Les perturbations climatiques et leurs incidences possibles sur l'ecosystème forestier de la Mahouna Guelma

(1)

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Républiq Ministère d Unive Facult Dépar 16/DS/2016 O/2016

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(2)

Remerciements

De prime abord, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance et mes vifs remerciements à mon professeur Djamel ALATOU pour l’opportunité qu’il m’a offerte de travailler avec lui. La très haute qualité scientifique de son encadrement, sa convivialité et son enthousiasme ont été déterminants dans l’aboutissement de cette thèse.

Je remercie Monsieur le professeur Mohamed El Habib Benderradji, pour avoir accepté de présider le jury de soutenance, tout le plaisir est pour moi ; je le remercie aussi pour son disponibilité.

Je suis également très honoré que Monsieur Kamel Eddine BAZRI ait accepté de juger et de siéger dans le jury de ma thèse. Qu’il trouve ici le témoignage de ma reconnaissance et de ma respectueuse gratitude.

Mes vifs remerciements aussi à Messieurs les professeurs Rachid GHARZOULI et Mohamed FENNI que je respecte beaucoup ; le destin a voulu qu’ils me fassent l’honneur d’être présents dans le jury de ma thèse.

Je tiens également à remercier monsieur Khellaf REBBAS d’avoir accepté de prendre part au jury de soutenance, ses remarques et conseils me seront profitables.

Je ne pourrais remercier jamais assez Madame Christiane WEBER, directeur du Laboratoire Image, Ville, Environnement à la Faculté de géographie et d'Aménagement, université de Strasbourg et Monsieur Aziz SERRADJ qui m’a ouvert ses bras pour m’accueillir dans le Laboratoire et qui a mis à ma disposition l’ensemble des données images satellitaires. Il a bien m’encadrer durant mon stage. Je le remercie très vivement.

Mes remerciements vont également au personnel de service des forêts de Guelma notamment ; Mr Houcine HADJAJ (chef de circonscription des forêts de Guelma), pour son accueil chaleureux (véhicules et documentations), sa collaboration et pour nous avoir facilité la tâche durant l’expérimentation et Mr

Kamel GOUAREF (subdivisionnaire des forêts de Guelma) pour son aide et ces

conseils scientifiques sur le terrain.

Je tiens à exprimer toute ma gratitude à ma famille surtout mes parents et mon mari pour leur aide, conseils, soutien et leur confiance tout au long de ce travail.

Enfin, je veux aussi remercier tous mes amis (es) qui m'ont aidé, soutenu et supporté tout au long de ce travail. Je tiens enfin à remercier très chaleureusement tous ceux qui ont patiemment relu ce travail et m'ont aidé à le finaliser.

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Dédicace

Je dédie cette thèse à : Mes très chers parents

Mon très cher époux Missaoui Khaled et ma chère fille Alaa Errahmene Mes très chers frères et sœurs

La mémoire de mes beaux Parents Mes beaux frères et belles soeurs

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ABREVIATIONS Ca+ +: Calcium Ch : Chaméphyte CH4: Méthane CO2: Dioxyde de carbone CV: Coefficient de variation G e : Géophyte

GES : Gaz à effet de serre HCl : Acide chlorhydrique H e : Hémicryptophyte IP : Indice pluviométrique K+ : Potasium

MNA: Modèle numérique d’altitude MNT: Modèle numérique de terrain Mg+ + : Magnésium

M.O.: Matière organique

M.O.F.: Matière organique fraîche Na+ : Sodium

NDVI : Indice de végétation normalisé N2O : L’oxyde de diazote

Pe : Pluviosi té estivale pH : Potentiel hydrogène Ph. : Phanérophyte PIR : Proche infra-rouge R : Rouge

