Résumé
Des changements de composition et de structure forestière sont projetés en réponse au climat futur potentiellement plus propice aux feux et au stress hydrique. Une réduction importante des stocks de carbone et de biomasse pourraient influencer considérablement l’industrie forestière et le réchauffement global. Malgré son importance écologique et socioéconomique, le devenir de la forêt est incertain car les impacts du changement climatique sur les processus écosystémiques et la biomasse sont encore mal compris. L’objectif principal est donc d’évaluer les effets potentiels du changement climatique sur la dynamique de végétation et des incendies, et de caractériser leurs effets conjoints sur la résilience de la forêt boréale de l’Est canadien de part et d’autre de la limite nordique des forêts sous aménagement (LNFA). Des simulations ont été réalisées avec le modèle LPJ-LMfire pour répondre à trois objectifs spécifiques : (1) reconstruire l’activité de feux au 20ème siècle et analyser l’évolution des tendances spatio-temporelles des feux avec la végétation et le climat, (2) projeter la réponse de la forêt au changement climatique et à l’augmentation prévue des feux pour déterminer si des changements brusques de biomasse des espèces dominantes pourraient survenir, (3) simuler les trajectoires passées des feux et de la végétation en réponse aux variations climatiques holocènes afin de comprendre les relations ayant existé entre le climat, le feu et la végétation. Pour la première fois, des simulations sont effectuées avec LPJ-LMfire sur plus de 6000 ans et à haute résolution spatiale (100 km2) sur la forêt boréale de l'Est canadien. Les types fonctionnels de plantes correspondant aux quatre genres d’arbres dominants (Picea, Abies, Pinus, Populus) ont été paramétrés. Les capacités prédictives de LPJ-LMfire ont été examinées en comparant nos simulations des taux annuels de combustion et de biomasse avec des ensembles indépendants de données disponibles pour le dernier siècle et des reconstructions paléoécologiques obtenues à partir des enregistrements lacustres de charbons et de pollens. Enfin, la version LPJ-LMfire développée a été utilisée avec des scénarios climatiques de l’IPCC pour analyser les trajectoires sur le 21ème siècle. Les résultats principaux de cette étude ont révélé que LPJ-LMfire reproduit correctement les tendances spatio-temporelles de la fréquence des feux observée au cours du dernier siècle et les tendances spatiales de la biomasse aérienne totale, à l’exception de la biomasse à la limite nord des arbres qui est surestimée. Les trajectoires des feux et de la végétation simulées sur l'Holocène sont décalées spatialement par rapport aux reconstructions paléoécologiques et serait dû aux données climatiques IPSL-CM5A-LR fournies en entrée du modèle. La variabilité climatique et les impacts de foudre sont les facteurs déterminants de la répartition de la fréquence des feux au cours du 20ème siècle alors que les rétroactions de la végétation sur les feux contrôlent la distribution de leur fréquence sur de longues échelles de temps. Nos résultats contredisent l’augmentation prévue du risque de feu futur, suggérant plutôt une diminution de la fréquence des feux d’ici 2100, surtout dans le sud, associée à une augmentation de la proportion des taxons feuillus et à une ouverture des paysages qui devraient limiter les allumages et la propagation des feux. Dans les zones les plus méridionales, l’effet fertilisant de l’augmentation des concentrations en CO2 atmosphériques sur la productivité forestière ne compensera pas les pertes de biomasse causées par les feux de forêt et les épisodes de mortalité attribuables aux sécheresses. En 2100, la baisse des stocks de biomasse et l’enfeuillement au sud de la LNFA pourraient menacer l’économie du secteur forestier. Des pratiques sylvicoles préservant la productivité et la résilience de la forêt sont donc à recommander pour permettre une gestion durable des forêts.