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Les conséquences de la pollution atmosphérique sur le massif forestier de Roumare (Seine-Maritime) : -
Application de la télédétection aérienne par photographie infra-rouge à l’étude du massif
Bernard Boullard, Ghislain Larcher
To cite this version:
Bernard Boullard, Ghislain Larcher. Les conséquences de la pollution atmosphérique sur le massif forestier de Roumare (Seine-Maritime) : - Application de la télédétection aérienne par photographie infra-rouge à l’étude du massif. Revue forestière française, AgroParisTech, 1974, 26 (5), pp.347-353.
�10.4267/2042/20848�. �hal-03395815�
LES CONSÉQUENCES DE LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE SUR LE MASSIF FORESTIER DE ROUMARE (SEINE MARITIME)
IIIIEIMIIIIIIMIMBEMEIMIMMOMMIl .
B . BOULLARD - G . LARCHER Class . Oxford 425.1 (44 - HAUTE NORMANDIE)Les effets des pollutions atmosphériques sur la forêt et le rôle indicateur que peuvent jouer la forêt et ses éléments vis-à-vis de ces pollutions sont relativement bien connus.
Mais il est utile de préciser ces connaissances, de mesurer plus précisément les effets, en particulier les cartographier, afin de pouvoir lutter plus efficacement pour la sauvegarde de la forêt.
11 y a peu de zones en France aussi polluées que la région rouennaise, et la forêt domaniale de Roumare est une des forêts françaises /es plus particulièrement menacées.
Aussi, sommes-nous heureux de présenter à nos lecteurs deux études menées paral- lèlement, avec des méthodes différentes, sur cette forêt . Elles ont plus pour ambition de mettre au point /es techniques d'étude de la pollution atmosphérique en forêt que d'analyser les mécanismes et les conséquences de celle-ci et de proposer des remè-
des . Mais elles ne sont évidemment que le début d'une lutte pour la préservation de nos espaces forestiers .
N .D .L .R.
APPLICATION A L'ÉTUDE DU MASSIF DE LA TÉLÉDÉTECTION AÉRIENNE PAR PHOTOGRAPHIE INFRA-ROUGE
(voir la planche en couleurs hors-texte jointe à l'article)
GÉNÉRALITÉS (1)
Située dans le premier méandre en aval de Rouen cette forêt, d'une superficie de 4 050 ha environ, colonise un plateau qui s'abaisse régulièrement du nord au sud jus- qu'aux plaines de bord de Seine (altitudes comprises entre 140 m et 20 m) et se termine en falaise (ou pentes fortes) vers l'est . Quelques vallons animent le paysage à l'ouest et à l'est . En amont la plaine alluviale est complètement urbanisée et indus- trialisée . Le site est fermé au nord et au nord-ouest par une demi-auréole de collines autrefois couvertes de forêts dont il ne reste que la Forêt Verte et le massif de Roumare . Celui-ci domine donc la ' cuvette aux fumées ».
(1) Cf . « Notice sur la Foret de Roumare ., 2 pages, O .N .F ., Dir. Rég, de Normandie.
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B . BOULLARD -G . LARCHER
Carte n^ t
ASPECT TOPOGRAPHIQUE DU SITE
Des alluvions diluviennes (sables, graviers, argile à silex) recouvrent le substratum de craie sénonienne . Hélas, par suite de coupes abusives, le sol d'origine, trop sou- vent et trop longtemps exposé aux funestes effets du lessivage, s'est lentement mais sûrement dégradé sur de vastes aires ; il en est résulté la formation de sols podzoliques . Actuellement les essences feuillues (avec dominance du hêtre et du chêne traités en futaies et en taillis sous futaie) occupent environ 1 850 ha, cepen- dant que le pin sylvestre domine très largement au sein des peuplements résineux, qui s'étendent sur 2 000 ha . Les directives d'aménagement du massif invitent à maintenir ou à réimplanter le hêtre et à substituer le douglas ou le laricio, moins dégradants, au pin sylvestre si généreusement introduit.
