Soutenance mémoire
Bilan global des gaz à effet de serre et manifestation du changement climatique
Le changement climatique, selon la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (CCNUCC, 1992), concerne des changements de climat qui sont attribués directement ou indirectement à une activité humaine, altérant la composition de l’atmosphère mondiale et qui viennent s’ajouter à la variabilité naturelle du climat observée au cours de périodes comparables. Dès 1987, le rapport de la Commission mondiale sur l’environnement et le développement de l’ONU, présidée par Madame Gro Harlem BRUNDTLAND, mettait en évidence les risques posés par les changements globaux, notamment climatiques. Le changement climatique est dû essentiellement à la suraccumulation de gaz à effet de serre (GES) d’après l’atlas de la CEDEAO-CSAO/OCDE (2008). Selon celui-ci, lorsque le rayonnement solaire atteint l’atmosphère terrestre, une partie (28%) est directement réfléchie vers l’espace par l’air et les rayons incidents qui n’ont pas été réfléchis sont absorbés par l’atmosphère (21%) et la surface terrestre (51%). Cette partie du rayonnement absorbée par la terre qui crée de la chaleur, est, normalement, restituée à son tour dans l’atmosphère sous forme de rayons infrarouges. Or, il se trouve que les GES, à l’image d’une serre, piègent les rayonnements infrarouges, lesquels réchauffent davantage la surface terrestre. Les émissions mondiales de GES imputables aux activités humaines ont connu une hausse de 70% entre 1970 et 2004 par rapport à l’époque préindustrielle (avant 1750) (GIEC, 2007). Les concentrations de dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4) et protoxyde d’azote (N2O) ont en effet atteint des niveaux sans précédent depuis 800 000 ans et celle du CO2 a particulièrement augmenté de 40% depuis l’époque préindustrielle (GIEC, 2013). Au total, 2040 ± 310 Giga tonnes (Gt) de CO2 ont été rejetées dans l’atmosphère par les activités humaines pendant la période 1750 – 2011 d’après le groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) (2014) et les émissions anthropiques des GES ont été plus élevées que jamais entre 2000 et 2010. L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM, 2013) estiment qu’à l’échelle du globe terrestre, les fractions molaires du CO2, CH4 et de N2O ont atteint de nouveaux pics en 2012, s’établissant respectivement à 393,1 ± 0,1 ppm (partie par million), 1 819 ± 1 ppb (partie par milliard) et 325,1 ± 0,1 ppb. Ces valeurs représentent respectivement 141%, 260% et 120% des niveaux préindustriels. En dépit des mesures prises pour la réduction de l’émission des GES, elle demeure croissante. La déclaration de l’OMM (2016) sur l’état du climat mondial en 2015 indique en effet un accroissement de la fraction molaire du CO2 qui a atteint 397,7 ± 0,1 ppm en 2014, soit 143% de ce qu’elle était à l’époque préindustrielle. Selon le rapport du GIEC (2014), les croissances économique et démographique continuent d’être les moteurs les plus importants de l’augmentation des émissions de CO2 dues à l’utilisation des combustibles fossiles. Cette hausse des émissions des GES sont à l’origine des changements déjà observés et d’autres sont attendus selon les projections des experts du climat si la tendance se maintient. En effet, les moyennes des données de température à la surface de la terre indiquent un réchauffement de 0,85 °C entre 1880 et 2012. De même, on note une élévation du niveau moyen des mers de 0,19 m sur la période de 1901 à 2010 à l’échelle du globe terrestre selon le rapport du GIEC (2014). Ce rapport annonce également un réchauffement moyen à la surface du globe par rapport à la période 1986 – 2005 qui atteindrait entre 2,6 °C et 4,8 °C de même qu’une hausse du niveau moyen mondial des mers de 0,82 m pour la période 2081 −2100. Si la croissance des émissions des GES se maintient, les systèmes naturels et humains encourent d’énormes risques comme GIEC (2014) :
– la détérioration grave de la santé et la perturbation des moyens de subsistance dues aux ondes de tempête, à l’élévation du niveau de la mer et aux inondations côtières, aux inondations survenant à l’intérieur des terres dans certaines régions urbanisées et aux périodes de chaleur extrême ;
– l’insécurité concernant la nourriture et l’eau ainsi que la perte de moyens de subsistance et de revenus dans les régions rurales, notamment, pour les populations les plus pauvres ;
– la perte d’écosystèmes, de la biodiversité et de biens, fonctions et services écosystémiques.