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TM : Thematic Mapper

TST: Température de la surface de la terre

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LISTE DES FIGURES, DES TABLEAUX ET DES PHOTOS

N° Liste des figures Pages

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 1 0 - 1 1 - 1 2 - 1 3 - 1 4 - 1 5 - 1 6 - 1 7 - 1 8 - 1 9 - 2 0 - 2 1 - 2 2 - 2 3 - 2 4 - 2 5 - 2 6 - 2 7 - 2 8 - 2 9 - 3 0 - 3 1 - 3 2 - 3 3 - 3 4 - 3 5 - T a b l e a u s c h é m a t i q u e d e l a v é g é t a t i o n d a n s l e H a u t - A t l a s m a r o c a i n ( o r i g i n a l ) . L e r e c t a n g l e e n t i r e t s r e p r é s e n t e l ' a i r e é c o l o g i q u e a s s e z l a r g e d e Q u e r c u s i l e x … … … . . . S c h é m a r e p r é s e n t a n t l e s c o m p o s a n t e s d u s y s t è m e c l i m a t i q u e m o n d i a l ( G I E C , 2 0 0 7 ) q u i j o u e n t u n r ô l e d a n s l e c h a n g e m e n t c l i m a t i q u e à l ’ é c h e l l e s é c u l a i r e ( g r a s ) , a v e c l e u r s p r o c e s s u s e t i n t e r a c t i o n s ( p e t i t e s f l è c h e s ) e t c e r t a i n s é l é m e n t s p o u v a n t v a r i e r ( g r o s s e s f l è c h e s ) … … … . E c a r t s à l a t e m p é r a t u r e m o y e n n e à l a s u r f a c e d u g l o b e , c l a s s é s p a r o r d r e d é c r o i s s a n t , d e p u i s 1 8 5 0 j u s q u ’ a u 2 0 0 8 ( O M M , 2 0 0 8 d ’ a p r è s l e j e u d e d o n n é e s d e r é f é r e n c e H a d C R U T 9 ; B r o h a n e t a l . , 2 0 0 6 ) … … … . . . T e n d a n c e s l i n é a i r e s d e s t e m p é r a t u r e s a n n u e l l e s e n t r e 1 9 0 1 e t 2 0 0 5 ( ° C p a r s i è c l e ) e t e n t r e 1 9 7 9 - 2 0 0 5 ( ° C p a r d é c e n n i e s ; S o l o m o n e t a l . , 2 0 0 7 ) … … … . P r é c i p i t a t i o n m o y e n n e s g l o b a l e s p o u r l a p é r i o d e 1 9 0 1 - 2 0 0 0 ( é l a b o r a t i o n p r o p r e à p a r t i r d e d o n n é e s d e M i t c h e l l e t a l . , 2 0 0 3 … … … E m i s s i o n s m o n d i a l e s d e g a z à e f f e t d e s e r r e a n t h r o p i q u e s ( a : E m i s s i o n s a n n u e l l e s d e G E S a n t h r o p i q u e s d a n s l e m o n d e e n t r e 1 9 7 0 e t 2 0 0 4 , b : P a r t s r e s p e c t i v e s d e s d i f f é r e n t s G E S a n t h r o p i q u e s d a n s l e s é m i s s i o n s t o t a l e s d e 2 0 0 4 , e n é q u i v a l e n t C O2 e t c : C o n t r i b u t i o n d e s d i f f é r e n t s s e c t e u r s a u x é m i s s i o n s t o t a l e s d e G E S a n t h r o p i q u e s e n 2 0 0 4 , e n é q u i v a l e n t - C O2 ( l a f o r e s t e r i e i n c l u t l e d é b o i s e m e n t ) ( G I E C , 2 0 0 7 ) … … … P r é v i s i o n s ( 2 0 0 0 - 2 0 5 0 ) d e s p e r t e s e n e s p è c e s d e p l a n t e s à l ’ é c h e l l e m o n d i a l e ( k i r k u p , 2 0 0 1 ) … … … . . S c h é m a s i m p l i f i é d e s p r i n c i p e s d e l a t é l é d é t e c t i o n … … … S i t u a t i o n d e l a w i l a y a d e G u e l m a s u r u n f o n d t o p o g r a p h i q u e … … … . . … … … A s p e c t g é o l o g i q u e d e l a z o n e d ’ é t u d e … … … … . … … … . . . C a r t e d e s l i m i t e s a d m i n i s t r a v e s « c o m m u n e d e B e n d j e r r a h » s u r f o n d t o p o g r a p h i q u e . . V a r i a t i o n m o y e n n e m e n s u e l l e d e s p r é c i p i t a t i o n s e n t r e l a p é r i o d e 1 9 8 6 e t 2 0 1 5 … … … V a r i a t i o n d e s p r é c i p i t a t i o n s d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) p o u r l a p é r i o d e 1 9 8 6 -2 0 1 0 … … … E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m o y e n n e s d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … . . A m p l i t u d e t h e r m i q u e d e l a r é g i o n d e G u e l m a p o u r l a p é r i o d e ( 1 9 8 6 - 2 0 1 5 ) … … … . V a r i a t i o n m o y e n n e d e l ’ h u m i d i t é d e l a s t a t i o n d e B e l k h i e r … … … . D i a g r a m m e o m b r o t h e r m i q u e d e B a g n o u l s e t G a u s s e n p o u r l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 d e l a s t a t i o n d e B e l k e i r … … … L o c a l i s a t i o n d e l a z o n e d ’ é t u d e s u r i m a g e d e L a n d s a t E T M ( 2 0 0 0 ) c o m p o s i t i o n v r a i e c o u l e u r ( B a n d e s : 3 + 2 + 1 ) … … … . . R é p a r t i t i o n d e s s t r a t e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … R i c h e s s e d e s e s p è c e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a s e l o n l e s f a m i l l e s b o t a n i q u e s S p e c t r e b i o l o g i q u e d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … . . . S p e c t r e c h o r o l o g i q u e d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . . . V a r i a t i o n d u r é g i m e s a i s o n n i e r d e s p r é c i p i t a t i o n s d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) p o u r l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … . . . L ’ i n d i c e p l u v i o m é t r i q u e s a i s o n n i e r d e l a q u a n t i t é d e s p l u i e s d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 -2 0 1 5 … … … L ’ i n d i c e p l u v i o m é t r i q u e a n n u e l d e l a q u a n t i t é d e s p l u i e s d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … . . . E v o l u t i o n d e s p r é c i p i t a t i o n s j o u r n a l i è r e s s a i s o n n i è r e s d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) p o u r l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … … . . . E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m a x i m a l e s m o y e n n e s m e n s u e l l e s p o u r l e s q u a t r e s a i s o n s d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … . E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m i n i m a l e s m o y e n n e s m e n s u e l l e s p o u r l e s q u a t r e s a i s o n s d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … . E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m o y e n n e s m i n i m a l e s e t m a x i m a l e s j o u r n a l i è r e s d u r a n t l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … … . . E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m a x i m a l e s j o u r n a l i è r e s p o u r l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … … . E v o l u t i o n d e s t e m p é r a t u r e s m i n i m a l e s j o u r n a l i è r e s p o u r l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … … . C u m u l t h e r m i q u e m e n s u e l d a n s l a r é g i o n d e G u e l m a ( 2 0 0 0 - 2 0 1 0 ) … … … . C u m u l t h e r m i q u e a n n u e l d a n s l a r é g i o n d e G u e l m a ( 2 0 0 0 - 2 0 1 0 ) … … … S p e c t r e t h e r m i q u e m o y e n s a i s o n n i e r d a n s l a r é g i o n d e G u e l m a ( 2 0 0 0 - 2 0 1 0 ) … … … … . . E v o l u t i o n d e s c u m u l s t h e r m i q u e s s a i s o n i e r s d a n s l a r é g i o n d e G u e l m a ( 2 0 0 0 - 2 0 1 0 ) … . 1 0 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 8 2 0 2 4 2 7 2 9 3 1 3 1 3 3 3 4 3 5 3 7 4 9 5 0 5 1 5 2 5 3 6 7 7 0 7 1 7 2 7 5 7 6 7 7 7 9 8 1 8 2 8 3 8 3 8 4

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4 0 - 4 1 - 4 2 - 4 3 - 4 4 - 4 5 - 4 6 - 4 7 - 4 8 - 4 9 - 5 0 - 5 1 - 5 2 - 5 3 - 5 4 - 5 5 - 5 6 - 5 7 - 5 8 - 5 9 - 6 0 - 6 1 - 6 2 - 6 3 - 6 4 -I n t e n s i t é d u s t r e s s à l a c h a l e u r d u r a n t l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … … T e n d a n c e s d u n o m b r e d e j o u r s d u s t r e s s à l a c h a l e u r d u r a n t l a p é r i o d e 2 0 0 0 - 2 0 1 0 … … L a s é c h e r e s s e e s t i v a l e d ’ E m b e r g e r d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 8 6 - 2 0 1 5 … … … C o m p o s i t i o n s c o l o r é e s d e s b a n d e s 5 - 4 - 3 d e s i m a g e s L A N D S A T d e 1 9 8 7 … … … . C o m p o s i t i o n s c o l o r é e s d e s b a n d e s 5 - 4 - 3 d e s i m a g e s L A N D S A T d e 1 9 9 9 … … … . C o m p o s i t i o n s c o l o r é e s d e s b a n d e s 6 - 5 - 4 d e s i m a g e s L A N D S A T d e 2 0 1 3 … … … . F o r m a t i o n s v é g é t a l e s ( % ) d a n s l e m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a d e l a p é r i o d e d e 1 9 8 7 à 2 0 1 3 … … … . . C a r t e h y p s o m é t r i q u e d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . . . S u p e r f i c i e d e s c l a s s e s a l t i t u d i n a l e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . C a r t e d e s c l a s s e s d e s p e n t e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . C l a s s e s d e s p e n t e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . . C a r t e d e s c l a s s e s d e s e x p o s i t i o n s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … C l a s s e s d e s e x p o s i t i o n s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . V i s u a l i s a t i o n d u n é o c a n a l « N D V I » d e s i m a g e s L A N D S A T d u m o i s d e j u i l l e t p o u r l e s a n n é e s : 1 9 8 7 ( a ) , 1 9 9 5 ( b ) , 1 9 9 9 ( c ) , 2 0 0 0 ( d ) 2 0 0 3 ( e ) e t 2 0 1 5 ( f ) … … … . . V i s u a l i s a t i o n d u n é o c a n a l « N D V I » d e s i m a g e s L A N D S A T d u m o i s d e d é c e m b r e p o u r l e s a n n é e s : 1 9 8 7 ( a ) , 2 0 0 0 ( b ) , 2 0 0 2 ( c ) e t 2 0 1 5 ( d ) … … … C o m p o r t e m e n t d u N D V I d e s m ê m e s p l a c e t t e s p o u r d i v e r s c a t é g o r i e s d e v é g é t a t i o n … . . C a r t e d e l a r é p a r t i t i o n s p a t i a l e d e s t e m p é r a t u r e s d e l a s u r f a c e d u s o l l e 1 9 m a i 2 0 0 3 . . V a r i a t i o n d e s v a l e u r s m a x i m a l e s d e N D V I … … … C o r r é l a t i o n e n t r e l e s v a l e u r s m a x i m a l e s d e l ’ N D V I d u p r i n t e m p s e t l ’ i n d i c e p l u v i o m é t r i q u e p r i n t a n i è r e … … … C o r r é l a t i o n e n t r e l e s v a l e u r s m a x i m a l e s d e l ’ N D V I d e l a s a i s o n e s t i v a l e e t l ’ i n d i c e p l u v i o m é t r i q u e a n n u e l … … … C o m p a r a i s o n e n t r e N D V I d e s g r o u p e m e n t s v é g é t a u x e t l ’ i n t e n s i t é d u s t r e s s a u f r o i d … C o m p a r a i s o n e n t r e N D V I d e s g r o u p e m e n t s v é g é t a u x e t l ’ i n t e n s i t é d u s t r e s s à l a c h a l e u r … … … . . R é p a r t i t i o n d u c h e p t e l a u n i v e a u d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … . S u p e r f i c i e s i n c e n d i é e s d u r a n t l a p é r i o d e 1 9 9 8 à 2 0 1 4 d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … S u p e r f i c i e s i n c e n d i é e s d e s t y p e s d e f o r m a t i o n s v é g é t a l e s d u m a s s i f f o r e s t i e r d e l a M a h o u n a … … … 8 9 9 0 9 1 9 2 9 3 9 4 9 6 9 7 9 8 9 9 1 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 4 1 0 5 1 0 7 1 0 8 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 2 1 1 3 1 1 5 1 1 6 1 1 7

