent les périodes de stabilité.

La Figure III-6(a) cartographie les zones de végétation stable affectées par une tendance en albédo durant la dernière décennie. Par rapport à la Figure III-4, 84% des pixels ont été écartés par le test de Zeileis car ils présentaient des ruptures dans les séries temporelles des produits GEOV1 FCOVER et/ou LAI. Ainsi, à l’issu de cette étape il reste 5021 pixels (de 1 km2) de végétation stable. Parmi ces derniers, les pixels de forêts stables ont été retenus en s’appuyant sur la classification ESA- CCI (voir Section 2.3.1). 87% des pixels écartés lors de cette étape l’étaient déjà à la suite du test de Zeileis. La surface restante à la fin de cette étape est de 911 km2,(911 pixels de 1km2) soit 0.1% de la surface totale française. Durant la période d’étude en France, 77.7% des pixels ont été détectés comme n’étant pas des zones forestières stables et 22.3% comme étant des zones forestières stables. Les forêts stables ne possédant pas de tendance significative en albédo représentent 21.9% (20.7%) du couvert forestier français, lorsqu’une p-value de 0.01 (0.05) est considérée dans le test de MK.

La Figure III-6(b) met en évidence les 911 km2 de pixels qui ont montré une tendance significative en albédo alors qu’aucune modification brutale du couvert forestier n’a été détectée (Type 3). Comme l’on peut le voir Figure III-6(b), les pixels affectés sont dispersés dans toutes les forêts françaises, mais trois zones forestières, situées dans le Sud-Ouest de la France, le sont plus densément.

Il est intéressant de noter que sur ces forêts stables l’albédo présente très souvent une tendance dans le domaine du visible (VIS) mais pas dans le domaine du proche infrarouge (NIR). Seul, 10.2% des forêts stables montrant des tendances dans albédo VIS ont également montré des tendances dans l’albédo NIR. Ces pixels de forêt présentant une double tendance sont dispersés sur la France sans schéma de distribution particulier.

Figure III-6: Zones affectées par une tendance en albédo visible estival entre 2001 et 2013 après (a) avoir éliminé les couverts végétalisés non stables (« Etape 2 » de l’EXP1 sur la Figure III-2) et (b) avoir éliminé les zones agricoles en sus des zones non stables (« Etape 3 » de l’EXP1 sur la Figure III-2). Les rectangles rouges mettent en évidence les trois zones les plus densément affectées. Les points bleus représentent les tendances à la diminution de l’albédo et les points rouges représentent les tendances à l’augmentation de l’albédo.