Le climat joue également un grand rôle . En effet, si les vents dominants sont en majorité de direction sud ou sud-ouest (et cela devrait créer les pires ennuis au niveau de la vieille ville s'ils n'étaient assez forts pour entraîner les effluents plus loin (2), il y a occasionnellement des vents d'est qui poussent les fumées vers Rou- mare . Ils sont en général plus violents et, par là même, plus redoutables pour le massif sur lequel ils laissent stagner les effluents qu'ils y ont entraînés.
Occupant une position aussi inconfortable on comprend que la forêt souffre fort, à un point tel que des spécialistes japonais en tournée en France y sont venus consta-
La pollution atmosphérique en forêt de Roumare
ter les plus flagrantes attaques qui soient . Le SO 2 et les composés fluorés sont les plus marquants des effluents néfastes.
En l'état actuel des choses la situation phytosanitaire réelle du massif demeure ignorée de beaucoup, elle inquiète un petit nombre et n'alarme guère que les fores- tiers et les biologistes qui le gèrent ou l'étudient grâce à l'aide financière de quel- ques organismes publics sensibilisés également par ce problème.
Plusieurs études ont déjà été effectuées sur ce massif, nous en citerons quelques- unes.
Au cours des dernières années l'Ingénieur général Bossavy (1970 entre autres) y a effectué quelques tournées.
Depuis 1971 de minutieuses enquêtes à pied ont été réalisées sous la direction de l'un de nous (Boullard, 1971, 1972, 1973) afin de mieux cerner l'ampleur des méfaits des effluents, dans le cadre des activités du Laboratoire de biologie végétale de l'Université de Rouen.
En 1973 et 1974 a été conduite une très sérieuse étude sous la responsabilité de N . Décourt, du Centre national de recherches forestières . Un premier mémoire rédigé par Aureau (1974) donne une excellente idée des efforts déployés pour mieux estimer l'importance des dégâts.
Depuis juin 1973, nous avons entrepris de compléter les données acquises « au niveau du sol » en utilisant la télédétection aérienne par photographie infrarouge.
L'intérêt de ces travaux est double
— ils correspondent aux caractères bien spéciaux du site et à l'urgence et la nécessité d'un travail complémentaire d'une autre nature et à une autre échelle sur
le massif de Roumare ;
— d'autre part il est permis de penser avec les chercheurs étrangers (notam- ment Heller et Kenneweg, 1971) que, d'année en année, le recours à la fausse-cou- leur sera de plus en plus utile pour le recensement des dépérissements forestiers, spécialement aux abords des grandes cités industrielles.
C'est pourquoi nous nous sommes vu confier par la Mission interministérielle pour l'Environnement un contrat de recherches axées sur l'application de cette technique nouvelle.
LA TECHNIQUE FAUSSES COULEURS
C'est un procédé d'investigation basé sur le fait qu'il existe des films sensibles au rayonnement proche infrarouge pour lequel les végétaux sains ont un fort coefficient de réflexion.
Propriétés du film
Pour un film inversible normal les trois couches de pigments sont sensibles au bleu, au vert et au rouge et, sur la diapositive, on restitue les couleurs « naturelles » du sujet photographié . Pour un film inversible Ektachrome infrarouge, elles sont sensibles au vert, au rouge et à l'infrarouge proche et le rendu des couleurs est volontairement « faussé » (et même inattendu à première vue comme le lecteur peut en juger sur les photographies jointes) . Le rayonnement bleu est éliminé à la prise
de vue par un filtre jaune Wratten n" 12 . 349
B. BOULLARD - G . LARGUER
Si un sujet réfléchit beaucoup plus d'infrarouge (auquel l'eeil et les pellicules norma- les sont insensibles) que de rayonnement visible, il paraîtra rouge sur les photos.