N° Liste des Tableaux Pages

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 1 0 - 1 1 - L e s é t a g e s d e l a v é g é t a t i o n s e l o n Q u é z e l , O z e n d a e t R i v a s - M a r t i n e z ( R i v a s - M a r t i n e z , 1 9 8 1 ) … … … . . T e m p é r a t u r e s m o y e n n e s m e n s u e l l e s m i n i m a l e s ( m ) , m a x i m a l e s ( M ) , m o y e n n e ( M + m / 2 ) e t a m p l i t u d e t h e r m i q u e ( M m ) d e l a s t a t i o n d e B e l k h e i r ( G u e l m a ) ( 1 9 8 6 -2 0 1 5 ) … … … . . M o y e n n e m e n s u e l l e d e l a v i t e s s e d e s v e n t s e n m / s e t d e s j o u r s d e s i r o c c o d e l a s t a t i o n d e B e l k h i e r ( p é r i o d e 1 9 9 4 - 2 0 0 8 ) … … … R é s u l t a t s d ’ a n a l y s e s p h y s i c o - c h i m i q u e s d u p r o f i l 0 1 … … … . R é s u l t a t s d ’ a n a l y s e s p h y s i c o - c h i m i q u e s d u p r o f i l 0 2 … … … . R é s u l t a t s d ’ a n a l y s e s p h y s i c o - c h i m i q u e s d u p r o f i l 0 3 … … … . R é s u l t a t s d ’ a n a l y s e s p h y s i c o - c h i m i q u e s d u p r o f i l 0 4 … … … . R é s u l t a t s d e l ’ é t u d e s t a t i s t i q u e d e s c r i p t i v e d e s p r é c i p i t a t i o n s s a i s o n n i è r e s d e l a r é g i o n d e G u e l m a … … … T e s t - t d e S t u d e n t p o u r l e s s a i s o n s … … … . . M a t r i c e d e c o r r é l a t i o n ( P e a r s o n ) … … … . M a t r i c e d e c o r r é l a t i o n ( P e a r s o n ) … … … . 8 3 2 3 5 5 5 5 8 6 1 6 4 6 8 6 9 7 3 8 4

N° Liste des Photos Pages

1 - 2 - 3 - 4 - P r o f i l p é d o l o g i q u e d a n s l a f o r ê t d u c h ê n e l i è g e … … … . . P r o f i l p é d o l o g i q u e d a n s l a f o r ê t m i x t e d u c h ê n e l i è g e - c h ê n e z é e n … … … P r o f i l p é d o l o g i q u e d a n s l e m a q u i s à c h ê n e l i è g e … … … . P r o f i l p é d o l o g i q u e d a n s l a f o r ê t d u c h ê n e z é e n … … … . . . 5 4 5 7 6 0 6 3

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TABLE DES MATIERES

Introduction générale……… Chapitre 1. Synthèse bibliographique………... 1. Les milieux de montagne………. 1.1. Le climat de montagne………. 1.2. Les écosystèmes de montagne ………. 2. Les changements climatiques………. 2.1. Le climat………. 2.2. Aperçu du changement climatique global………. 2.3. L’effet de serre, cause principale du changement climatique…… 2.4. Impacts observés et projetés du changement climatique………... 2.5. La gestion forestière face aux changements climatiques………… 3. Utilité de la télédétection spatiale dans les études

environnementales ……… 3.1. La télédétection des couverts végétaux………. 3.2. La télédétection de la température de la surface du sol…………. 3.3. Domaines d’application de la télédétection……….. Chapitre 2. Présentation de la zone d’étude ……… 1. Cadre général………. 2. Relief et géologie………. 3. Réseau hydrographique ……….. 4. Limites géographiques de la zone d’étude………. 5. L’aspect climatique de la zone d’étude……… 5.1. Les précipitations……….. 5.2. Les températures ……….. 5.3. L’humidité……… 5.4. Les vents……… 5.5. Synthèse climatique……….. 2.6. Etagement de la végétation ………. Chapitre 3 : Matériel et méthodes……….. 1. Les sources d’information ……….

1 4 4 4 6 10 10 11 15 17 18 19 20 21 22 24 24 25 28 29 30 30 32 34 35 36 39 41 41

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1. Analyse de la végétation de la zone d’étude ……….. 1.1. Les familles botaniques……… 1.2. Le spectre biologique……….. 1.3. Le spectre chorologique……….. 2. Analyses pédologiques ……… 2.1. La forêt dense de chêne liège ………. 2.2. La forêt mixte du Chêne liège-Chêne zéen………. 2.3. Maquis à Chêne liège ………. 2.4. La forêt du Chêne zéen ……… 3. Etude climatique ……….. 3.1. Variation des variables pluviométriques ………. 3.1.1. Le régime pluviométrique saisonnier ……… 3.1.2. L’indice pluviométrique de la période 1986-2015……….. 3.1.3. Analyse des précipitations saisonnières journalière de la

période 2000-2010………. 3.2. Variations thermiques ………. 3.2.1. Variabilité thermique mensuelle au cours des saisons durant la période 1986 à 2015 ……… 3.2.2. Les tendances thermiques des saisons……… 3.2.3. Variabilité des températures maximales et minimales saisonnière de la période 2000-2010………. 3.2.4. Variabilité du cumul thermique de la période 2000-2010…….. 3.2.5. Stress enregistrés durant la période 2000- 2010 ………. 3.3. L’indice de sécheresse estivale d’Emberger-Giacobbe et méditerranéité ………... 4. Etude conjointe du climat et de la végétation de l’écosystème forestier de la Mahouna par télédétection ……… 4.1. Analyse de la dynamique des formations végétales……… 4.2. Description du relief du massif forestier de la Mahouna………... 4.3. Calcul de l’indice de végétation normalisé (NDVI) ……….. 4.4. La télédétection de la température de la surface du sol et détermination des étages bioclimatiques ………. 4.5. Comparaison du NDVI et précipitation ………

49 51 51 52 53 53 56 59 62 65 66 66 69 71 74 74 76 78 82 84 90 91 91 96 102 107 109

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4.6. Comparaison du NDVI et temp érature stressantes ………. 5. Les contraintes du milieu ……….. 5.1. L’impact de l’action anthropique……….. 5.2. L’impact des incendies ……… Conclusion générale et perspectives ………. Références bibliographiques……… Annexes

Annexe 1. Liste des espèces végétales du massif forestier de la Mahouna

Annexe 2. Stress thermique au froid Annexe 3. Stress thermique à la chaleur

Annexe 4. Superficies incendies du massif forestier de la Mahouna (1998-2014) Résumé 111 114 114 116 118 123

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Introduction générale

Introduction générale

La région méditerranéenne bénéficie d’une biodiversité parmi les plus riches au monde (Quézel & Médail, 2003). Une portion importante de cette diversité se trouve en montagne où elle constitue d’importants peuplements forestiers. Ces arbres sont les espèces « clef de voûte » de l’écosystème forestier, ainsi que le sous-bois.

