Analyse spatiale et environnementale du risque d’incendie de forêt

Les feux de forêts : un problème universel

   Les incendies de forêts apparaissent dans tous les continents du monde et touchent même les régions froides, mais leur fréquence et leur intensité varie dans l’espace et à travers le temps. Les années 1990 ont été particulièrement marquées par de graves incendies, notamment ceux des années 1997 et 1998, dont la fumée a recouvert de vastes régions du bassin Amazonien, de l’Amérique Centrale, du Mexique et de l’Asie du Sud Est, provoquant la perturbation de la navigation aérienne et maritime, et engendrant de graves problèmes sanitaires (FAO, 2009 in BEKDOUCHE, 2010). Parmi les incendies les plus spectaculaires qui ont marqué la période récente, il y a lieu de citer celui de la montagne de Grand Xingan en Chine en 1987 qui a brûlé 870000 ha de végétation et a fait 65 092 sinistrés parmi la population et le feu du parc naturel de Yellowstone en 1988 aux U.S.A qui a eu pour conséquence la destruction de 45 % de la superficie forestière du parc (LICHTMAN, 1998 in YIJIE et al., 1998). Ajoutons à ceci l’épisode caniculaire de l’été 2010 en Russie, où plusieurs centaines de feux ont plongé sept entités fédérales dans un climat de catastrophe et d’état d’urgence. Une situation qui a nécessité, selon le ministère des situations d’urgence russe, la mobilisation de plus de 155 000 hommes, mais le bilan était très lourd avec 52 victimes et la destruction de près de 800 000 ha du couvert végétal. Les incendies provoquent la destruction d’environ 10 millions d’hectares de forêts proprement dites à travers le monde (SACQUET, 2006) et lorsque les incendies se répètent dans les mêmes endroits avec une courte périodicité, ils entraînent une perte de la biodiversité et la destruction des biotopes. En effet, au niveau mondial, 350 millions d’hectares d’espaces naturels sont affectés par des feux chaque année, ce qui représente 9 % de la superficie totale des forêts et des zones non forestières, tels que la savane, la brousse et les parcours de la planète, avec des conséquences désastreuses aussi bien sur les hommes que sur les animaux et d’importantes pertes économiques (FAO, 2007). Une enquête réalisée par la commission européenne de télédétection conclut que, durant l’année 2000, l’Afrique a totalisé 230 millions d’hectares détruits, soit 7,7 % de la surface totale du continent. Ce qui représente 64 % de la surface mondiale ravagée par les incendies. Cette estimation a été confirmée par la FAO (2009) qui a avancé qu’en 2004 la surface brûlée représentait 7,8 % de la superficie totale du continent noir. Les régions les plus touchées par ces incendies sont le Nord de l’Angola, le Sud de la république démocratique du Congo, le Sud du Soudan et la République Centrafricaine (BEKDOUCHE, 2010). Avec un tel préjudice, l’Afrique détient le triste record du monde en matière d’incendies de forêts (KOUROUS, 2006 in BEKDOUCHE, 2010). Ces quelques données montrent, à elles seules, le caractère dangereux et catastrophique que peuvent prendre les incendies à travers le monde. Les efforts de la recherche scientifique dans le domaine des incendies de forêts sont orientés vers l’analyse des différentes composantes environnementales qui influent directement ou indirectement sur l’apparition et le développement des incendies, afin d’aboutir à des solutions qui permettent d’endiguer le phénomène de façon durable. Néanmoins, une part très importante des feux n’est pas suffisamment documentée et les inventaires existants sont peu fiables. Il n’existe aucun inventaire complet des feux de forêts survenus dans le monde (IRIN, 2012). Toutefois, d’après la base des données internationale sur les catastrophes de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), il y a quelques 2 000 personnes tuées et 49 milliards de dollars perdus dans 339 grands incendies depuis 1970, ce qui fait des feux l’un des phénomènes les plus catastrophiques au monde, mais aussi l’un des plus complexes et des plus difficiles à gérer. Avant la révolution industrielle, près de la moitié des terres immergées de la planète étaient couvertes de forêts. Cependant, le taux de recouvrement des surfaces terrestres a sensiblement diminué, il est actuellement estimé à environ 30 % de la superficie terrestre (4 milliard ha) (FAO, 2010). Dans les pays en développement, la couverture forestière a diminué de 10 % depuis 1980 et devrait diminuer encore de 10 % d’ici à 2020 (OCDE, 2001). En Méditerranée le feu fait partie, depuis des milliers d’années, du fonctionnement des écosystèmes forestiers; il a largement contribué au façonnement des paysages et a favorisé l’installation de nombreuses espèces caractéristiques des milieux dégradés (FLEUR, 2003). En effet, la majeure partie de la végétation ligneuse a, largement, été modifiée dans sa structure et sa composition à cause des coupes intensives et répétitives et par la pratique du feu. Cette modification paysagère largement attribuée au feu, est aussi le résultat d’un climat particulier, de la position topographique et de milliers de siècles d’activité humaine (TRABAUD et GALTIE, 1996 in MOUILLOT et al., 1998).