Un objet qui réfléchit de la même façon tous les rayonnements paraîtra blanc sur la photo fausses-couleurs ; ce peut être le cas d'un mur blanc ou d'un feuillage jauni.
Au contraire, un objet qui ne réfléchit pas l'infrarouge paraîtra « froid » pour le film et sera traduit en bleu ou en vert.
Propriétés des végétaux vis-à-vis du rayonnement solaire
Les végétaux supérieurs ont un fort coefficient de réflexion dans la partie proche infrarouge du spectre du rayonnement envoyé par le soleil . Des données d'analyses spectrophotométriques indiquent (I .U .F .R .O ., 1971, p . 37) que la plupart des Angio- spermes (et donc les feuillus de nos forêts) ont dans l'infrarouge (longueurs d'onde de 0,7 à 0,9 p.) un coefficient de réflexion environ cinq fois plus élevé que dans la portion visible du spectre (longueurs d'onde de 0,4 à 0,7 s.) . En conséquence les feuillages caducs sains paraissent rouges ou magenta sur film infrarouge.
Les Gymnospermes (nos résineux) réfléchissent environ quatre fois plus d'énergie dans l'infrarouge que dans la partie visible du spectre mais, du fait des caractères morphologiques et anatomiques de leurs aiguilles, ils réfléchissent dans le visible moins d'énergie que les feuillus . Cela se traduira sur les photographies en fausses- couleurs, dont nous donnons un exemple, par des teintes plus sombres, dans la gamme des pourpres et des lie-de-vin.
Pour les végétaux malades les coefficients de réflexion dans l'infrarouge varient beaucoup
— soit à cause du jaunissement, de la décoloration ou de la mort des feuilles et des pseudophylles, quelles qu'en soient les causes,
— soit parce que les frondaisons sont partiellement victimes d'agents défoliants ou même que les feuilles font totalement défaut.
De ce fait, par exemple,
— un feuillage jauni paraîtra blanc,
— un feuillage mort ou une litière seront verts,
— un arbre dont le feuillage a partiellement disparu et qui laisse passer le rayonnement jusqu'aux branches ou au sol qui l'absorbent paraîtra bleu.
Naturellement, dans les peuplements en cours de dépérissement, comme ceux que nous évoquerons plus bas, tous les états intermédiaires existent : une gamme éten- due de couleurs leur correspond.
PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL
Il faut, pour interpréter correctement les teintes, que l'épaisseur d'atmosphère tra- versée soit identique pour tous les végétaux photographiés et qu'en outre ils soient vus et éclairés sous la même incidence.
Les photos seront donc prises, en principe, à la verticale, vers le milieu de la journée.
Les conditions météorologiques doivent être exceptionnellement bonnes : absence de nuages et de brume . En effet les portions de forêt photographiées à l'ombre des nuages paraissent uniformément sombres et les clichés sont inexploitables . La
La pollution atmosphériqueen foret de Roumare
contrastes, et cela d'autant plus que l'épaisseur d'atmosphère traversée est gran- de : il est alors impossible d'effectuer de bonnes prises de vues de couverture, à 1 000 m d'altitude par exemple, comme nous l'avons constaté lors de la mission du 4 juin 1974.
La saison la plus favorable aux prises de vues est la fin du printemps - début de l'été . C'est le moment où l'activité physiologique des végétaux est la plus grande et le coefficient de réflexion infrarouge maximal . De plus on évite les teintes équivo- ques automnales des pigments foliaires successivement démasqués qui peuvent nuire à l'observation d'un dépérissement en cours.
Nous avons préféré l'hélicoptère à l'avion comme plate-forme de prises de vues . Sa maniabilité et la possibilité de manoeuvrer à vitesse réduite permettent l'emploi d'un matériel photographique léger et un « cadrage sur mesures » des sites que l'on désire étudier . Nous avons utilisé des appareils Reflex 24 x 36 mm . A une altitude de 350 m, avec un objectif de 50 mm de focale, on obtient des clichés à partir desquels l'observa- tion arbre par arbre est très aisée.
