Collecte de données

Capteurs microclimatiques

Les capteurs ont tous été inter-calibrés en amont de la pose en forêt, sur une gamme de température allant de – 20°C à 50°C, afin de corriger d’éventuelles déviations et de vérifier la pertinence des mesures.

Mormal, Blois, l’Aigoual : les capteurs HOBO

Deux capteurs HOBO ont été posés au centre de chacune des 180 placettes, pour mesurer la température à 1 m au-dessus du sol, et à 8 cm sous la surface du sol. Les capteurs placés à 1 m du sol ont été attachés – exposition Nord – à un arbre par des ressorts afin de s’adapter à sa croissance en épaisseur. Ils ont été placés dans des abris en tube de PVC blanc pour éviter la surchauffe au soleil. La hauteur d’1 m permet de minimiser les risques liés à la faune (sangliers en particulier). De même, les capteurs enterrés à 8 cm de profondeur ont été attachés à un fil métallique, et cloués au contrefort d’un arbre proche pour éviter la perte de capteurs suite à l’activité de la faune.

Aspect général du dispositif avec la sonde HOBO®, et sa notice explicative, dans son abri orienté au Nord et disposé à 1 m de haut, par Fabien Spicher

Les relevés de température de l’air se feront toutes les heures (capteurs de 64 Ko de mémoire), et pour la température du sol, milieu plus tamponné, toutes les deux heures (capteurs de 8 Ko de mémoire). La batterie des capteurs HOBO étant d’une capacité d’environ un an, un retour sur les placettes pour mettre de nouvelles piles (et récupérer les données) sera planifié chaque année.

Réseau RENECOFOR : capteurs TMS

A travers le réseau RENECOFOR, c’est un second type de capteur qui sera installé : le TMS (Temperature Moisture Sensor).
Ce capteur, innovant et très simple d’utilisation, est conçu pour mesurer les conditions climatiques vécues par une petite plante herbacée typique, au niveau de :

  • Ses feuilles (15 cm) ;
  • Ses bourgeons hivernants (0-2 cm) ;
  • Ses racines (- 8 cm), ainsi que l’humidité autour de ses racines.
Anatomie du capteur TMS (TOMST®)
La partie verte est entièrement enfoncée dans le sol

Les données de températures et d’humidité sont prises en continu depuis la sortie d’usine et jusqu’à la fin de vie de la machine, par défaut tous les ¼ d’heure, sans avoir besoin de le programmer. Le TMS a donc une durée de vie d’environ 10 ans, et une mémoire suffisamment grande pour stocker 14 ans de données, ce qui permet de ne pas intervenir sur le terrain chaque année.

Afin de mesurer l’effet du couvert forestier, deux capteurs TMS seront posés à chaque fois au cœur de la placette RENECOFOR et dans une zone proche, ouverte (de pleine lumière). Un protocole d’installation sera fourni aux agents ONF partenaires. La récupération des données se fera simplement par le renvoi du capteur par la poste.

Inventaires dendrométriques

Ces inventaires concernent uniquement les 180 placettes des trois forêts, Mormal, Blois et l’Aigoual. Les placettes RENECOFOR sont en effet déjà suivies, avec des inventaires dendrométriques et floristiques à intervalles réguliers depuis les années 90.

Surface terrière et structure du peuplement

Chêne dans la forêt de Compiègne, par Jonathan Lenoir

Le centre de la placette est matérialisé par l’arbre portant le capteur de température.

Concernant la structure du peuplement forestier, deux cas de figure peuvent se présenter :

  • Diamètre moyen < 7,5 cm : inventaire de toutes les tiges présentes sur une surface de 154 m², soit 7 m de rayon (nombre et diamètre moyen pour chaque essence)
  • Diamètre moyen > 7,5 cm : tour relascopique (angle constant, facteur de surface terrière de 1 ou 2 selon la densité de tiges et le diamètre moyen). Chaque arbre inclus dans l’inventaire sera déterminé et son diamètre mesuré à 1,30 m. La hauteur de l’arbre portant le capteur sera mesurée au vertex, ainsi que celle des trois plus gros arbres. La distance et l’azimut par rapport au centre de ces trois plus gros arbres seront mesurés.