Chaîne côtière

   Elle concerne l’ensemble du terrain d’étude. Elle se dresse parallèlement de l’Ouest vers l’Est entre la vallée du Sébaou et la mer Méditerranée. Elle prend naissance de l’embouchure de l’Isser et s’élève vers l’Est, pour atteindre son point culminant à Tamgout (1279 m) sous forme d’une pyramide à vue de loin, dominant toute la zone littorale. Son flanc oriental est profondément entaillé par la coupure d’un oued dit Assif el Hammam. Plus loin, elle se confond sur les massifs de l’Akfadou et de Taourirt Ighil : elle émet vers la mer de petits chaînons décroissants en altitude de l’Ouest à l’Est, séparés entre eux par de petits oueds côtiers à régime torrentiel. Vers le Centre-Est, la ligne des crêtes marquées de quelques saillies rocheuses de grès, conserve une altitude moyenne de 800 m ; point culminant Koudiet Akkoucha (945 m). Les versants orientés vers la mer et s’abaissant graduellement vers le rivage, présentent à certains endroits des limites franches en falaises généralement abruptes. Évoquant les limites de la chaîne à l’Ouest, le Djebel de Bou Berak (648 m), qui se scinde en deux crêtes distinctes, constitue l’ultime élévation séparant le bassin de l’Isser de celui du Sébaou. Au Centre-Ouest, le versant principal d’Iflissen Lbhar vient s’achever au Cap Tedlès et au centre le versant d’Aït Djenad, qui forme une arête saillante, se prolonge par la pointe d’Ait Arhouna. Enfin, à l’Est une ride importante part du Tamgout, d’abord vers le Nord-Est, puis dévie vers le Nord-Ouest dans le promontoire d’Azeffoun (425 m) et qui se tronque brusquement au Cap Corbelin (MEDDOUR, 2010).

Géologie et lithologie de la région de Kabylie

   Sur le plan géologique, la Kabylie a fait l’objet de plusieurs études : stratigraphie, orogenèse, tectonique (PERON, 1880 ; FLANDRIN, 1952 ; THIBAULT, 1952 ;RAYMOND, 1976 ; GELARD, 1979 ; DAGORNE et MAHROUR, 1984 ; YAKOUB, 1996) Les cartes géologiques de la Kabylie décrivent une lithologie variée et une structure complexe. Les massifs de Kabylie appartiennent à cet ensemble du Tell algérien où se montrent les terrains sédimentaires les plus anciens et les plus variés. La présence d’amas importants de basalte à l’Ouest de la chaîne littorale Kabyle et un peu partout le long du littoral algérien, témoigne du rôle considérable qu’ont joué les phénomènes volcaniques de la période quaternaire (tertiaire selon DAGORNE et MAHROUR, 1984) dans cette partie (PERON, 1883). La lithologie de la Kabylie est dominée par les grés de Numidie qui caractérisent la majeure partie des collines de la grande Kabylie et la dépression de Draâ El Mizan. La chaîne côtière est partagée entre grès de Numidie qui domine sur les collines de la grande Kabylie et moins présent sur la côte est et le massif côtier d’Azeffoun, ce sont plutôt les flysch crétacés qui dominent sur son côté est

