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Modelling the potential carbon storage capacity of forests dominated by Pinus sylvestris across European ecological zones

Cette étude développe une méthodologie dépendante de la qualité du site pour estimer la capacité de stockage de carbone potentielle des forêts européennes de *Pinus sylvestris*, fournissant ainsi une base de référence normalisée pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre et les cadres politiques afin d'évaluer les pertes, les gains de stocks de carbone et les bénéfices d'atténuation à travers diverses zones écologiques.

Auteurs originaux : Juan Alberto Molina-Valero, Juan Gabriel Álvarez-González, César Pérez-Cruzado, Vítězslav Moudrý, Laura Ķēniņa, Daniel Moreno-Fernández, Amaël Le-Squin, César Alvites, Cornelia Roberge, Fernando Monte

Publié 2026-07-08

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CC BY 4.0

Auteurs originaux : Juan Alberto Molina-Valero, Juan Gabriel Álvarez-González, César Pérez-Cruzado, Vítězslav Moudrý, Laura Ķēniņa, Daniel Moreno-Fernández, Amaël Le-Squin, César Alvites, Cornelia Roberge, Fernando Montes, Henri Cuny, Isabel Cañellas, Jeanne Portier, Klaus von Gadow, Marco Baldo, Roque Rodríguez-Soalleiro, Rubén Valbuena, Terje Gobakken, Vladimir Šebeň, Peter Surový, Róbert Marušak

Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète

Imaginez une forêt non pas seulement comme une collection d'arbres, mais comme un gigantesque entrepôt vivant. L'objectif de cette étude est de déterminer la quantité maximale de « cargaison de carbone » (stockée dans le bois et les feuilles) qu'un type spécifique d'entrepôt — dominé par le Pin sylvestre (Pinus sylvestris) — peut potentiellement contenir à travers l'Europe.

Voici le détail de leur travail, en utilisant des analogies simples :

1. Le Problème : Deviner le réservoir « plein »

Les forêts sont comme des puits de carbone ; elles absorbent le dioxyde de carbone de l'air. Pour lutter contre le changement climatique, nous devons savoir combien de carbone une forêt pourrait contenir si elle était laissée tranquille ou gérée parfaitement. C'est ce qu'on appelle la Capacité de Stockage de Carbone Potentielle (CSCP).

Le problème est que les forêts sont désordonnées. Certaines sont sur des sols riches, d'autres sur des sols pauvres. Certaines sont vieilles et sauvages, d'autres sont jeunes et gérées par l'homme. Si vous regardez simplement une forêt aujourd'hui et dites : « Elle contient 50 tonnes de carbone », vous ne savez pas si c'est beaucoup ou peu. Est-ce un réservoir à moitié plein, ou est-il déjà plein ?

2. La Solution : La règle de la « Forme du Site »

Pour résoudre cela, les chercheurs avaient besoin d'un moyen de mesurer le « potentiel » de la terre elle-même, indépendamment de l'âge des arbres ou de leur nombre.

Ils ont utilisé un outil appelé l'indice de la Forme du Site (FS).

L'analogie : Imaginez que vous avez un groupe de coureurs. Pour savoir à quelle vitesse ils pourraient courir, vous ne vous contentez pas de les chronométrer une seule fois. Vous observez leur taille et la longueur de leurs jambes (leur potentiel physique) pour prédire leur vitesse de pointe.
Dans la forêt : Les chercheurs ont observé la hauteur des arbres les plus hauts par rapport à leur épaisseur de tronc (diamètre). Ce ratio leur indique si le sol est « fertile » ou « productif ». Un arbre très haut pour son épaisseur pousse sur un « sol riche » (haut potentiel). Un arbre court et épais pousse sur un « sol pauvre » (bas potentiel).

Cette « Forme du Site » agit comme une règle pour le potentiel du terrain. Elle ne se soucie pas de l'âge de la forêt ; elle ne s'intéresse qu'à la qualité du sol.

3. L'Expérience : Cartographier le « Plafond »

L'équipe a rassemblé des données provenant de milliers de parcelles forestières dans neuf pays européens (de l'Espagne à la Suède). Ils ont également examiné deux groupes spéciaux :

Le groupe « Sauvage » : Des forêts anciennes, intactes, en Lettonie (vieilles forêts).
Le groupe « Géré » : Des forêts en Espagne où l'homme a pratiqué l'éclaircie des arbres pour les aider à croître.

Ils ont reporté les données sur un graphique :

Axe X : La « Forme du Site » (Qualité du terrain).
Axe Y : La quantité de carbone stockée.

Le Résultat : Ils ont trouvé un « plafond » clair. Pour chaque niveau de qualité de terrain, il existe une ligne maximale (la CSCP) que le stockage de carbone ne peut pas facilement franchir.

Un terrain de haute qualité a un plafond élevé (il peut contenir beaucoup de carbone).
Un terrain de faible qualité a un plafond plus bas.

