Directrice de thèse : Nathalie DE NOBLET (LSCE), rapport de thèse accessible sur HAL

Travail initié et conduit en partenariat avec Kinomé (http://kinome.fr), entreprise sociale et solidaire oeuvrant pour le développement humain et économique dans le monde par des projets de reboisement.

Face à une déforestation mondiale alarmante, source d'émission de gaz à effet de serre, et à la démographie croissante dans les régions tropicales semi-arides, les programmes de reforestation et de développement doivent concilier ce double-enjeu : protéger, restaurer les écosystèmes forestiers, et améliorer les conditions de vie des populations en optimisant l'usage de ressources naturelles limitées. Or les arbres, s'ils constituent une source de multiples services écosystémiques, exercent dans ces régions une très forte compétition pour l'eau qui peut pénaliser l'agriculture.

L'objectif de ma thèse est d'étudier les opportunités climatiques d'une reforestation en milieu tropical semi-aride, et ses effets potentiels sur les conditions climatiques locales et les services écosystémiques induits. La première étape consiste à étudier le devenir des régions "tropicales semi-arides" sous l'effet du changement climatique. La classification bioclimatique de Koppen-Geiger identifie des classes en fonction des domaines d'existence climatique (conditions de température et de précipitations) des grands types de végétation terrestre. La classe dite "semi-aride chaude" (SAC) est caractérisée par des précipitations inférieures à un seuil empirique et une température moyenne annuelle supérieure à 18°C. Selon les données du CRU, plus des deux-tiers de la surface classée SAC est circonscrite entre les deux tropiques à la fin du 20e siècle.

Les résultats obtenus avec les conditions de température et de précipitations simulées par un ensemble de modèles de l'exercice CMIP5 montrent une tendance continue à l'augmentation de la surface classée SAC au cours du 21e siècle, traduite par un accroissement net de cette surface à horizon 2100. Le mécanisme à l'œuvre dans l'augmentation de ces surfaces est principalement une aridification. La tendance est particulièrement forte dans les régions subtropicales, où près de la moitié des zones SAC pourraient être situées en 2100, selon le scénario climatique le plus sévère (RCP 8.5). Cette migration vers les pôles des régions sèches est cohérente avec les résultats d'autres travaux montrant un élargissement de la circulation de Hadley.

Dans la deuxième phase de ma thèse, j'utilise le modèle de surface continentale ORCHIDEE pour déterminer un potentiel d'arborisation dans les régions SAC. Le modèle est forcé par des observations pour le 20e siècle ou des sorties CMIP5 pour le 21e siècle. Il simule la production végétale dans ces conditions climatiques, à partir d'un couvert végétal imposé, la production végétale associée à un gradient de densité de couvert arboré (1 à 100%). L'objectif est de déterminer, dans les zones d'intérêt (classées SAC soit aujourd'hui, soit dans le futur), la fraction de couvert arboré optimale en termes de production de biomasse. L'évaluation d'autres services écosystémiques (ombrage, température et humidité du sol...) permettra de nuancer le diagnostic.

Ce potentiel d'arborisation sera analysé en termes de réalisation actuelle (le couvert arboré observé localement correspond-il au couvert "optimal" ?), et d'évolution projetée à horizon 2100, de manière à identifier les régions les plus favorables à la mise en place de stratégies de reforestation.