Quotient pluviothermique d’EMBERGER

   Le Quotient pluviothermique est un indice bioclimatique qui combine deux facteurs climatiques à savoir la température et la pluviométrie. Son calcul renseigne essentiellement sur la rigueur des conditions climatiques et la répartition des formations végétales. Des corrélations importantes existent entre les valeurs de cet indice et la répartition de la végétation. Il est donné par la formule suivante : Q = (Pa * 1000) / [(M+m)* (M-m)]/2Pa : précipitations annuelles (en mm), M : moyenne maximale mensuelle des températures du mois le plus chaud (en Kelvin), m : moyenne minimale mensuelle des températures du mois le plus froid (en Kelvin) et Q : le quotient pluviothermique. Ce quotient ainsi défini, permet de déterminer pour notre station l’étage bioclimatique auquel elle appartient, en représentant les résultats obtenus sur le diagramme bioclimatique proposé par EMBERGER. STEWART (1969) propose une formule modifiée qui exprime le quotient et qui traduit, par conséquent, la sécheresse du climat : Q2 = K * P/ (M-m)
Q2 : quotient pluviothermique ;
P : précipitations annuelles ;
K : coefficient de STEWART établi pour l’Algérie et le Maroc (K= 3,43) ;
M : la moyenne maximale mensuelle du mois le plus chaud ;
m : la moyenne minimale mensuelle du mois le plus froid.
D’après les études menées par des élèves ingénieurs de l’université de Tizi Ouzou sur ce même terrain, en exploitant des données des stations d’Aghrib et de Cap Sigli, le quotient pluviothermique donne des valeurs respectives de 130,5 pour la station de Cap Sigli, très proche de la mer et qui se situe à une quarantaine de kilomètres de la zone d’étude et à 35 m d’altitude, et de 173,05 pour la station d’Aghrib qui se situe vers l’arrière pays, au cœur de la zone d’étude et à 680 m d’altitude, sachant que les données utilisées, pour ce calcul, sont celles de SELTZER de 1938-1946 pour Cap Sigli et de l’ANRH (Agence Nationale des Ressources Hydriques) de 1991-2001 pour Aghrib. La station météorologique de Boukhalfa (188 m d’altitude) présente un quotient pluviothermique de l’ordre de 89,36. Le croisement des valeurs du quotient et des températures moyennes minimales mensuelles respectives des mois les plus froids sur le diagramme d’EMBERGER (figure 2.18), permet de situer le bioclimat et la rigueur de l’hiver pour chacune des trois stations. La station de Cap Sigli se situe donc, dans un étage bioclimatique subhumide à hiver chaud qui chevauche l’étage bioclimatique humide. La station d’Aghrib se situe dans l’étage bioclimatique humide à hiver tempéré. La station de Boukhalfa (Tizi Ouzou) se situe dans l’étage bioclimatique subhumide à hiver tempéré (Q = 86,36). Les caractéristiques de ces étages bioclimatiques sont l’abondance des précipitations, avec une distribution interannuelle plus ou moins régulière, une hygrométrie assez élevée et une douceur des températures minimales de l’hiver à cause de la proximité de la mer. Ce sont, donc, des facteurs favorables à la présence d’un large éventail d’espèces forestières (richesse floristique) spécifiques à cette zone bioclimatique. Cependant un nombre élevé de jours de gel et la longueur de la saison sèche peuvent s’avérer comme des facteurs limitant la régénération après incendie mais aussi à tous les stades physiologiques notamment la croissance et la floraison. Selon la classification de QUEZEL (1980), la zone d’étude s’intègre dans l’étage de végétation thermoméditerranéen à variante chaude (m = 10,4°C).

Définition de l’incendie

   Plusieurs définitions ont été proposées pour définir l’incendie de forêt et parmi elles, celle de TRABAUD (1992), qui définit l’incendie comme « une combustion qui se développe sans contrôle dans l’espace et dans le temps. L’incendie de forêt s’alimente de tous les combustibles possibles et ainsi se propage jusqu’à l’épuisement de ceux-ci. » Pour qu’un feu se déclare, il faut la coïncidence de trois facteurs ; une source de chaleur, un combustible et un comburant (l’oxygène à l’état gazeux). Cette configuration s’appelle le triangle du feu. L’absence de l’un de ces trois éléments, rompt le processus physico-chimique de la combustion et l’incendie s’arrête. Ils se déclenchent dans des zones de végétation arborée, arbustive et herbacée qui se propagent sur au moins un hectare pour être considérés en tant que tels.