4. Ce qu'ils ont découvert dans les études de cas

Les forêts sauvages (Lettonie) : Même dans ces forêts anciennes et intactes, les arbres n'atteignaient pas toujours le « plafond ». Parfois, les propres perturbations de la nature (comme le vent ou les maladies) maintenaient la forêt en dessous de son potentiel maximal. Cela prouve que le fait d'être « vieux » ne signifie pas nécessairement qu'une forêt stocke la quantité maximale de carbone possible.
Les forêts gérées (Espagne) : Lorsque les humains coupent des arbres (éclaircie), le carbone stocké dans les arbres debout diminue. Plus l'éclaircie est intense, plus le stock de carbone est bas. Cependant, les chercheurs ont noté que si l'on attend que les arbres soient pleinement adultes, le carbone total (ce qui reste dans les arbres + ce qui a été coupé et utilisé) pourrait éventuellement rattraper le niveau. Mais à un instant T, une gestion intensive signifie généralement que la forêt est « sous le plafond ».

5. Pourquoi cela importe (Le « Pourquoi devriez-vous vous en soucier ? »)

L'article soutient que nous avons besoin d'un référentiel standardisé pour juger les forêts, similaire à la façon dont un fabricant automobile connaît la vitesse maximale d'un modèle de moteur spécifique.

Pour les décideurs politiques : Au lieu de simplement compter la quantité de carbone présente dans une forêt en ce moment, nous pouvons la comparer au « plafond » spécifique de ce type de terrain.
- Si une forêt est à 90 % de son plafond, elle se porte très bien.
- Si elle est à 40 %, nous savons qu'il y a de la place pour faire croître plus de carbone, soit en changeant notre mode de gestion, soit en la laissant récupérer.
Pour les accords climatiques : Cela aide les pays à rendre compte plus précisément de leurs progrès vers leurs objectifs climatiques (comme l'Accord de Paris). Cela permet de répondre à la question : « Sommes-nous en train de perdre du carbone à cause d'une mauvaise gestion, ou est-ce simplement la limite naturelle de cette terre ? »

Résumé

Considérez cette étude comme la création d'une carte de la « plénitude » pour les forêts de pins européennes. En mesurant la « forme » des arbres (hauteur vs largeur), les chercheurs peuvent prédire la capacité de stockage maximale du sol sous eux. Cela nous permet de voir si une forêt fonctionne à son plein potentiel ou si elle a encore de la place pour faire croître plus de carbone, nous aidant ainsi à prendre des décisions plus intelligentes pour lutter contre le changement climatique.

Résumé technique : Modélisation de la capacité potentielle de stockage du carbone des forêts de Pinus sylvestris

Énoncé du problème
Évaluer avec précision la capacité maximale des forêts à stocker le carbone en l'absence de perturbations — définie comme la Capacité Potentielle de Stockage du Carbone (CPSC) — est crucial pour les Inventaires Nationaux des Gaz à Effet de Serre (INGES) et une gestion forestière efficace. Les méthodologies actuelles reposent souvent sur la Capacité de Réserve de Carbone (CRC), définie par les forêts primaires, ce qui peut engendrer des comparaisons irréalistes lorsque des forêts gérées sur des sites fertiles surpassent les forêts intactes en raison de la sélection historique des sites ou de la suppression des perturbations. De plus, les approches actuelles de changement de stock de biomasse utilisées dans les INGES nécessitent plusieurs mesures dans le temps, ce qui limite leur utilité lorsqu'on ne dispose que de données à un instant T. Il existe un besoin pour un cadre de référence dépendant de la qualité du site, permettant des estimations comparables du Carbone Aérien (CA) à travers diverses zones écologiques européennes, afin d'évaluer les pertes de stocks de carbone, les gains potentiels et les bénéfices de mitigation par rapport à un maximum théorique.

Méthodologie
L'étude s'est concentrée sur Pinus sylvestris L., l'espèce conifère la plus répandue en Europe, en utilisant un ensemble de données comprenant 34 948 mesures de parcelles issues d'Inventaires Forestiers Nationaux (IFN) de neuf pays (République tchèque, France, Allemagne, Italie, Norvège, Slovaquie, Espagne, Suède, Suisse) et deux études de cas spécifiques : les forêts vieilles de la forêt primaire en Lettonie et les essais d'éclaircie gérés en Espagne.

