FO3REST - Impacts de l’ozone et du changement climatique sur les forêts françaises et italiennes : définition de critères et seuils de protection des forêts 1

Contexte
Objectifs
Résultats attendus
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Carte de localisation

N° de projet LIFE10 ENV/FR/208
Bénéficiaire Type : PME
Nom : ACRI-ST SAS
Adresse postale :
260 Route du Pin Montard BP 234
06904 Sophia Antipolis CEDEX
FRANCE
Contact Dr Pierre SICARD
Téléphone : +33 492 96 75 28
Fax : +33 492 96 71 17
Email : pierre.sicard@acri-st.fr
Durée 40 mois (01/09/2011 - 31/12/2014)
Budget total 1 322 339 euro
Contribution de la CE 658 063 euros (49.77 %)
Thème général Evaluation du risque – Maîtrise de la pollution
Localisation
Sud de la France et Italie (excepté la Sardaigne et la Sicile)

Contexte

Le réchauffement climatique est aujourd’hui un fait avéré et reconnu non seulement par la communauté scientifique, mais également par les pouvoirs publics. Depuis le protocole de Kyoto en 1997, des engagements quantitatifs et juridiques ont été ainsi mis en place afin de stabiliser et diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Bien que des efforts aient été réalisés, les prédictions restent inquiétantes et les experts du GIEC (Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) estiment un réchauffement global à la surface du globe compris entre 1 et 6°C à l’horizon 2100 selon les scénarii pris en compte.

Ce projet est au cœur des évolutions climatiques puisque la région méditerranéenne est une des régions d’Europe les plus touchées par la pollution atmosphérique, notamment celle de l’ozone. Elle sera une des régions souffrant le plus du réchauffement climatique. Effectivement, de récentes études du GIEC montrent que les températures moyennes pourraient augmenter sur la région Provence-Alpes-Côte-d’Azur jusqu’à 5,2°C à l’horizon 2080.

Dans la stratosphère, l’ozone (O3) joue un rôle d’écran naturel et bénéfique vis-à-vis des ultraviolets solaires (UV) dangereux pour la matière vivante (= bon ozone). Dans la troposphère, l'O3 est un polluant produit principalement par la transformation, sous l’effet du rayonnement solaire, des oxydes d’azote (NOx) et des Composés Organiques Volatils (COV) émis majoritairement par les activités humaines (= mauvais ozone). A certaines concentrations, l’O3 troposphérique a des effets nocifs sur la santé humaine et les écosystèmes.

L’O3, gaz à effet de serre, représentant un quart du pouvoir réchauffant du CO2, contribue au réchauffement climatique et est le polluant atmosphérique le plus préoccupant pour les forêts. Des études récentes montrent un impact croissant des concentrations en ozone sur les écosystèmes et les forêts. Les niveaux de fond de concentration en ozone troposphérique dans l'air pourraient tripler d’ici à 2100 (GIEC).

Il est nécessaire de déterminer dans quelle mesure les écosystèmes peuvent représenter un puits d’ozone, et pour cela comprendre comment s’effectuent les échanges entre l’atmosphère et la végétation.


Figure 1 : Schéma simpliste pour la formation du « mauvais ozone »


L'O3 pénètre dans les feuilles, à travers les stomates 2 (flux stomatique), et se dégrade instantanément au contact des cellules, entraînant des réactions en chaîne pouvant aboutir à la mort de celles-ci. Les symptômes peuvent être des nécroses foliaires, une chute prématurée des feuilles, une modification de l’ouverture des stomates et donc une réduction du taux d’activité photosynthétique. Ces pertes entraînent des diminutions de croissance et un affaiblissement des plantes, les rendant plus sensibles aux attaques parasitaires et aux aléas climatiques (sécheresse).

Pour protéger la végétation de l’ozone, les normes européennes utilisent actuellement un critère basé sur l’exposition (AOT40) mais l’Union Européenne s’oriente vers une approche plus complexe qui nécessite la modélisation des flux d’ozone au niveau des arbres. Des études ont démontré que les symptômes foliaires, spécifiques à l’ozone, sont dus à la quantité d’ozone pénétrant dans le feuillage (flux stomatique), plutôt qu’à la quantité d’ozone présent dans l’air.


Objectifs

Les activités du projet sont menées sur des placettes forestières expérimentales dans le Sud de la France (30 placettes en région PACA) et en Italie (49 placettes dont 24 en région Piémont).