L’Afrique dont le cumul des émissions de CO2 sur la période 1960 et 2004 ne présente que 2,5% du niveau mondial (CEDEAO-CSAO/OCDE, 2008), subit également les effets néfastes du changement climatique. Dans le domaine de la pluviométrie par exemple, des diminutions de précipitations de l’ordre de 2,4 ± 1,3% par décennie dans la zone de forêt humide de l’Afrique ont été observées depuis le milieu des années 1970 (Hulme et al., 2001). Ce taux a été plus élevé en Afrique de l’Ouest (- 4,2 ± 1,2% par décennie) et dans le Nord du Congo (- 3,2 ± 2,2% par décennie) (Nicholson et al., 2000). En Afrique de l’Ouest et plus spécifiquement au Sahel, l’évolution des températures a été marquée par une augmentation de 0,2 à 0,8 °C depuis la fin des années 1970 (CEDEAOCSAO/OCDE, 2008). Durant les cinquante (50) dernières années (1950 à 2000), le régime pluviométrique de l’Afrique occidentale a connu une forte diminution des précipitations. De même, une tendance de glissement des isohyètes de 200 km vers le sud et un processus historique d’aridification du climat dans la zone ont été observés selon CEDEAOCSAO/OCDE (2008)
Rôle des écosystèmes forestiers dans l’atténuation du changement climatique
L’atténuation est l’ensemble des actions visant à réduire les émissions de GES et multiplier les puits de carbone pour limiter le changement climatique. Il s’agit de tout processus ou mécanisme d’absorption du CO2 et de rétention de stocks de carbone dans les matières organiques comme les forêts, les océans et les sols (CIFOR, 2011). Les GES jouent un rôle décisif dans les échanges énergétiques entre la terre et son environnement. Par leur présence en effet, l’atmosphère terrestre, à la manière d’une serre, piège une partie du rayonnement solaire réfléchi par la terre qui se trouve ainsi réchauffée. Le plus important des GES, à la fois pour sa contribution totale au réchauffement (environ ¾) ainsi que pour la forte irréversibilité de son accumulation est incontestablement le CO2 (Guesnerie,2003). C’est pourquoi, les politiques instaurées pour prévenir le changement climatique se sont principalement portées sur la réduction des émissions du CO2 (Lescuyer et Locatelli, 1999). A ce titre, le protocole de Kyoto (1997) en son article 2, invitait les parties à élaborer et appliquer des politiques de protection ou renforcement des puits à GES à travers la promotion de méthodes durables de gestion forestière, de boisement et de reboisement soulignant l’importance des forêts dans la régulation du système climatique global (ONU, 1998). Les forêts occupent 31% de la superficie totale des terres et représentent 4 milliards d’hectares (FAO, 2010) dont plus de la moitié sont situées dans les pays en développement ou en transition : Afrique, Asie et Amérique du Sud (Galbert, 2013). Elles jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat planétaire via le cycle du carbone (CIFOR, 2013). La capacité des forêts à piéger le carbone de l’atmosphère et à le stocker en fait un moyen essentiel de l’atténuation du changement climatique (Galbert et al., 2013). La biomasse totale (aérienne et souterraine) contenue dans les forêts du monde s’élevait à 600 Giga tonnes en 2010 soit une moyenne de 149 tonnes par hectare de forêt (FAO, 2010). Les forêts renferment 53% du carbone accumulé dans les écosystèmes terrestres (Boulier et Simon, 2010) et stockent environ 2,4 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an (CIFOR,2013). De ce fait, elles constituent un réservoir de carbone vital pour notre planète et contribuent à remédier aux conséquences du changement climatique (BM, 2016). D’après Dixon et al. (1994), les forêts du monde contiennent à peu près 1 146 Giga tonnes de carbone dont 37% est stocké dans les forêts tropicales, 14% dans les forêts tempérées et 49% dans les forêts de latitude élevée. Selon la FAO (2010), le stock le plus élevé de biomasse par hectare a été observé dans les régions dotées de forêts tropicales, comme l’Amérique du Sud et l’Afrique de l’Ouest et centrale, où les stocks de biomasse dépassent les 200 tonnes par hectare.
Définition et importance des modèles allométriques
L’allométrie est l’étude des relations entre la taille et la forme des organismes. En foresterie, les relations allométriques concernent le diamètre, la hauteur, les dimensions du houppier, le volume et la biomasse de l’arbre (King, 1996). Les équations allométriques donnent la relation statistique entre les dimensions de l’arbre et sa biomasse sèche (McGhee et al., 2016). Ces équations mathématiques sont des régressions simples qui permettent de dérouler une approche non destructive aboutissant à l’estimation de la biomasse à partir de paramètres mesurés sur les arbres (Mbow, 2009). Elles représentent ainsi des éléments clés pour l’estimation de la contribution des écosystèmes forestiers au cycle du carbone (Picard et al., 2012).