Quantification de la qualité du site : Les auteurs ont employé l'indice de Forme de Site (FS), défini comme la hauteur dominante ( $H_0$ ) à un diamètre dominant de référence ( $D_{0ref}$ ). Contrairement à l'Indice de Site traditionnel (basé sur l'âge), la FS est indépendante de l'âge, ce qui la rend adaptée aux IFN où les données d'âge sont souvent manquantes ou peu fiables.
Ajustement du modèle (FS) : En utilisant l'approche de Différence Algébrique Généralisée (GADA) avec une équation de base de type Bertalanffy-Richards, les auteurs ont ajusté des courbes dynamiques pour modéliser les trajectoires de hauteur dominante. Le modèle intègre des variables muettes pour tenir compte des différences entre les Zones Écologiques Mondiales (ZEM) : Boréale, Subtropicale et Tempérée. Un diamètre dominant de référence de 32 cm a été sélectionné comme prédicteur optimal.
Estimation de la CPSC : La relation entre le CA (Mg C ha⁻¹) et la FS (m) a été modélisée à l'aide d'une méthodologie de courbe guide. Des paramètres asymptotiques distincts ont été ajustés pour différentes ZEM afin de définir la limite supérieure théorique du stockage de carbone. Les modèles ont été validés par validation croisée et analyse des résidus.
Études de cas : Le cadre a été appliqué à :
- Lettonie : 31 peuplements de forêts anciennes (86 parcelles) pour évaluer si les forêts naturelles atteignent la CPSC.
- Espagne : 10 essais d'éclaircie avec différentes intensités (témoin, légère, modérée, forte) pour évaluer l'impact de la gestion sur le CA par rapport à la CPSC.

Résultats clés

Modélisation de la Forme de Site : Le modèle GADA avec variables muettes pour les ZEM a démontré une grande robustesse ( $R^2 = 0,999$ , RMSE = 0,193 m), confirmant que la FS est un proxy efficace de la productivité du site à travers le gradient latitudinal (37° N – 70° N).
Courbes de CPSC : Des courbes de CPSC distinctes ont été générées pour chaque ZEM. Les résultats indiquent que la CPSC augmente avec la qualité du site (FS). Les forêts de conifères boréales présentaient des valeurs de CPSC plus faibles que les zones tempérées et subtropicales, qui affichaient des potentiels de stocks de carbone similaires.
Résultats des études de cas :
- Forêts anciennes (Lettonie) : Bien que certaines parcelles se soient approchées de la CPSC, une variabilité significative a été observée. L'étude conclut que le statut de « forêt ancienne » ne garantit pas à lui seul qu'un peuplement a atteint son potentiel maximal de stockage de carbone ; la CPSC sert mieux de frontière de référence pour estimer l'intensité des régimes de perturbations naturelles.
- Forêts gérées (Espagne) : Le CA a diminué avec l'augmentation de l'intensité de l'éclaircie (Témoin > Légère > Modérée > Forte). Cependant, l'étude a noté que la « règle du plateau » suggère que sur une rotation complète, la somme du stock debout et du bois extrait dans les parcelles éclaircies peut être égale au stock debout des parcelles non gérées, bien que le moment du stock maximal diffère.
Performance du modèle : Le modèle de CPSC a atteint un $R^2$ de 0,578 avec un RMSE de 45,336 Mg C ha⁻¹. Les auteurs reconnaissent que le modèle se concentre sur le carbone aérien et exclut le carbone souterrain et la biomasse morte, qui peuvent constituer une part importante du carbone total, particulièrement dans les systèmes de forêts anciennes.

Signification et revendications
L'article soutient que l'établissement d'une ligne de base de CPSC basée sur la qualité du site offre une solution de comptabilisation complémentaire aux méthodes actuelles des INGES. Les auteurs affirment que ce cadre est significatif pour trois raisons principales :

Évaluation des pertes : Il permet une évaluation cohérente des pertes passées de stocks de carbone dues aux perturbations humaines et naturelles en comparant les stocks actuels au maximum théorique spécifique au site.
Prédiction des gains : Il facilite la prédiction des gains potentiels de stocks de carbone réalisables grâce à des changements dans les pratiques de gestion forestière.
Évaluation de la mitigation : Il permet d'évaluer les bénéfices de mitigation perdus lorsque les forêts sont gérées avec des réserves de carbone inférieures à leur capacité maximale.

L'étude souligne que cette approche est particulièrement pertinente pour la sylviculture à couvert continu (SCC) et les systèmes non gérés où le potentiel de carbone maximal n'est pas défini par l'âge de rotation. Elle s'aligne sur les cadres internationaux tels que l'Accord de Paris et la Stratégie de l'UE pour la forêt en fournissant un mécanisme pour « conserver et améliorer » les puits de carbone. Toutefois, les auteurs restent prudents, notant que si la promotion de la CPSC est une stratégie de mitigation, elle peut entrer en conflit avec les stratégies d'adaptation (par exemple, réduire la densité pour la résilience face à la sécheresse) et que la méthodologie nécessite une application prudente pour éviter de surestimer le potentiel dans les forêts perturbées ou à faible naturalité. L'étude conclut que bien que la méthodologie soit développée pour P. sylvestris, le cadre possède une applicabilité potentielle à d'autres types de forêts.