Remote sensing applied to the study of climate variability and pastoral land management on vegetation phenology and productivity of mountain grasslands
Télédétection appliquée à l’étude de l’effet de la variabilité climatique et de la gestion pastorale sur la productivité et la phénologie végétale des prairies supra-forestières
Résumé
Mountain grasslands are wide distributed ecosystems which are particularly vulnerable to climate and land use changes. In this context, the main objective of this thesis was to assess the effect of climate and pastoral drivers on mountain grasslands vegetation at different spatiotemporal scales. In particular, we wanted to understand plant responses to annual variations of climate (temperature and precipitation), long term warming and extreme events (heat waves and droughts); as well as the land management impact (grazing intensity and calendars). Hence, we performed several analyses using phenological, meteorological and pastoral metrics. First, we derived phenological metrics mainly from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) extracted from two sources: satellite remote sensing images at moderate (MODIS) and high (Landsat and SPOT) resolution and field remote sensing measures acquired with portable and fixed sensors over five mountain grasslands. Second, we estimated meteorological metrics from reanalysis of the climatic model SAFRAN provided by Météo France. Third, we estimated pastoral metrics from two regional pastoral surveys (1996-1997 and 2012-2014) and several local documents (“cahiers d’alpage”) produced within the project “Alpages Sentinelles”. Regarding mountain grasslands vegetation, our results showed: (i) widely distributed greening trends, (ii) higher tolerance to heat waves than to droughts, (iii) higher sensibility to climate factors than to grazing pressures, (iv) weak but positive responses to grazing, and (v) a regrowth potential at the end of the season. The originality of our results was to exhibit the stronger relationships between climate factors and vegetation phenology, than between the latter and grazing pressures. Moreover, we highlighted the important contributions of remote sensing data to study mountain ecosystems.
Les prairies supra-forestières sont des écosystèmes bien représentés dans les milieux de montagne et qui s’avèrent vulnérables aux changements climatiques et aux modalités d’utilisation des terres. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse a été d’évaluer l’effet des forçages climatiques et du pastoralisme sur la végétation des prairies supra-forestières à différentes échelles spatio-temporelles. En particulier, nous avons cherché à comprendre les réponses des prairies à la variabilité interannuelle du climat (température et précipitation), aux tendances sur le long terme (réchauffement) et aux évènements extrêmes (vagues de chaleur et sécheresses) ; ainsi qu’aux modalités de la gestion pastorale (charges et calendriers de pâturage). Pour cela, nous avons réalisé des analyses sur un nombre de métriques phénologiques, météorologiques et pastorales. Les premières, dérivées principalement de l’indice de différence normalisée de la végétation (NDVI) à partir d’images satellite de moyenne (MODIS) et de haute résolution (Landsat et SPOT), ainsi que des données acquises au sol à la volée et en continu sur cinq alpages. Les deuxièmes, calculées à partir des ré-analyses du modèle climatique SAFRAN de Météo-France. Les troisièmes, estimées à partir des données des Enquêtes Pastorales régionales (1996-1997 et 2012-2014), et des cahiers d’alpage du dispositif Alpages Sentinelles. Concernant la végétation des prairies supra-forestières, nos résultats mettent en évidence : (i) des tendances au verdissement assez généralisées, (ii) des tolérances plus importantes aux vagues de chaleur qu’aux périodes de sécheresse estivales, (iii) des sensibilités plus importantes aux facteurs climatiques qu’aux pressions de pâturage, (iv) des réponses légères mais positives aux modalités de gestion pastoral, et (v) un potentiel de repousse en fin de saison. L’originalité de nos résultats a été de montrer l’existence de relations plus fortes entre les facteurs climatiques et la végétation des prairies, qu’entre cette dernière et le pâturage. Ils ont également éclairé les apports de l’utilisation de la télédétection dans l’étude de ces milieux.
Origine : Version validée par le jury (STAR)