Dans le contexte des modifications environnementales globales, les écosystèmes méditerranéens et surtout certains écosystèmes montagnards sont considérés comme sensibles au changement climatique des dernières décennies (Andrade et Peña, 1993 ; Grabherr et al., 1994 ; Beniston et al., 1997 ; Beniston, 2003). Il apparait légitime de s'interroger sur les impacts biologiques et écologiques induits par les modifications climatiques prévues devant affecter la région méditerranéenne. En effet, un récent scénario d'évolution de la biodiversité mondiale (Sala & al. 2000) indique que le bassin méditerranéen représente l'une des écorégions devant subir les changements les plus drastiques de biodiversité à l'aube de l'an 2100, en raison de l'action synergique de divers paramètres-c1és (changements des modes d'usage des terres, modifications c1imatiques,

augmentation des dépôts d'azote atmosphérique et de CO2

atmosphérique).

De plus, les écosystèmes du bassin méditerranéen constituent des ensembles-modèles pour l'étude des changements globaux (Lavorel & al. 1998), car cette région représente une zone de transition sur le plan bioc1imatique, où les changements c1imatiques devraient avoir des effets majeurs, mais contrastés selon la latitude (Barbero & Quézel 1995).

Le massif forestier de la Mahouna (Guelma) fait partie du bassin méditerranéen, et il est constitué d’une richesse floristique très importante notamment une forêt mixte de chêne liège – chêne zéen, oléolentisque, maquis et pelouses comptabilisant d’une superficie

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forestiers se répartissent entre 227m et 1411m d’altitude, dans une ambiance bioclimatique de type semi aride tempéré vers le bas et humide froid, dans des étages allant du thermo méditerranéen au supra méditerranéen.

Les variations climatiques d'une année à l'autre sont effectivement perçues, à savoir la variabilité pluviométrique et thermique sur le massif concerné. Les données de notre base de travail reposent sur l’analyse détaillée des températures tri horaires et des précipitations pour une période de 30 ans comprise entre 1986 et 2015. Les variations journalières, mensuelles, saisonnières et annuelles font l’objet d’une analyse statistique approfondie dans le but d’estimer la variabilité thermique, de déterminer un ou plusieurs indices climatiques qui pourront donner une idée précise de ces fluctuations intra – inter saisonnières et annuelles.

A partir de ces résultats, différents scénarios pourront être réalisés afin d’observer les modifications possibles des groupements forestiers (aire de répartition, dynamique, étagement des groupements,…). D’autres facteurs seront aussi déterminants (action anthropique, population riveraine, incendies,…) feront l’objet d’analyses complémentaires. Au point de vue cartographique, l’utilisation du SI G (Système d’information géographique), de photos aériennes et d’imagerie satellitaires permettra d’établir des cartes de répartition, thermique, de l’indice de végétation normalisé (NDVI) et d’autres paramètres des situations précises.

Cette thèse est structurée en quatre chapitres. Le premier chapitre est consacré à une synthèse bibliographique ; il s’intéresse aux bases théoriques fournies sur les études consacrées à la montagne et en écologie, avec une attention particulière aux études climatiques et de la végétation. On aborde aussi les changements climatiques en montagne et notamment les effets du réchauffement climatique des dernières décennies sur la végétation, ainsi on énonce les informations

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nécessaires à la compréhension de la télédétection des végétaux et des variabilités climatiques.

Le deuxième chapitre consiste à présenter le terrain d’étude.

Le troisième chapitre : matériels et méthode; il est consacré à la description des différentes sources d’information utilisées dans cette étude et développe la démarche utilisée pour étudier l’évolution du climat et de la végétation dans le massif forestier de la Mahouna.

Le quatrième chapitre présentera les résultats et discussion, à savoir la richesse floristique, la pédologie du massif forestier de la Mahouna, l’analyse du climat et son évolution récente, notamment pour les températures et les précipitations, l’analyse des fluctuations de la vigueur de la végétation, à partir de données satellitaires et leurs relations avec les variabilités climatiques.

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Chapitre 1 : Synthèse bibliographique

Chapitre 1. Synthèse bibliographique 1. Les milieux de montagne

Il n’existe pas une définition « universelle » de la montagne et nombreux sont les termes utilisés, variant selon les disciplines, les traditions et les objectifs. Du point de vue physique et biologique, les montagnes se caractérisent par des traits communs : l'altitude, la pent e du terrain, des climats variés, une composition relativement élevée d'espèces endémiques, et un espace particulièrement sensible aux changements (García-Ruíz, 1990 ; Rougier et al., 2001 ; Huber et al., 2005).

Depuis quelques années, la prise de conscience que les régions de montagne sont une composante importante des écosystèmes terrestres, en terme de ressources et de services qu'elles fournissent (Beniston et al., 1997), a augmenté. Les régions montagneuses occupent un quart de la surface de la terre, avec 20% de la population mondiale. Elles sont indispensables à l'humanité car elles fournissent plus de 50 % de l'eau consommé e, elles sont aussi utilisées pour l’agriculture ou l’exploitation forestière, ou encore comme espaces de loisirs, de tourisme. De plus, elles ont une valeur symbolique pour beaucoup de civilisations (Messerli et Ives, 1997 ; Kapos et al., 2000).

1.1. Le climat de montagne

Le climat de montagne est influencé par divers facteurs géographiques, telles que la latitude, l’altitude, la topographie et la continentalité. Ces facteurs modifient la distribution spatiale et temporelle du bilan énergétique, de la température et des précipitations (Barry, 1992 ; 2008). Ces facteurs modifient les éléments du climat tels que la température, la pression atmosphérique, les vents et les précipitations.

Les effets de la topographie sur les flux d'air interviennent grâce à plusieurs caractéristiques de base de tout élément du relief. Les

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rapport aux vents dominants sont importantes pour les processus à grande échelle, la forme du terrain est particulièreme nt importante à l'échelle régionale, tandis que la pente et l’orientation sont la cause de la différenciation locale du climat (Barry, 1992 ; Guyot, 1999). En montagne, l'effet de la pente et de l’orientation sur le rayonnement solaire, la vitesse et direction du vent est, de loin, plus important qu’à basse altitude (Wieser, 2007).

1.1.1. Les températures en montagne

La température est, peut-être, l'aspect le plus important des climats de montagne. En général, elle diminue avec l'altitude car la raréfaction de l'air limite l'absorption des radiations solaires, ce qui est une conséquence directe de la baisse de la pression atmosphérique avec l’altitude (Thouret, 1984). Il est admis un gradient thermique moyen d'environ 0,55°C pour 100 mètres d’élévation. Toutefois, il faut considérer que dans une région considérée a priori comme thermiquement homogène pour une période donnée, l’altitude, la position topographique, les masses d’air et l’exposition du versant conditionnent la répartition des températures dans l’espace (Douguedroit et De Saintignon, 1984).

La diminution de température avec l'altitude s’exprime par l'étagement de la végétation et par la présence de neiges éternelles aux altitudes élevées.

