Projet TOUNDRA ANR JCJC (2024 - 2028) Porteur : Guillaume Cantin

Titre du projet :

Mathematical modeling and analysis of boreal forests vulnerability to climate change: a hybrid approach

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Résumé du projet

Le projet TOUNDRA porte sur la dynamique de la forêt boréale en réponse au changement climatique. C'est un projet scientifique interdisciplinaire, associant les mathématiques appliquées, l'informatique théorique et l'écologie forestière.

L'équipe de ce projet est composée de Guillaume Cantin, Benoît Delahaye et Lu Li, membres du Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes, et Adam Ali et Yves Bergeron, membres du Réseau International de Recherche sur les Forêts Froides.

Le projet TOUNDRA est financé par l'Agence Nationale de la Recherche, à travers l'instrument JCJC, pour une durée de quatre ans (2024 - 2028).
Identifiant du projet : ANR-24-CE56-3042.
Démarrage scientifique du projet : 1er novembre 2024.

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Objectifs du projet

Le projet de recherche TOUNDRA est consacré à l'étude de la stabilité de l'écosystème forestier boréal sous l'effet du réchauffement climatique. L'équilibre de cet écosystème, caractérisé par une transition nette avec la toundra arctique, présente en effet une dynamique fortement déstabilisée par un changement rapide du climat. Comme l'a encore souligné récemment le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) dans son sixième rapport d'évaluation, le changement climatique augmente la fréquence des événements extrêmes tels que les tempêtes, les sécheresses et les incendies de forêt, qui ont d'importantes répercussions sur l'équilibre des écosystèmes forestiers. En particulier, la forêt boréale, qui est l'un des plus grands biomes terrestres et couvre environ un tiers de la surface forestière mondiale, est soumise à des perturbations climatiques sévères.

Le projet TOUNDRA vise d'abord à améliorer la compréhension de la dynamique spatiale et temporelle de la forêt boréale et de ses mécanismes complexes. Par approche de modélisation hybride basée sur le couplage entre des équations aux dérivées partielles, reproduisant la dynamique biologique de l'écosystème forestier, et un processus probabiliste discret, modélisant l'impact des événements extrêmes, le projet étudie notamment la capacité de la forêt boréale à migrer vers un habitat favorable, et s'intéresse également au processus complexe de morphogenèse de l'écotone entre la forêt boréale et les écosystèmes voisins.

Le projet TOUNDRA prévoit d'expérimenter des scénarios futurs de perturbations climatiques pour étudier leurs impacts sur la forêt boréale. Des simulations numériques du modèle mathématique reproduisant la dynamique de la forêt boréale seront donc réalisées afin de tester la réponse de l'écosystème forestier au réchauffement climatique.

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Quelques simulations numériques du modèle mathématique de dynamique forestière du projet TOUNDRA.

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Actualités

Une campagne de terrain a été effectuée en mars 2025 dans la province d'Abitibi-Témiscamingue au Québec. Cette campagne a été menée en collaboration avec les chercheurs de Ressources Naturelles Canada via le Centre de Foresterie des Laurentides, la Communauté des Innus de Pessamit, l'Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, l'Université de Nantes et l'Université de Montpellier. Au total, 7 lacs ont été échantillonnés dans la forêt mixte, dont certains dans des peuplements feuillus, et d'autres dans des peuplements d’épinettes noires et de pins gris. Les données produites lors de cette campagne de terrain seront utiles au calibrage du modèle mathématique du projet TOUNDRA.

Aperçu de la campagne de terrain en Abitibi-Témiscamingue.