Éclosion

   C’est la naissance ou l’apparition des premières flammes susceptibles d’atteindre une certaine taille pour constituer un feu. Une flamme de la taille de celle d’une bougie ou d’uneallumette est capable de déclencher un incendie. La flamme peut avoir des origines diverses: un mégot, une braise mal éteinte après bivouac ou écobuage, une étincelle d’engin mécanique, un arc électrique d’une ligne haute tension, la foudre, une allumette, etc. La constance de cette minuscule source de chaleur et l’énergie produite par celle-ci peut être suffisante pour atteindre le point d’ignition dans certaines conditions propices (sécheresse, vent…) et de démarrer une suite de réactions exothermiques qui s’alimentent de l’oxygène disponible dans l’air ambiant et de la source du carbone disponible dans le combustible végétal.

Relation propagation-stratification

   Le feu détruit aussi bien les éléments fins comme les feuilles, les bourgeons et les petites branches d’un arbre que les éléments plus épais comme les troncs et les grosses branches. Cependant, la diffusion se produit différemment selon la structure et l’organisation spatiale du couvert végétal rencontré et sa composition floristique. De ce fait, le feu progresse plus vite et prend de l’ampleur si le volume ligneux est fortement consistant. La stratification est un élément de la combustibilité de la végétation ; plus le nombre de strates diminue moins le feu progresse et inversement. La présence de plusieurs strates de combustible ; herbacée, arbustive et arborée, est, donc, un facteur favorisant la progression de l’incendie compte tenu du volume ligneux disponible. La vitesse de propagation dépend de l’intensité du feu, qui elle-même est fortement conditionnée par le nombre de strates verticales qui composent une formation végétale donnée et surtout la présence ou l’absence de contact entre elles. Le feu se propage en brûlant les herbes et la couche superficielle de la litière pour ensuite passer aux ligneux bas, puis aux ligneux hauts. C’est comme monter une échelle et à chaque étape le feu s’alimente davantage pour passer à l’étape suivante. Les forêts de la Kabylie présentent cette caractéristique de la présence d’un épais sous-bois qui sert de « marchepied » pour que le feu puisse atteindre les arbres d’une certaine hauteur. L’absence d’une strate intermédiaire dans certains peuplements peut limiter l’atteinte des arbres. L’exemple le plus édifiant, est celui des forêts de Chêne Zeen qui ne brûlent quasiment pas à cause de l’absence du sous-bois. Ces forêts ne présentent que deux strates ; la strate herbacée et la strate arborescente, l’absence d’une strate intermédiaire empêche le feu de grimper et d’atteindre les cimes des arbres. Mais la progression de l’incendie se fait en même temps dans le sens horizontal de la disposition de la végétation En Kabylie maritime, la végétation est inégalement répartie dans l’espace, le taux de recouvrement varie considérablement d’un endroit à un autre, avec plusieurs coupures et discontinuités dans le couvert végétal. La répartition hétérogène de la végétation influence considérablement la progression d’un feu, son évolution est fonction de la quantité du combustible qu’il rencontre sur son passage et la principale contrainte consiste en la présence de ces discontinuités. L’homogénéité ou non des formations végétales conditionnent fortement le comportement d’un feu notamment sa puissance. Par ailleurs, la combustibilité d’un volume ligneux donné, dépend de sa répartition, de son organisation spatiale, de son agencement et de la densité qui joue un rôle dans le contact entre les éléments et la continuité du système combustible. Le feu ne perd pas de son intensité et se propage facilement si la végétation est dense. Et à l’inverse, une faible densité végétale crée des espaces entre les éléments du système combustible, par conséquent, une faiblesse de la progression du feu. D’après le “Guide Technique du Forestier Méditerranéen Français” édité par le Cemagref, les discontinuités naturelles ou induites dans la répartition du combustible ralentissent considérablement la progression du feu, d’où l’aménagement, par exemple, de coupe-feux.