1.1.2. Les précipitations en montagne

En général, la quantité et l’intensité des précipitations sont très variables et fortement influencées par la direction du vent dominant et par les caractéristiques du relief (altitude, pente et orientation). De plus, les effets des montagnes sur les mouvements d'air dépendent de la taille, longueur et largeur de l’édifice, ainsi que de l'espacement entre les crêtes (phénomène d’abri).

Il est admis que l'altitude influence fortement la répartition spatiale des précipitations en montagne. D’après Smith (2006), les

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montagnes modifient et souvent amplifient les précipitations. En effet, comme conséquence de l’altitude et du refroidissement de l’air, les précipitations sont de plus en plus importantes du côté exposé au vent et augmentent aussi avec l’altitude (Bonacina, 1945; Barros et Lettenmaier, 1994 ; Konrad, 1996 ; Sevruk, 1997 Brunsdon et al., 2001). En fait, l’ascendance des masses d'air humide provoque une dilatation et un refroidissement de l’air ayant comme conséquence l'augmentation de l'humidité relative, créant des nuages et des précipitations (Smith, 1979 ; Barry, 1992). Il s’agit du mécanisme provoquant les précipitations orographiques le long des versants exposés au vent (Douguedroit et De Saintignon, 1984).

Toutefois, il est impossible d’établir une règle pour toutes les montagnes car la distribution des précipitations est assez complexe (Yang et al., 2007 ; Sokol et Bliznak, 2009). La relation entre les précipitations et l’altitude dépend fortement de la qualité et représentativité des données car la plupart des stations météorologiques en montagne sont localisées dans les vallées et ne sont presque pas disponibles sur les versants ou à proximité des crêtes (Sevruk, 1997).

En ce qui concerne les types de précipitations, à peine 5 % des précipitations de la planète tombent au sol sous forme de neige (Rees, 2006). Cette proportion augmente à pl us de 50 % en régions polaires et aussi dans certaines chaines de montagnes (Liboutry, 1956).

1.2. Les écosystèmes de montagne

Du point de vue biologique, les montagnes concentrent une haute biodiversité comme conséquence de l'hétérogénéité topographique et géologique et de l’équivalent d’une compression des zones climatiques (Korner et Spehn, 2002). Ces écosystèmes, regroupent un ensemble complexe de ressources naturelles étroitement interdépendantes dans l’espace et dans le temps (FAO, 2000).

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structures et des mécanismes biologiques propres. Parmi les facteurs les plus importants qui déterminent les adaptations des plantes de montagne, on trouve la température, les précipitations, la radiation solaire et les vents. Ces éléments agissent ensemble, par un système complexe de facteurs qui influencent la végétation (Billings et Bliss, 1959 ; Galen et Stanton, 1995).

En montagne, cette diversité biologique, et plus spécifiquement les plantes, sont caractérisées essentiellement par leur répartition altitudinale. La plupart des espèces sont limitées à des plages d'altitude bien définies, formant des communautés de plantes typiques, (Gottfried et al., 1999) réunies par étages. Cet étagement résulte de gradients dans les facteurs climatiques, et en premier lieu celui de la température, en fonction de l’altitude (Ozenda, 2002).

1.2.1. L’étagement de la végétation

La zonation altitudinale de la végétation, c’est-a-dire le changement de composition et de structure des écosystèmes en fonction de l'altitude, est un des traits les plus caractéristiques de la végétation en montagne. La notion d’étages de végétation a fait l’objet de nombreux travaux en régions de montagne. Elle a une spécificité à la fois biogéographique et écologique (Rivas-Martinez, 1981 ; Quézel et Barbero, 1989 ; Ozenda, 2002).

D’un point de vue phytogéographique, un étage correspond à un découpage macroclimatique altitudinal fondé sur des critères physionomiques et pluviothermiques relativement statiques à l’échelle régionale (Thouret, 1984).

Les forêts méditerranéennes ont tendance à s’organiser en niveaux altitudinaux ou étages de végétation successifs. Cette zonation altitudinale répond essentiellement à des critères thermiques (particulièrement m) (Quézel et Médail, 2003).

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forêts des chênes sclérophylles qui dominent, on peut également y trouver les chênes caducifoliés et quelque conifère méditerranéen en bioclimats humides.

L’étage supra-méditerranéen : s’étend entre 400-500 m et 800-900 m et jusqu’à 1400-1500 m en Afrique du Nord, les valeurs du m sont comprises entre 0 et -3°C, en bioclimats sub-humide les chênes sclérophylles dominent avec un cortège floristique particulier, en bioclimats humides c’est plutôt les chênes caducifoliés qui dominent.

L’étage montagnard méditerranéen : s’étend généralement entre 1600-1800m et 2300-2500m en Afrique du nord, les valeurs de m entre -3 et -7°C. C’est l’étage de développement optimal des conifères méditerranéens (Genévrier thurifère, Cèdre, Sapins méditerranéens et Pin noir).

L’étage oroméditerranéen : se trouve au-delà de 2200-2500m sur les hautes montagnes méditerranéennes ou m est inferieure à -7°C. Il est essentiellement constitué par des formations à xérophytes épineux en coussinets.

L'Atlas est le plus imposant des systèmes montagneux du Bassin méditerranéen, le seul qui dépasse 4000 m d'altitude et 2000 km de long. Sa largeur est en rapport avec ses autres dimensions, puisqu'il est formé en réalité de deux chaines distinctes en Algérie et de quatre au Maroc. Bien que les parties les plus élevées de l'Atlas soient situées près de la façade atlantique de l'Afrique du Nord, il s'agit pourtant d’un ensemble indiscutablement méditerranéen, car le climat méditerranéen, y compris ses formes arides, intéresse la quasi-totalité du territoire marocain et il en est de môme pour la flore dans laquelle seuls quelques éléments de souche macaronésienne ou tropicale, dont le plus connu est l'Arganier, atteignent les premières pentes du Haut-Atlas. La végétation du système atlasique est beaucoup plus complexe ; ainsi une quinzaine au moins d'espèces arborescentes correspondent à un nombre encore plus élevé d'associations climaciques. Dans le Moyen Atlas, l'étagement s'arrête avec l'Altiméditerranéen inférieur ; dans le Rif et en Algérie, il ne dépasse

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A 2. L 2.1 form clim stat pér un Figure Atlas maro Les chang . Le clim Le clim me de no matologue tistiques iode conv siècle le 1 : Table ocain (ori écolog gements c at mat n’est otre planè es le dé de la dis ventionnel e climat eau schém iginal). L gique asse climatiqu pas une ète et sa éfinissent stribution lle de 30a puisse é Chapitr matique d Le rectang ez large d es donnée position t comme des vari ans. Cette voluer, m re 1 : Syn de la végé gle en tire de Quercu immuable dans le l’ensem ables mét définitio mais ne p thèse bibl tation da ets représ us ilex. e conditio système mble des téorologiq n n’exclu permet p liographiq ans le Ha u sente l'ai onnée par solaire. paramè ques sur ut pas que as d’app que ut-re r la Les tres une sur eler

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décennie sur l’autre. Les mesures faites au cours du 20e siècle montrent que le climat a changé en de nombreuses régions du globe et se traduit par une augmentation indéniable de la température (Déqué, 2007).