Agriculture
Les villages riverains de la FCD tirent leurs revenues essentiellement l’agriculture et de l’élevage. Les systèmes de production sont dominés par le maïs et le sorgho, prioritairement destinés à l’autoconsommation, mais aussi à l’approvisionnement de la ville de BoboDioulasso. De même, dans les bas-fonds et notamment sur les berges du Kou se pratique la production céréalière (riz et maïs). Les cultures maraîchères, activités de contre-saison, connaissent également un véritable essor sous l’effet combiné de la proximité de la ville et d’un cours d’eau permanent (le Kou). On y cultive principalement, la banane, la tomate, le gombo, les choux, les aubergines, les arachides….L’installation des champs et leur expansion sur les berges du Kou s’est accompagné d’une régression des superficies de la forêt galerie riche en diversité floristique.
Estimation du stock de carbone et son équivalent
La biomasse totale estimée à partir des différentes équations est convertie en stock de carbone en la multipliant par une fraction de carbone. Par convention on utilise 0,5 comme teneur en carbone bois d’après Mille et Louppe (2015). Ainsi, la biomasse totale (herbacée et ligneuse) a été convertie en quantité carbone en la multipliant par 0,5 en conformité avec les recommandations de GIEC (2003) ainsi qu’avec l’approche méthodologique utilisée par Saïdou et al. (2012). Le stock de carbone total (tonne/ha) de la forêt a été obtenu en additionnant le stock moyen de carbone des trois unités étudiées (Z Sav, P Teck et Z Agf). Celui de chaque zone a été préalablement évalué en faisant la somme de stock moyen de l’ensemble de ses placettes. L’estimation de l’équivalent carbone, le CO2 atmosphérique, de la forêt s’est effectuée en multipliant le volume de carbone par 3,67 suivant la méthode utilisée par Tsoumou et al. (2016). Ainsi, le stock équivalent (Téq) = stock carbone × (3,67).
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1. Synthese bibliographique
I. Généralités sur le carbone forestier, le changement climatique et les méthodes d’évaluation du carbone
I.1. Carbone du secteur forestier et changement climatique
I.1.1. Bilan global des gaz à effet de serre et manifestation du changement climatique
I.1.2. Flux de carbone et formations forestières
I.1.3. Rôle des écosystèmes forestiers dans l’atténuation du changement climatique .
I.1.4. Réservoirs de carbone dans les forêts
I.2. Estimation de la biomasse ligneuse des formations forestières : les modèles allométriques
I.2.1. Définition et importance des modèles allométriques
I.2.2. Estimation de la biomasse aérienne ligneuse
I.2.3. Estimation de la biomasse souterraine ligneuse
I.3. Estimation du stock de carbone
II. Généralités sur la zone d’étude
II.1. Situation géographique de la zone d’étude
II.2. Caractéristiques physiques et biologiques
II.2.1. Climat
II.2.2. Pluviosité
II.2.3. Hygrométrie
II.2.4. Température
II.2.5. Sols
II.2.6. Hydrographie
II.2.7. Végétation
II.3. Milieu humain
II.3.1. Population
II.3.2. Activités socio-économiques
II.3.2.1. Agriculture
II.3.2.2. Elevage
II.3.2.3. Exploitation forestière
CHAPITRE 2. Materiel et méthodes
I. Site expérimental
II. Méthodologie d’inventaire et d’estimation du stock de carbone
II.1. Inventaire floristique
II.1.1. Inventaire floristique de la flore herbacée
II.1.2. Inventaire de la végétation ligneuse
II.1.2.1. Type d’échantillonnage
II.1.2.2. Forme, taille et nombre de placettes
II.2.2.3. Caractérisation de la végétation ligneuse
II.2. Estimation de la biomasse herbacée et ligneuse
II.2.1. Méthode d’estimation de la biomasse herbacée
II.2.2. Estimation de la biomasse ligneuse
II.2.1. Biomasse aérienne ligneuse
II.2.3. Biomasse racinaire ligneuse
II.3. Estimation du stock de carbone et son équivalent
III. Analyse des données
III.1. Analyse statistique
III.2. Caractéristiques indicatrices de l’état de végétation
III.2.1. Contribution spécifique
III.2.2. Diversité floristique
III.2.3. Densité des peuplements forestiers
III.2.4. Structures démographique et verticale de la végétation
CHAPITRE 3. Résultats et discussion
I. Résultats
I.1. Caractéristiques de la végétation du site de l’ENEF
I.1.1. Composition et diversité floristique de la zone de savane
I.1.1.1. Végétation herbacée
I.1.1.2. Végétation ligneuse
I.1.2. Composition et diversité floristique de la plantation de teck
I.1.3. Composition et diversité floristique de la zone agroforestière
I.1.4. Variabilité de la diversité floristique des formations végétales
I.1.5. Diversité structurale
I.1.6. Diversité verticale
I.1.7. Densité des formations végétales
I.1.8. Etat sanitaire des peuplements forestiers
I.2. Comparaison des modèles d’équation allométrique et choix
I.3. Estimation de la biomasse et du stock de carbone
I.4. Estimation du potentiel de séquestration de carbone
II. Discussion
Conclusion, recommandations et perspectives .
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