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Fiche détaillée Thèses
Université Nice Sophia Antipolis (12/12/2001), Dauphiné André (Dir.)
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Les plantes indicatrices du climat en France et leur télédétection
Emmanuel Garbolino1

Dès ses débuts, la géographie botanique a reconnu l'influence du climat sur la répartition des plantes grâce à la comparaison de territoires et à l'examen de limites climatiques et floristiques. Elle a exprimé cette influence par des cartes plus que par des mesures. Elle a progressivement donné naissance à une discipline biologique, l'écologie végétale, qui se fonde, en milieu naturel, sur des observations stationnelles et sur des traitements numériques. Mais cette discipline a surtout mesuré les variables stationnelles les plus accessibles, celles qui concernent le substrat de la végétation plutôt que son climat, tout au moins à grande échelle. Aujourd'hui, cette discipline dispose d'une
banque de données climatiques, celle de Météo-France, et d'une banque de données floristiques « Sophy ». Elle peut établir les relations entre plantes et climats sur une base stationnelle et
numérique, donc plus objective, plus précise et plus complète que la géographie botanique.
Le réseau météorologique national fournit des données standardisées dans 828 postes en France. Parmi les facteurs les plus actifs sur les plantes, il y a la température du jour et de la nuit, mois par mois, reflétées respectivement par la température mensuelle maximale et minimale ; il y a également les hauteurs et les fréquences mensuelles des précipitations. Ces facteurs sont ramenés à une même période de référence après estimation des données manquantes. De son côté, la banque « Sophy » fournit les présences et les abondances de 4.500 taxons botaniques dans 140.000 stations
en France. Elle permet de distinguer le comportement d'une plante soit par sa présence, soit par un seuil d'abondance. La conjonction de ces deux banques fournit un échantillonnage d'environ 12.000
stations floristiques réparties entre les climats de 574 postes.
La dépendance apparente d'une plante envers un facteur se manifeste par la concentration de ses présences dans la gamme du facteur. Cette concentration se calcule comme une probabilité et elle suit un gradient rigoureusement unimodal dans la gamme du facteur. La concentration maximale exprime le pouvoir indicateur de la plante, de telle façon que ce paramètre ne soit nul que pour une plante ubiquiste. Ce pouvoir indicateur est d'autant plus élevé que la plante est meilleure indicatrice. Le rang de la concentration maximale indique la position optimale de la plante. Les douze pouvoirs indicateurs et les douze positions optimales résument le comportement d'une plante dans la gamme d'un facteur. Ce travail présente le catalogue des comportements pour 2.800 plantes
indicatrices du climat et pour six grandeurs climatiques sous la forme de graphiques. Le catalogue présente aussi la répartition géographique de chaque plante entre les 140.000 stations de la banque « Sophy ». Ce catalogue n'est pas seulement un dictionnaire écologique des plantes indicatrices du climat. Il est aussi un outil informatique qui permet d'estimer avec précision le climat dans une communauté dépourvue de poste météorologique et d'introduire ainsi le climat de façon numérique dans toute étude phyto-écologique en France.
Mis à part l'application précédente, le catalogue ne montre pas de synthèse. Il est complété par une classification climatique des plantes qui montre la hiérarchie des phénomènes et leur importance statistique. Cette classification détermine des groupes de plantes ayant des comportements similaires d'après leurs fidélités cumulées aux rangs des variables climatiques. Elle caractérise un groupe par ses pouvoirs indicateurs et ses positions optimales. Elle aboutit à un catalogue des principaux groupes, depuis les plus nombreux et les plus différents, constituant les premiers niveaux de synthèse, jusqu'aux plus détaillés. Elle montre que le gradient phytoclimatique majeur sépare le littoral, la région méditerranéenne et les montagnes des plaines continentales. Le
groupe littoral, par exemple, se subdivise en groupes atlantiques et méditerranéens, puis en sousgroupes cantonnés dans une partie seulement de chaque climat.
Un travail analogue est entrepris sur les relations entre les plantes et les variables du satellite NOAA. Comme en géographie botanique, les relations entre plantes et mesures satellitaires se
fondent souvent sur la superposition de ces images, basées sur un indice de végétation (NDVI), avec des cartes de végétation. Ces images et leur interprétation montrent de grandes catégories de
végétation, telles que formations forestières et cultures. La banque « Sophy » permet une étude stationnelle et non plus cartographique du phénomène. Cette banque associe des données
floristiques à des données satellitaires issues du même emplacement, dans 11.000 pixels de 5,5 km de côté. Les synthèses mensuelles du NDVI montrent des différences de comportement entre les plantes de formations différentes, telles que prairies, forêts, ripisylves, formations méditerranéennes et les landes atlantiques, littorales et montagnardes. Les pouvoirs indicateurs sont parfois élevés et similaires pour les plantes de la même formation. Mais ils montrent encore quelques incohérences, soit d'un mois sur l'autre, soit d'une variable satellitaire à une autre, faute d'une standardisation insuffisante dans la caractérisation des pixels. Des variables satellitaires standardisées portant sur une plus longue période, dont les données manquantes seraient calculées, devraient être susceptibles de localiser des phytoclimats, grâce aux groupes de plantes qui les représentent, et de généraliser
sur le terrain les connaissances stationnelles de la phytoclimatologie.