2.2. Aperçu du changement climatique global

Les questions sur la st abilité du climat, au-delà de sa variabilité que l’on pourrait qualifier de naturelle, ne datent pas d’aujourd’hui, et les progrès des sciences ont permis progressivement d’en reconstituer l’histoire marquée par des fluctuations de grande ampleur (Acot, 2003). Le climat a connu de fortes variations au cours de l’histoire de la Terre. Pendant les deux derniers millions d’années, il a connu tour à tour des périodes glaciaires et des périodes chaudes - dites interglaciaires (Cheddadi et al., 1998). Pour en rester à l’épisode le plus récent (l’holocène) qui a suivi la dernière grande glaciation, il s’est traduit par un retour à des conditions moins froides, en gros supérieures de 4 à 5°C en température moyenne globale, qui sont restées globalement stables (dans une fourchette de 1°C à 2°C) depuis environ 12 000ans. Et ceci malgré des fluctuations locales assez rapides ou des variations plus globales.

Les facteurs qui régissent la variabilité du système climatique sont en rapport avec, les fluctuations des concentrations de gaz à effet de serre et d’aérosols, les changements de l’orbite terrestre et de la production solaire, les cycles des tâches solaires, et les éruptions volcaniques (fig.2).

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2.2 terr d’u réc déc ± 0 (Ha les Figure climatiq changem processu .1. Varia Au cour re, en sur une tendan hauffemen cennie) es ,02°C par Même s ansen et a tendance 2: Schém que mond ment clima us et inter pou bilité des rs du XX rface, a a nce linéai nt aucour t près du r décennie i les méth al., 1999 s restent a ma représe dial (GIEC atique à l ractions ( uvant var s tempéra Xe siècle, augmenté re au cou rs des 50 double de e) (Solom hodes de ; Smith e assez simi Chapitr entant les C, 2007) l’échelle s (petites fl rier (gros atures la tempé de 0,74° urs des 10 dernière e celui de on et al., calcul de et Reynold ilaires po re 1 : Syn s composa qui jouen séculaire èches) et sses flèche érature m C (± 0,18 00 dernièr s années es 100 der 2007). s tempéra ds, 2005 ur l’ensem thèse bibl antes du s nt un rôle (gras), av certains es). oyenne g 8°C), esti res années (0,13°C rnières an atures son ; Brohan mble de la liographiq système e dans le vec leurs éléments globale de imée à pa s. Le taux ±0,03°C nnées (0,0 nt différen et al.,200 a planète. que e la artir x de par 7°C ntes 06),

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19 2.2 ven dan ten figu jou liné al., ann rep inte opp Figure 4 901 et 200 .2. Varia D’autres nt, la néb ns le temp dance gén ure 5 ill rnalières éaire obse , 2007). nées 1950 rise. Cep erpréter c posé (Solo 4 : Tenda 05 (°C par bilité des s élément ulosité, l ps et dans nérale au lustre la pour l’e ervée n’e La courb , un petit pendant, car le sign omon et a ances liné r siècle) e Solom s précipit ts du clim ’humidité l’espace. niveau p variabili nsemble st pas st be montre déclin ju encore u nal est co l., 2007). Chapitr éaires des et entre 1 on et al., ations mat, tels é et les pr . En relat planétaire ité de la des terre atistiquem e une au usqu'au dé ne fois, omposé d re 1 : Syn tempéra 1979-2005 2007). que la d récipitatio ion avec est plus a moyenn es de la ment sign ugmentatio ébut des a le phéno ’anomalie thèse bibl tures ann 5 (°C par irection e ons, varie les préci p difficile ne des p planète. ificative on global années 19 omène est es régiona liographiq nuelles en décennie et vitesse ent eux au pitations, à établir. précipitati La tenda (Solomon le jusqu’ 990, puis t difficil ales de si que ntre s ; du ussi une La ions ance n et aux une e à igne

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F 2 sur de par Gro d’e 2.3 rép maj ann 200 cha con de émi igure 5 : 2000 (élab En ce q face ont l’extensio ticulièrem oisman et nviron 10 . L’effet Beaucou onse est jeure par nées est i 01); ce q angement ncentratio Les gaz carbone ( is par de Précipita boration qui concer indiqué u on annuell ment pen t al., 199 0 % depui de serre, up de rec devenue rtie du r imputable qui revie climatiq ns atmosp à effet d (CO2), le es process ation moy propre à rne la ne une sensib le de la c dant les 4 ; Easte is les ann cause pr cherches de plus réchauffem aux acti nt à dir que qu’en phériques e serre (G méthane sus natur Chapitr yennes gl partir de 2003). ige, des ble dimin ouverture printemp erling etal ées 1960 incipale d ont porté en plus ment obs ivités hum re qu’on n prenan croissant GES) com (CH4) et els, notam re 1 : Syn obales po e données observati nution, les nivale da ps (Robin l., 2000). (Rosenzw du chang é sur ce certaine servé ces maines » ne peut nt en co es de gaz me la vap l’oxyde d mment la thèse bibl our la pér s de Mitch ons de sa s dernière ans l'hémi nson et Cette di weig et al. ement cli ette quest avec le t cinquan (Albritton explique ompte le à effet de peur d’eau de diazote a décompo liographiq riode 190 hell et al. atellite et es décenn isphère no al., 199 iminution , 2007). imatique tion, dont temps : « nte derniè n and Fil er le réc s effets e serre. u, le diox e (N2O) s osition et e que 1-., t de nies, ord, 3 ; est t la « la ères lho, cent de xyde sont t la

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resp océ cha nom tem com d’a des Fig (a 197 Co a piration éans. Une aleur vers m d’effet mpératures Toutefoi mme la c ffectation s gaz à eff gure 6 : E : Emissio 70 et 200 dans le ontributi anthropiq des plant e fois dan la surfac t de ser s autorisan is, au cou ombustion n des terr fet de serr Emissions ons annue 4, b : Par s émissio on des di ques en 2 d tes, les ns l’atmo ce de la t rre, qui nt la vie s urs du si n des co es ont co re dans l’a mondial elles de G rts respec ns totales ifférents s 004, enéq déboisem Chapitr éruptions osphère, c terre, selo est néce sur terre. iècle dern mbustible onsidérabl atmosphèr es de gaz GES anthr ctives des s de 2004 secteurs a quivalent-ent) (GI E re 1 : Syn volcaniq ces gaz p on un pro essaire p nier, les a es fossile ement acc re (fig. 6) z à effet d ropiques s différen , en équiv aux émiss -CO2 (la EC, 2007) thèse bibl ques et l iègent et ocessus co pour le activités s et les cru les co . de serre a dans le m ts GES an valent CO sions tot a foresterie . liographiq les flux t reflètent onnu sou maintien anthropiq changeme oncentrati nthropiq monde ent nthropiqu O2 et c : ales de GE e inclut le que des t la s le de ques ent s ions ues tre ues ES e

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2.4. Impacts observés et projetés du changement climatique

Les effets observés et probables selon GIEC (2007), indique que le changement climatique devrait se traduire par des transformations dans les répartitions géographiques des espèces végétales et animales en raison des modifications que subirait leur environnement. Ces transformations auront des conséquences sur le monde naturel et sur les biens et services fournis par les écosystèmes, comme par exemple l'eau et la nourriture.

Au fur et à mesure que les températures augmentent et que d'autres effets du changement climatique s'intensifient, les environnements seraient susceptibles de changer trop vite pour que les espèces aient le temps de s'adapter ou de migrer vers un autre environnement plus favorable. De mê me, les effets d'événements météorologiques extrêmes fréquents et intenses engendreront des urgences et des régressions en termes de développement. Toutefois les conséquences varieront selon l’adaptation, la vitesse de changement des températures et les choix socioéconomiques.