RÉSULTATS
Pour illustrer les résultats obtenus nous commenterons deux clichés en couleurs dont la planche hors-texte est jointe à l'article.
Photo n° 1 - Zone de feuillus malades . Parcelles 260 et 263 (3).
Ce peuplement constitué uniquement de feuillus est situé à proximité de la lisière est de la forêt, sensiblement à la hauteur de la centrale E .D .F . de Dieppedalle.
Il nous fournit un exemple de la gamme étendue des tons que l'on obtient en fausses- couleurs pour des feuillus en mauvais état (mission du 30 juin 1973).
Hêtres ou chênes dominants, bouleaux ou charmes épars sur un fond de fougère- aigle, sont tous malmenés . Pour certains sujets l'issue fatale est à redouter à brève échéance . Tandis que les hêtres et les bouleaux, situés principalement à gauche du sentier, souffrent essentiellement d'attaques de polluants soufrés et fluorés (respon- sables de nécroses internerviaires et marginales reconnues lors des enquêtes à pied), les chênes, en majorité à droite du sentier, sont plutôt victimes d'insectes défoliateurs (Tortrix viridana, Euproctis chrysorrhaea, Hybernica defoliaria, Operophte- ra brumata) ; on distingue à leur couleur bleue les sujets presque totalement défo- liés, moribonds ou morts.
Une nouvelle mission réalisée le 4 juin 1974 nous a permis de constater la funeste progression des méfaits . Les tons bleus et bleu-vert dominent manifestement sur ces clichés plus récents . Ces changements de teintes les plus spectaculaires affec- tent naturellement les sujets qui, à la faveur d'une mission de fin d'été (12 septembre 1973) s'étaient révélés prématurément jaunis.
Photo n° 2 - Zone résineuse . Parcelles 276 et 300 en bordure de la route au Loup.
Ce site a été choisi parce qu'y coexistent trois essences résineuses plus ou moins
(3) Dans les peuplements de la photo n° 2 on a trouvé :
— dans les feuilles de hêtre : 415 ppm de fluor et 2,3 °/, w, de soufre (moyenne de deux échantillons).
— dans les feuilles de chêne : 233 ppm de fluor et 1,7 de soufre.
Ces quantités rapportées au poids sec de feuilles, sont très supérieures notamment pour le fluor à celles mesurées dans les zones moins polluées de la forêt.
On ne dispose pas encore de résultats d'analyses pour la photo n o 1.
(Ces données proviennent de l'étude réalisée au sol par le Centre national de recherches forestières .)
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B.BOULLARD -G . LARCHER
malmenées : Picea abies (Epicéa commun) nettement dominant, Pinus pinaster (Pin maritime), Pinus silvestris (Pin sylvestre) en mélange et en jeune peuplement pur.
Le sol, en partie nu au-dessous de la route au Loup, apparaît, comme elle, en vert très pâle . Le tapis de fougère-aigle qui envahit tous les peuplements est magenta rosé.
Dans la parcelle 300, en bas et à gauche de la photo, de jeunes pins sylvestres, pratiquement sains, de 5 m de hauteur environ, forment une masse pourpre foncé.
Dans le peuplement mélangé, parcelle 276, les résineux déjà morts sont verts ou bleu-vert . Un certain nombre d'épicéas non encore malmenés sont reconnaissables à leur cime étoilée, de teinte lie-de-vin . D'autres, par contre, vers la droite du cliché, vus sous un angle inférieur à 90°, sont des exemples de dépérissement limité, pour le moment, aux verticilles supérieurs dont la couleur verte contraste avec les frondaisons inférieures pourpre lie-de-vin.
Les pins maritimes sont reconnaissables à leur tête grumeleuse . Leur teinte turquoise sur le cliché est sans doute en relation avec la disposition de leurs pseudophylles, mais il n'est pas impossible qu'un début de dépérissement y contribue.