Figure 2 : Localisation des placettes forestières en France et en Italie


L’objectif principal du projet est d’évaluer les normes européennes actuelles, d’affiner et de proposer, in fine, de nouveaux seuils de protection des forêts méditerranéennes plus adaptés et appropriés contre les impacts de l’ozone et du changement climatique. Les concentrations en ozone ne sont pas les seuls facteurs dans le développement des symptômes foliaires. C’est pourquoi ces seuils seront basés sur la quantité d’ozone pénétrant réellement à l’intérieur des arbres et non plus sur l’exposition à l’ozone, implicite dans l’AOT40.

L’AOT40 est le cumul des concentrations horaires en O3 supérieures à 80µg.m-3. Or, il présente des points faibles. L’O3 peut affecter la végétation à des concentrations plus faibles. Le cumul est limité à la période où les stomates sont ouverts (8-20h) du 1er avril au 30 septembre et il ne prend pas en compte la pénétration de l’O3 dans les feuilles et son impact. C’est ce que le projet vise à améliorer.

La notation de symptômes sera faite sur les arbres les plus sensibles des placettes (pins, hêtres…). Voici par exemples, les symptômes de l’ozone sur deux arbres de notre région:


Plus généralement,

Conifères
Feuillus
Petite tâche de couleur jaune ou vert clair ou marbrures à contour diffus, en particulier sur la face supérieure et à la pointe des aiguilles (mottling). Décoloration des parties exposées à la lumière (photobleaching). Ponctuation de petite taille et de couleur variable à la surface des feuilles entre les nervures (stippling). Coloration brun-cuivre ou brun-violacé sur la partie supérieure du feuillage (bronzing). Décoloration des parties exposées à la lumière (chlorose).


La pénétration de l’ozone dans les feuilles (flux stomatique) doit être prise en compte pour évaluer son impact sur la végétation. C’est pourquoi, sur certaines placettes forestières, des mesures de flux d’ozone seront effectuées au niveau des arbres. Cette technique totalement innovante est basée sur une méthode d’Eddy covariance. C’est une approche micro-météorologique qui permet de quantifier les flux d’ozone entre un écosystème et l’atmosphère. Ce flux est mesuré grâce à des tours à flux. Le flux est calculé en mesurant les variations de la concentration en O3 et celles du vent vertical à haute fréquence (< à 1 seconde).

En complément de ces mesures, le modèle « DO3SE » d’estimation du flux stomatique sera mis en place sur l’ensemble des placettes. Ces expérimentations permettront de connaître la relation entre dose absorbée et impacts visibles observés pour affiner et proposer de nouveaux indicateurs de risques des végétaux à l’ozone et seuils de protection des forêts.


Figure 3 : Vue schématique du dispositif mis en place pour mesurer le flux d’ozone


Principaux résultats attendus


  • Evaluation et amélioration des connaissances des effets de l’ozone sur la forêt et la végétation.
  • Validation du modèle de détermination de flux stomatique DO3SE.
  • Evaluation des effets des stratégies de réduction des émissions de précurseurs d’ozone en Europe.
  • Détermination des tendances de la santé des forêts à l’échelle locale et régionale.
  • Proposition d’indicateur de risques des végétaux et de seuils affinés pour la protection des forêts contre l’ozone et le changement climatique.
  • Développement d’outils d’aide à la décision pour les autorités nationales et européennes.
  • Proposition de nouvelles stratégies pour une meilleure adaptation de la gestion forestière.
  • Harmonisation et amélioration des méthodes existantes concernant le suivi de l’ozone.
  • Large communication auprès du public et des politiques.

De plus, nous estimerons et évaluerons les impacts et la pertinence des politiques gouvernementales de réduction des émissions et des programmes de contrôle afin de s'assurer que ces programmes français et européen protègent réellement les écosystèmes.


Partenaires

Partenaires du projet : ACRI-ST, GIEFS (Groupement d'Etudes International des Forêts Sud-européennes), IPP-CNR (Consiglio Nazionale Delle Ricerche - Istituto per la Protezione delle Piante) et ENEA (Agence nationale italienne pour les nouvelles technologies, énergie et développement économique durable).

Le support technique du projet est assuré par le Grand Site Sainte-Victoire, du Parc National du Mercantour, de l’ONF (Office National de Forêts), de l’IPLA (Istituto per le Piante da Legno e l’Ambiente), du CRA (Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura), du CFS (Corpo Forestale dello Stato) et du JRC (Joint Research Centre).



1 - Ce travail est rendu possible grâce à la contribution financière LIFE de l'Union Européenne (LIFE10 ENV/FR/208) et du Ministère de l'Agriculture, de l’Alimentation, de la Pêche, de la Ruralité et de l’Aménagement du Territoire, ainsi qu’à la bonne coopération et harmonie entre les partenaires du projet.


2 - Petit orifices à la surface des feuilles qui peuvent s’ouvrir et se fermer suivant les conditions extérieures permettant à la plante de transpirer et d’échanger avec l’atmosphère.