Environ 20 à 30% des espèces seront confrontées à un risque accru d'extinction si le réchauffement global moyen dépasse 1,5 à 2,5°C. Lorsque la hausse moyenne de la température globale dépasse 3,5°C, les projections de modèles prévoient l’extinction massive de 40 à 70% des espèces connues à la surface du globe. Il s'agit de l'un des impacts irréversibles du changement climatique (fig. 7).

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Fi 2.5 des iné enc de tech pér qu’ des obj con igure 7 : . La gesti Les fore s écosystè luctables core très m l’activism hnique co iodiquem il faut sér La prem s essences ectif peut ncrète au Prévision à l ion forest estiers do mes sur l alors mê mal connu me malad ohérente, ent en fo rier les ri mière ques s ou des t apparaît changem ns (2000-2 l’échelle m tière face oivent se esquels il ê me que ues. Deva droit, l’ur fondée s onction de sques. stion des p provenan re en effe ent clima Chapitr 2050) des mondiale e aux chan préparer ls travaill les mod ant le dou rgence es ur des ré e l’avance praticiens ces. La r et comme atique dès re 1 : Syn pertes en (kirkup, ngements à des mo lent, pertu alités de ble écueil st de con ésultats sc ement des s, se porte révision d la mesur s mainten thèse bibl n espèces 2001). climatiq odification urbations leur app l de l’imm nstruire u cientifiqu s connais e souvent du choix e d’adapt nant, à l’o liographiq s de plant ques ns profon qui semb parition s mobilisme une straté es, à rév sances, a sur le ch des essen tation la p occasion que tes ndes lent sont e ou égie iser insi hoix nces plus des

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de reboisement, comme le cèdre de l’Atlas, particulièrement résistant à la sécheresse, voire en rechercher de nouvelles, comme il faut installer des essences adaptées aux cartes climatiques de 2050, ou de 2100.

Aucune action pertinente ne peut être entreprise sans un travail de fond d’évaluation des risques encourus par les différentes essences (en particulier les espèces sociales formant l’ossature des peuplements) (Legay et al., 2007).

3. Utilité de la télédétection spatiale dans les études environnementales

La télédétection est une discipline qui cherche à obtenir des informations de la Terre en utilisant des images acquises par des satellites ou des plateformes aériennes et en se servant de la radiation électromagnétique émise ou réfléchie par la surface terrestre (Lillesand et Kiefer, 1994 ; Chuvieco, 1996).

L’utilisation de données issues de la télédétection peut offrir un cadre méthodologique approprié pour la caractérisation et le suivi des changements spatio-temporels de l’environnement (Singh et al., 2004 ; Paegelow et Camacho, 2008), tel que le suivi de la couverture végétative ainsi que la température de la surface du sol dans un écosystème forestier.

La télédétection utilise les propriétés physiques des objets pour acquérir des informations sur leur nature. Ceci implique une interaction entre l’énergie qui est transmise par le rayonnement électromagnétique et les objets. Pour la plupart des plates-formes satellitaires, cette énergie est enregistrée par un capteur et transmis à une station de réception, sous forme d’une image numérique (Lillesand et Kiefer, 1994) (fig. 8).

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3.1 les des spe le r (ch que pig ray les réfl Figur . La téléd L'étude caractéri s comport ectre élect rayonnem lorophyll e la photo Dans le ments de onnement longueur lectance t e 8 : Sché détection de la vég istiques sp tements p tromagnét ent est en e, carotèn synthèse e domaine es feuille t reçu est rs d'onde rès faible éma simp (Lillesan des couv gétation p pectrales particulier tique. Dan n majeur p ne). Ainsi est import e du pro s ainsi q donc soi du visibl à un réfl Chapitr plifié des p d et Kief erts végé ar l'image des plan rs vis-à-v ns le dom partie abs i, la réfle tante (Fis oche infra que la ce it réfléchi le au proc ectance p re 1 : Syn principes er, 1994) taux erie satell tes. En e vis de la aine du v sorbé par ectance es her, 1991 arouge (7 ellulose s i, soit tra che infrar roche de thèse bibl s de la tél . litaire est ffet, les v a réflecta isible (40 les pigme st d'autan ). 700 - 13 sont tran nsmis. En rouge, on 40%. Dan liographiq lédétectio t permise végétaux ance dans 00 - 700 n ents folia nt plus fa 00 nm), sparents. n augment n passe d' ns le doma que on par ont s le nm), ires ible les Le tant une aine

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par leur teneur en eau (Girard et Girard, 1999). Ainsi, les bandes rouges (R) et proche infrarouge (PIR) montrent une faible dépendance face aux conditions atmosphériques, la première coïncide avec une forte absorption du rayonnement, la seconde offre une réflectance élevée (Tucker, 1979 ; Caloz et Collet, 2001).

Ainsi, il est possible de construire des indices à partir d’une combinaison simple ou complexe de bandes spectrales. Les combinaisons de ces bandes ont de bonnes capacités discriminantes et révèlent des propriétés particulières des végétaux, par exemple leur contenu en chlorophylle (Tucker, 1979). Cet écart (entre R et PIR) a conduit à la fabrication de nombreux indices de végétation faisant ressortir la valeur de cette différence afin de mesurer l'activité photosynthétique de la plante (Girard et Girard, 1999).

L'utilisation de données spectrales fournies par les satellites, telles que Landsat4-5TM, Landsat7 ETM+ et Landsat8, a été recommandé pour l’étude de la dynamique de la végétation régionale.

3.2. La télédétection de la température de la surface du sol

La température de surface de la terre (TST) est un paramètre important dans les études environnementales. Elle représente une manifestation de la balance énergétique de la surface de la terre (Kerr et al., 2005). C’est l’un des paramètres clés contrôlant les processus physiques, chimiques et biologiques à l’interface entre la terre et l’atmosphère (Srivastava et al., 2009 ; Weng et al., 2008b).

L’utilisation de la télédétection thermique offre une possibilité unique pour récupérer des données uniformes et globales de la température sur des vastes portions de la surface de la terre. L’obtention de la température de l’espace nécessite cependant la prise en compte de divers paramètres liés à l’atmosphère et à la surface. Malgré la complexité d’extraction d’une information précise de la température, les images thermiques proposent des moyens pour acquérir, à différentes résolutions spatiales et temporelles, des

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informations intéressantes (Srivastava et al., 2009 ; Weng et al., 2008b).

3.3. Domaines d’application de la télédétection

La télédétection s’applique à toutes les disciplines qui nécessitent d’appréhender la répartition spatiale d’un phénomène, soit pour déterminer un état à un instant donné, soit pour suivre une évolution plus au moins rapide d’un phénomène (Kergomard, 2000).

Le premier grand domaine d'application de la télédétection a été l'étude de l'atmosphère (météorologie et climatologie). L'intérêt de la télédétection dans ce domaine est d'assurer le suivi de l’évolution spatio-temporelle de la couverture nuageuse, mesurer la température, vapeur d'eau et précipitations...

En océanographie, et ressources marines, la télédétection offre l'avantage de permettre une analyse de la couleur de l'océan (estimation de la production biologique, turbidité), et une étude de la dynamique et caractéristique des mers et océans (températures et altitude de surface, vagues et vents, turbidité des côtes, ..), elle permet également la surveillance des glaciers et des icebergs.

Les applications terrestres de la télédétection sont extrêmement variées. Elles vont de l’agriculture (rendements des cultures, réponses de la végétation à certaines contraintes environnementales,..), foresterie (cartographie forestière, estimation de certaines caractéristiques dendrométriques des peuplements forestiers, défoliation et état sanitaire, …) et hydrologie (spatialisation de l’intensité des pluies, couverture végétale, …), à l’urbanisme et l’aménagement (cartographie de l’occupation du sol, …) , cartographie régulière et thématique, géologie (reconnaissance de la nature pétrographique des surfaces dépourvues de couverture végétale, suivre la dérive des continents, les anomalies thermiques liées aux zones tectoniques..), prospection minière, géomorphologie et structurale

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orientations préférentielles de rupture) et risques naturels (dresser des "cartes des risques" pour certaines régions menacées par les cyclones, séismes, volcans, mouvements de terrains, sécheresse,.. ) (Kergomard, 2000).