A proximité de la route au Loup quelques feuillus (petits bouleaux, hêtres et chênes en assez bon état) se distinguent des résineux par leurs teintes rouge plus ou moins intense, voisines de celle des fougères.
DISCUSSION
Pour obtenir des clichés à une échelle compatible avec l'enquête à pied, il nous semble que l'hélicoptère s'impose.
Pour être certain de leur qualité, nous n'avons voulu opérer que dans des conditions météorologiques presque parfaites, rarement réalisées en climat normand, ce qui rend ce facteur extrêmement contraignant.
L'une des difficultés de la technique photographique utilisée est d'obtenir d'un film à l'autre des teintes fiables . En conséquence tous les travaux sont effectués par le même laboratoire afin d'avoir la garantie, autant que possible, que les films sont développés toujours dans les mêmes conditions.
Pour obtenir de bonnes reproductions sur papier (30 X 40 cm) il est préférable de passer par un négatif intermédiaire de grandes dimensions qui sert à toutes les duplications ultérieures.
C'est pour les résineux que l'interprétation est la plus simple, tout au moins pour les parcelles que nous avons étudiées . Le résultat final se ramène au recensement des sujets moribonds ou morts (en vert ou bleu-vert) au milieu de sujets apparem- ment sains (pourpre foncé à lie-de-vin) pour les épicéas et les pins sylvestres.
Pour les feuillus, nous nous limiterons, bien que la palette soit très riche aux correspondances suivantes :
1. cime magenta rosé ou rouge : sujet sain (il n'y en a pas sur le cliché montré en exemple) ;
2. cime blanche ou rose pâle : sujet dont les feuilles sont décolorées, jaunies ou commencent à se nécroser ;
3. cime mauve, lilas, violacé clair : sujet malade ;
4. toute tendance au bleu indique un sujet très malade et/ou défolié ; 5. cime bleu-vert : sujet mourant ou mort.
L'enquête à pied est indispensable pour établir le catalogue des signatures spectra-
La pollution atmosphérique en forêt de Roumare
L'observation des nécroses sur les feuilles et celles de végétaux-tests de leur cortège, les analyses d'atmosphère et l'étude des vents, les analyses foliaires et la prise en considération d'autres indices biologiques (Aureau, 1974) permettront de déterminer avec certitude la cause du dépérissement observé.
CONCLUSION
Bien que la technique fausses-couleurs ne permette pas d'indiquer la nature des agents dégradants, elle se révèle intéressante et même indispensable à l'étude des peuplements forestiers pour :
— recenser les surfaces enrésinées ou feuillues ;
— détecter précocement un début de dépérissement, souvent indiscernable en couleurs naturelles et peu ou pas visible à pied ;
— apprécier l'ampleur d'une attaque déjà décelée et éventuellement déterminer le seuil critique d'un dépérissement fatal à plus ou moins long terme.
Cette technique, de plus en plus utilisée, devrait rendre de grands services aux res- ponsables de la protection de l'environnement et de la conservation de notre pré- cieux patrimoine forestier en tirant le signal d'alarme suffisamment tôt pour qu'ils puissent entreprendre des actions efficaces.
Bernard BOULLARD Professeur
Laboratoire de Biologie végétale
Ghislain LARCHER Maitre-Assistant Laboratoire d'optique cohérente de M ,, a le Professeur Rousseau
FACULTÉ DES SCIENCES DE ROUEN 76130 MONT-SAINT-AIGNAN
ESSAI DE CARTOGRAPHIE DE LA POLLUTION
A L'AIDE DES ÉPIPHYTES
Cherchant à cartographier la pollution atmosphérique et ses conséquences sur la végétation en forêt domaniale de Roumare, le Centre national de recherches fores-
tières a mené, fin 1973, un inventaire systématique : en chaque point des critères botaniques, dendrométriques, morphologiques et technologiques ont été notés, des échantillons permettant des analyses dendrochronologiques et chimiques ont été
prélevés .
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