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Table des matières

Introduction
CHAPITRE 1 : Aperçu général sur la problématique des incendies de forêts en Algérie
1.1 Description biogéographique et état actuel de la forêt algérienne
1.1.1 Principaux ensembles topographiques
1.1.2 Régions forestières d’Algérie
1.2 Risques majeurs en Algérie
1.3 Désertification
1.4 Sécheresse
1.5 Risque d’incendie de forêt
1.6 Les feux de forêts: un problème universel 
1.7 Causes des incendies de forêts en Algérie 
Conclusion
CHAPITRE 2: Présentation du terrain d’étude
2.1 Situation géographique du terrain d’étude 
2.2 Caractéristiques géomorphologiques 
2.2.1 Massif montagneux de Beni Ghobri-Akfadou
2.2.2 Massif ancien kabyle (ou contreforts du Djurdjura)
2.2.3 Chaine du Djurdjura
2.2.4 Zone de vallées, plaines et dépressions
2.2.5 Chaîne côtière
2.3 Caractéristiques orographiques de la chaîne côtière
2.4 Géologie et lithologie de la région de Kabylie
2.5 Caractéristiques climatiques
2.5.1 Précipitations
2.5.2 Températures
2.5.3 Vent
2.5.4 Insolation
2.5.5 Bioclimats
2.6 Aspect physionomique et floristique
2.7 Gestion forestière et organisation territoriale 
2.8 Utilisation de l’espace
2.9 Choix du terrain d’étude
Conclusion
CHAPITRE 3 : Physique du feu et caractérisation des incendies en Kabylie maritime
3.1 Définition de l’incendie
3.2 Éclosion 
3.3 Propagation
3.3.1 Relation propagation-stratification
3.3.2 Relation propagation-composition du combustible
3.3.3 Relation propagation-relief
3.4 Processus de combustion du bois
3.5 Processus de transfert de chaleur
3.5.1 Conduction
3.5.2 Rayonnement ou radiation
3.5.3 Convection
3.6 Puissance théorique du front de feu
3.7 Facteurs favorisant le départ et la propagation du feu
3.7.1 Effet de la pente
3.7.2 Effet de l’altitude
3.7.3 Effet du vent
3.7.4 Effet de l’hygrométrie
3.7.5 Effet de la température
3.7.6 Effet de la teneur en eau du végétal
3.7.7 Effet de la teneur en eau de la litière
3.7.8 Effet de l’ensoleillement
3.7.9 Nature du combustible
3.8 Dynamique des incendies en Kabylie
3.8.1 Variabilité temporelle des fréquences
3.8.2 Variabilité interannuelle des surfaces brûlées
3.8.3 Feu moyen
3.8.4 Classes des surfaces incendiées
3.8.5 Relation surface incendiée-nombre d’incendies
3.8.6 Récurrence
3.8.7 Intensité
3.8.6 Localisation et lieux de départ
3.9 Causes connues ou probables
3.10 Place du feu dans la pratique agricole et pastorale
Conclusion
CHAPITRE 4 : Facteurs d’incendies et analyse de la variabilité spatiale du feu en Kabylie maritime
4.1 Pression anthropique
4.1.1 Activité économique
4.1.2 Urbanisation
4.1.3 Réseau routier
4.2 Biomasse combustible 
4.3 Analyse de la variabilité spatiale d’occurrence du feu 
4.3.1 Méthodologie et variables exploitées
4.3.2 Recueil des données
4.3.3 Répartition spatiale des incendies dans la partie ouest de la Kabylie maritime
4.3.4 Relations entre incendies et variables spatiales et environnementales
Conclusion
CHAPITRE 5 : Grands feux et conditions climatiques extrêmes en Kabylie maritime
5.1 Contexte climatique de la saison estivale 
5.2 Sécheresse et stress hydrique des plantes
5.3 Conditions météorologiques favorisant les incendies en été en Kabylie maritime
5.3.1 Température
5.3.2 Humidité relative de l’air
5.3.4 Vent
5.3.5 Insolation
5.4 Matériels et méthodes
5.4.1 Grands incendies
5.4.2 Méthodes d’estimation du risque d’incendie de forêt
5.4.3 Échelles de risques
5.5 Étude des grands incendies en Kabylie maritime
5.5.1 Estimation du risque météorologique d’incendies de forêts en Kabylie maritime à court terme
5.5.2 Analyse et reconstitution du risque météorologique
5.5.3 Discussion et synthèse
5.5.4 Détermination des différentes situations météorologiques conduisant aux grands incendies en Kabylie maritime
Conclusion
Conclusion générale et perspectives
Bibliographie

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