Estimation de la couverture de la canopée

Des mesures du couverture de la canopée ont été prises en 8 positions : d’abord au centre de la placette, dos au capteur dans les quatre directions cardinales (Nord, Sud, Est, Ouest), puis à 5 m de distance dans chaque direction cardinale. Une double approche permet de comparer les mesures et d’augmenter leur fiabilité :

Photos hémisphériques

Une lentille de type « Fish-eye » (grand angle) a été utilisée pour prendre des photos de la canopée. Ces photos ont été prises avec un smartphone, et seront traitées par un logiciel gratuit (e.g. GLA) pour estimer un index de couverture de la canopée, en déterminant la proportion de trouées de lumière par rapport à la végétation.

Densiomètre

Cet appareil consiste en un miroir bombé et quadrillé. Il permet lui aussi d’estimer le pourcentage de couverture de la canopée, en comptant dans chaque section le nombre de zones laissant apparaître le ciel (4 points dans chacun des 24 carrés, soit 96 points au total).

Densiomètre (modèle convexe), permettant d’estimer la couverture de la canopée

Survol aérien des trois forêts avec le LiDAR

Le LiDAR (Light Detection And Ranging) est une technologie utilisant un faisceau laser, et qui permet d’obtenir un nuage de points géoréférencés en 3D. Un prestataire sera missionné pour le survol des placettes étudiées sur chacune des trois forêts, et la livraison de données LiDAR avec une résolution visée de l’ordre de 50 cm à 1 m.

De la multitude de points ainsi obtenus (environ 10 points par m²), on peut déduire un modèle numérique de terrain très précis, ainsi qu’un modèle de la surface de la végétation, ou modèle numérique de canopée. On peut alors extraire des variables particulièrement pertinentes pour modéliser le microclimat, notamment :

  • L’exposition
  • La pente
  • Le microrelief
  • La densité du couvert arboré
  • La hauteur de la canopée
  • La structure et la stratification de la forêt
  • L’ensoleillement du sous-bois
Profil forestier issu de données LiDAR sur la forêt domaniale de Compiègne, classées par type de points : sol, végétation basse, haute et intermédiaire, par Emilie Gallet-Moron

Inventaires floristique et faunistique

La flore et les arthropodes du sol sont des composantes majeures dans le fonctionnement de l’écosystème forestier, car ils jouent un rôle important sur le fonctionnement des cycles biogéochimiques et sur la provision de certains services écosystémiques. Ces deux groupes seront étudiés sur les 180 placettes pour explorer le lien entre microclimat et diversité taxonomique et fonctionnelle.

Inventaire de la flore

Des relevés complets de la flore seront effectués sur des placettes circulaires de 400 m² autour du capteur de température central. Pour chaque espèce, sera précisé son niveau d’abondance et de dominance, en lui attribuant un indice à huit niveaux : 0, r, +, 1, 2, 3, 4, 5. Le recouvrement global de chaque strate sera aussi estimé : arborée (au-dessus de 7 m), arbustive haute (de 2 m à 7 m), arbustive basse (de 50 cm à 2 m), herbacée, et terricole (mousses et hépatiques).

Inventaire des arthropodes du sol

Sur chaque placette, seront posés 3 pots d’interception au sol, de type barber. Ces pièges seront remplis d’eau salée avec un peu de détergent, un liquide non-attractif. Ils seront posés durant 15 jours, protégés par une cassolette en aluminium.
Afin de couvrir un maximum d’espèces, et sachant que les communautés évoluent au cours des saisons, deux campagnes de terrain seront faites : une au printemps et une en début d’été. Pour les deux campagnes, les pièges seront posés au même endroit. Les pièges sont destructifs dans le sens où les animaux meurent dans les pièges, ce qui est nécessaire pour la détermination des arthropodes qui ne peut pour la plupart se faire qu’au laboratoire.

Après récupération des pots-pièges, le liquide de piégeage est remplacé par de l’alcool pour une longue conservation. Les macro-arthropodes sont ensuite triés au laboratoire, et déterminés jusqu’à l’espèce pour les carabes. Les carabes seront en effet identifiés en priorité parmi les arthropodes du sol, car c’est une compétence que possède un membre de l’équipe IMPRINT (Vincent Le Roux). Les macro-arthropodes restants seront intégralement conservés, dans l’optique de les déterminer en collaboration avec d’autres partenaires éventuels ayant cette compétence.

Carabus auronitens, par Vincent Le Roux