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Ch 1. C wil en Tar Con terr apitre 2. Cadre gén Notre z aya de G sa qualité rf et Ski nstantine, ritoire Tu Figu Présenta néral one d’étu uelma, el é de carre kda, aux Oum E nisien à l ure 9 : Si Chap tion de la ude se si le occupe efour relia régions El Bouagu ’Est (fig. ituation d pitre 2 : P a zone d’é itue au N e une pos ant le litt intérieur ui et So 9). de la wila Présentati étude Nord-Est ition géog toral des W res telles uk-Ahras ya de Gu ion de la z de l’Alg graphique Wilaya de s que les et la p elma sur zone d’ét érie dans e stratégiq e Annaba s Wilaya proximité un fond ude s la que, , El de du

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Chapitre 2 : Présentation de la zone d’étude

La wilaya de Guelma s’étend sur une superficie de 3.686,84 Km2 et abrite une population (Estimée à fin 2009) de 494079 Habitants dont 25 % sont concentrés au niveau du Chef Lieu de Wilaya. Elle se caractérise par un relief diversifié, une importance de la couverture forestière et le passage de l’oued Seybouse ; elle est à vocation agro-sylvo-pastorale avec la présence d’une couverture forestière relativement importante (12%), la superficie agricole de 35% et la dominance de maquis et broussailles.

2. Relief et géologie

La géographie de la wilaya se caractérise par un relief diversifié dont on retient essentiellement :

- Montagnes : elles constituent 37.87% dont les principales sont : * Mahouna avec une altitude de 1411m

* Haoura avec 1292m d’altitude * Taya avec 1208m d’altitude * D’Bagh avec 1060 m d’altitude.

- Plaines et plateaux : ils constituent 27.22% de la superficie de la wilaya.

- Collines et Piémonts : qui constituent 26.29% de la superficie totale, plus autres types de relief constituant 8.67% (DUCG, 2007).

La région de Guelma englobe toute la partie médiane du Nord vers le Sud du territoire de la Wilaya. Elle est organisée en auréole, tout autour de la plaine centrale constituée de terrasses alluviales, qui s’étale le long de l’Oued (la vallée de la Seybouse). Elle est la région la plus étendue du territoire de la Wilaya.

Cette région se caractérise aussi par une importante couverture forestière au Nord et à l’Est, par contre, la partie Sud souffre de dégradations répétées d’où une absence de couverture forestière

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fournie en dépit du caractère montagneux de cette sous région, d’où une grande vulnérabilité (l’érosion) (Web 1, 2011).

L’aspect des formations géologiques est formé par les argiles et les grès numidiens. La roche mère est composée en majorité des roches sédimentaires à base de silice et de grès numidiens qui couvre une grande superficie. Le sol profond est à dominance argilo-siliceuse qui possède une certaine rétention en eau, dans d’autres endroits on trouve des sols squelettiques de faible profondeur (fig. 10).

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Fig ure 10 : A Chap Aspect gé pitre 2 : P éologique Présentati de la zon ion de la z ne d’étude zone d’ét e. ude

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3. Réseau hydrographique

Les nappes captives du champ de Guelma s’étendent sur près de 40 Km le long de la vallée de la Seybouse et sont alimentées par les infiltrations et les ruissellements qui déversent dans l’Oued Seybouse. Elles enregistrent un débit exploitable de 385 l/s. Elles constituent les plus importantes nappes de la Wilaya.

Au niveau de la nappe de Bouchegouf, les alluvions paraissent moins perméables que ceux de la plaine de Guelma. Elle peut contenir une nappe alluviale moins importante.

Principaux Oueds :

• Oued Seybouse: Il prend sa source à Medjez Amar (point de rencontre entre Oued Charef et Oued Bouhamdane). Il traverse la plaine Guelma - Bouchegouf sur plus de 45 Km du Sud au Nord. Son apport total est estimé à 408 millions m3/an à la station de Bouderoua (commune de Ain Ben Beida).

• Oued Bouhamdane: qui prend sa source dans la Commune de Bouhamdane à l’Ouest de la Wilaya. Son apport est de 96 millions m3/an à la station de Medjez Amar II.

• Oued Mellah : provenant du Sud-Est, ce cours d’eau enregistre un apport total de 151 millions m3/an à la station de Bouchegouf.

• Oued Charef : Prend sa source au Sud de la Wilaya et son apport est estimé à 107 millions m3/an à la station de Medjez Amar I.

Barrages existants

Le barrage de Hammam Debagh sur Oued Bouhamdane d’une capacité de 220 HM3 _{est destiné à :}

• L’irrigation des plaines de : Guelma, Bouchegouf sur 9.600 HM3

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4. L qu’ la c l’E Hou B Limites g La forêt est située commune st par la uari Boum Figur Bendjerra éographi t de la Ma e au Sud d de Guelm commun mediene et re 11 : Ca ah » sur u Chap ques de l ahouna se de la ville ma, au Su e de Belk t Sellaoua arte des l un extrait pitre 2 : P a zone d’ e trouve d e de Guel ud par la khier et a Announa limites ad t du fond Présentati étude ans la com lma, et es a commun à l’Ouest a (fig. 11) dministra topograp ion de la z mmune de st limitée ne de Ain t par la c ). ves « com phique de zone d’ét e Bendjer au Nord n el Larbi commune mmune de e Guelma ude rrah par i, à de e .

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5. L’aspect climatique de la zone d’étude Introduction

Le climat, en région méditerranéenne est un facteur déterminant en raison de son importance dans l’établissement, l’organisation et le maintien des écosystèmes.

Ainsi un des objets essentiels de l’écologie méditerranéenne est de rechercher la meilleure relation entre les différentes formations végétales et le climat.

Les données climatiques sont des valeurs journalières, mensuelles et annuelles de la pluviométrie et de la température de la wilaya de Guelma. Ces données ont été prises de la station météorologique de Belkheir de la wilaya de Guelma, qui se trouve à longitude 7°28’ Est et la latitude 36°28’ Nord pour une période de 30 ans (1986-2015). L’altitude de la station est de 227m.

5.1. Les précipitations

5.1.1. Variation des précipitations moyennes mensuelles de la période 1986-2015

Afin de caractériser un climat à l’échelle régional, les moyennes mensuelles ont était temporellement calculées pendant la période 1986 à 2015 pour illustrer les modèles dominants dans le cycle saisonnier. Les précipitations mensuelles ont été très variables. La figure 12 montre un fort pic en janvier dans la distribution mensuelle, cependant, en juillet nous avons observé une faible valeur de la quantité des précipitations.

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Figure 12 : Variation moyenne mensuelle des précipitations entre la période 1986 et 2015.

5.1.2. Variation des précipitations annuelles

On constate que les années 1992, 2003 et 2009 ont été les plus pluvieuses (916.8mm, 938.5mm et 891,3mm), tandis qu’une grande diminution est observée durant l’année 2000 (la pluviométrie annuelle est de 405.3mm) (fig. 13).

Figure 13 : Variation des précipitations de la station de Belkheir (Guelma) pour la période 1986-2010.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jui Aou Sep Oct Nov Dec

P ( m m ) M o i s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 P ( m m ) A n n é e