A spacially-explicit model of the dynamics of a tropical rainforest (Paracou Forest - French Guiana)
Modélisation individuelle spatialement explicite de la dynamique d'un peuplement de forêt dense tropicale humide (dispositif de Paracou - Guyane française)
Résumé
A forest dynamics simulation model, individual-based and spatially explicit, is calibrated and quantitatively evaluated from data collected for more than ten years in the experimental plots of Paracou, in the rainforests of French Guiana. In the model, each tree is positioned on a virtual plot and follows rules of life given by individual growth, mortality and recruitment sub-models according to a three years time step.
The growth model is derived from a classical « potential x reducer » form, adapted to the specifity of guianan rainforests. It predicts the diameter growth of a subject tree from its diameter at time t and two competition indices which describe its local environment : one of them takes into account the environmental pressure experienced by the tree at the beginning of its growth period and the other the dynamics of this pressure in the near past. The introduction of fifteen species groups in the model greatly improved its efficiency.
Four mortality models predict standing mortality and primary, secondary or complex tree falling. A recruitment model allows new individuals more than 10 cm dbh to appear on 100 m2 square plots, depending on allowable space in the stand.
The simulation model is programmed in SmallTalk-80, following the multi-agents system philosophy. A user-friendly interface allows : (i) to follow the evolution of a stand and of each of its tree components by means of maps and graphics ; (ii) to perform at any time different kinds of treatments in order to test silvicultural scenarios. Trials with the model show that virtual stands behave satisfactorily whatever the intensity of disturbances applied at the beginning of the simulation but also that its reactivity is too low as compared to a matrix model calibrated with the same data. We suggest different ways to improve it and underline the potential interest this type of model may have for the scientific community and, on longer term, for forest managers.
The growth model is derived from a classical « potential x reducer » form, adapted to the specifity of guianan rainforests. It predicts the diameter growth of a subject tree from its diameter at time t and two competition indices which describe its local environment : one of them takes into account the environmental pressure experienced by the tree at the beginning of its growth period and the other the dynamics of this pressure in the near past. The introduction of fifteen species groups in the model greatly improved its efficiency.
Four mortality models predict standing mortality and primary, secondary or complex tree falling. A recruitment model allows new individuals more than 10 cm dbh to appear on 100 m2 square plots, depending on allowable space in the stand.
The simulation model is programmed in SmallTalk-80, following the multi-agents system philosophy. A user-friendly interface allows : (i) to follow the evolution of a stand and of each of its tree components by means of maps and graphics ; (ii) to perform at any time different kinds of treatments in order to test silvicultural scenarios. Trials with the model show that virtual stands behave satisfactorily whatever the intensity of disturbances applied at the beginning of the simulation but also that its reactivity is too low as compared to a matrix model calibrated with the same data. We suggest different ways to improve it and underline the potential interest this type of model may have for the scientific community and, on longer term, for forest managers.
Un simulateur de la dynamique forestière, basé sur un modèle d'arbre dépendant des distances, est élaboré, calibré et évalué à partir des données accumulées sur le dispositif sylvicole expérimental de Paracou en Guyane française. Il met en oeuvre des arbres, localisés au sein d'un peuplement et dotés de règles de vie décrites par des sous-modèles de croissance, de mortalité et de recrutement en fonction d'un pas de temps de trois ans.
Le modèle de croissance est dérivé d'un type « potentiel x réducteur » adapté aux spécifités de la forêt dense tropicale humide de Guyane. Il prédit l'accroissement d'un arbre en fonction de son diamètre à l'instant t et de son environnement immédiat décrit par deux indices de compétition : l'un rend compte de la pression subie par l'arbre en début de période de croissance et l'autre de l'évolution de cette pression dans un passé proche. La prise en compte de quinze groupes d'espèces, homogènes du point de vue de la croissance, améliore considérablement son efficacité. Quatre modèles de mortalité prédisent la mort sur pied et la mort par chablis primaire, secondaire ou complexe d'un arbre, et un modèle de recrutement permet de gérer l'apparition de nouveaux individus sur des placeaux de 100m2 en fonction de la place disponible dans le peuplement.
Le simulateur, programmé en langage SmallTalk-80 selon la technique des systèmes multi-agents, est doté d'une interface conviviale permettant à l'utilisateur : (i) de suivre l'évolution virtuelle dans le temps d'un peuplement et de chacun des individus qui le constituent par le biais de cartes et de graphiques ; (ii) de réaliser à tout moment une gamme très variée d'interventions de manière à tester des scénarios sylvicoles. Les différents essais réalisés montrent que le peuplement que nous avons généré présente un comportement satisfaisant quelle que soit l'intensité des perturbations imposées, mais que sa réactivité est faible au regard d'un modèle matriciel calibré à partir des mêmes données. Nous proposons différentes voies d'amélioration et soulignons l'intérêt que peut présenter ce type de modèle pour la communauté scientifique et, à plus long terme, le gestionnaire forestier.
Le modèle de croissance est dérivé d'un type « potentiel x réducteur » adapté aux spécifités de la forêt dense tropicale humide de Guyane. Il prédit l'accroissement d'un arbre en fonction de son diamètre à l'instant t et de son environnement immédiat décrit par deux indices de compétition : l'un rend compte de la pression subie par l'arbre en début de période de croissance et l'autre de l'évolution de cette pression dans un passé proche. La prise en compte de quinze groupes d'espèces, homogènes du point de vue de la croissance, améliore considérablement son efficacité. Quatre modèles de mortalité prédisent la mort sur pied et la mort par chablis primaire, secondaire ou complexe d'un arbre, et un modèle de recrutement permet de gérer l'apparition de nouveaux individus sur des placeaux de 100m2 en fonction de la place disponible dans le peuplement.
Le simulateur, programmé en langage SmallTalk-80 selon la technique des systèmes multi-agents, est doté d'une interface conviviale permettant à l'utilisateur : (i) de suivre l'évolution virtuelle dans le temps d'un peuplement et de chacun des individus qui le constituent par le biais de cartes et de graphiques ; (ii) de réaliser à tout moment une gamme très variée d'interventions de manière à tester des scénarios sylvicoles. Les différents essais réalisés montrent que le peuplement que nous avons généré présente un comportement satisfaisant quelle que soit l'intensité des perturbations imposées, mais que sa réactivité est faible au regard d'un modèle matriciel calibré à partir des mêmes données. Nous proposons différentes voies d'amélioration et soulignons l'intérêt que peut présenter ce type de modèle pour la communauté scientifique et, à plus long terme, le gestionnaire forestier.
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