1 :  CRC - Centre de recherche sur les Risques et les Crises
Écologie végétale – Images de télédétection – Effets du climat – Modèle probabiliste – Bases de données – France

Indicative plants of the climate in France and their remote sensing
From its beginnings, the botanical geography has recognized the influence of the climate on the distribution of the plants thanks to the comparison of territories and the study of climatic and floral limits. It has expressed this influence with maps rather than measurements. It has progressively given birth to a biological discipline, the plant ecology, which blends, in a natural environment, with field observations and with numerical treatments. But this discipline has mainly measured the most readily available field variables, namely those which concern the substrate of the vegetation rather than its climate, at least on a large scale. This discipline has today a climatical data bank, the one from Météo-France, and a floral data bank “Sophy” at its disposal. It can establish relations between plants and climates on a field and numerical basis, and is therefore more objective, more precise and more complete than the botanical geography.
The national meteorological network delivers standardised data from 828 stations in France. Among the most active factors on the plants, there are the day and the night temperatures, month by month, reflected respectively by the monthly maximum and minimum temperatures; there are also the amounts and the monthly frequencies of rainfall. These factors are reduced to an equal period of reference after estimation of the missing data. The bank ‘Sophy' for its part supplies the presence and the abundance of 4 500 botanical taxons from 140 000 stations in France. It allows to
distinguish the behavior of a plant be it by its presence or be it by a threshold of abundance. The conjunction of the two banks supplies a sampling of about 12 000 floral stations distributed between the climates of 574 stations.
The apparent dependance of a plant on a factor is shown by the concentration of its presence on a factor scale. This concentration can be calculated as a probability and it follows a rigorous unimodal gradient on the factor scale. The maximal concentration expresses the power indicator of the plant in a way that this parameter is only zero for an omnipresent plant. This power indicator is all the more elevated the better the plant is indicative. The maximum concentration rank indicates the
optimal position of the plant. The twelve power indicators and the twelve optimal positions summarize the behavior of a plant on the factor scale. This work presents the catalogue of behaviors
for 2 800 plants indicative of the climate and for six climatical sizes in graphic form. The catalogue also presents the geographical distribution of all plants among the 140 000 field stations of the
‘Sophy' data bank. This catalogue is not only an ecological dictionnary of climate indicative plants. It is also an information tool which allows to estimate with precision the climate in a community which is deprived of a meteorological station and which therefore allows to introduce the climate in a numerical way in all phyto-ecological studies in France.
Apart from the above mentioned application, the catalogue does not show a synthesis. It is completed by a climatic classification of plants which show the hierarchy of phenomena and their
statistical importance. This classification determines the plant groups having similar behaviors according to their accuracy accumulated in the ranks of the climatic variables. It characterises a group by its indicative powers and its optimal positions. It ends in a catalogue of principal groups, from the most numerous and the most different, forming the leading levels of synthesis, to the most detailed. It shows that the major phytoclimatic gradient separates the coast, the Mediterranean
region and the mountains of the continental plains. The coastal group, for example, can be subdivised in Atlantic and Mediterranean groups, then in subgroups confined to only a part of each climate.
A similar work has been done concerning the relations between the plants and the variables of the satellite NOAA. As in the botanical geography, the relations between plants and satellite measurements are often founded on the superimposition of these images, based on a vegetation index (NDVI = Normalized Difference Vegetation Index), with vegetation charts. These images and their interpretation show large vegetation categories, like forest and farming formations. The bank ‘Sophy' allows an observation study and not only a cartographic study of the phenomenon. This bank links the floral data with the satellite data given of the same place, in 11 000 pixels of 5,5 km to the side. The monthly synthesis of the NDVI shows the differences of behavior between the plants of different formations, like the grassland, forests, ripisylves (vegetation of humid zones), Mediterranean formations and the Atlantic moors, coasts and mountains. The power indicators are sometimes high and similar for the plants of the same formation. But they are still showing some incoherences, be they from one month to another, be they from one satellite variable to another, for want of an insufficiant standardisation in the characterisation of the pixels. Standardised satelllite variables over a longer period, missing data of which could be calculated, might be capable to
localise phytoclimates, thanks to the groups of plants they represent, and to generalise in the field the observation knowledge of the phytoclimatology.
Plants ecology – Remote sensing data – Climate effects – Probabilistic model – database – France