Soutenance mémoire
Contexte, définitions et cadre méthodologique
La forêt, l’agriculture et le climat : des enjeux entre science et politique
L’utilisation et le changement d’utilisation des terres jouent un rôle prépondérant dans la dégradation de nos écosystèmes et le dérèglement climatique. L’exploitation des forêts et l’agriculture sont les deux premières causes de perte de la biodiversité (Maxwel et al, 2016) et sont responsables d’un quart des émissions de gaz à effets de serre d’origine anthropique à l’échelle globale (IPCC, 2014b). En parallèle des évaluations de l’impact des activités humaines sur le climat par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) et dès sa création en 1988, une longue série d’accords et avancées politiques ont eu lieu au niveau international, principalement dans le cadre des trois conventions des Nations Unies sur le climat (UNFCCC, pour United Nations Framework Convention on Climate Change), la biodiversité (UNCBD, pour Convention on Biological Diversity) et la désertification (UNCCD, pour United Nations Conventions to Combat Desertification) (figure 1). C’est le cas notamment du mécanisme de Réduction des Émissions liées à la Déforestation et la Dégradation des forêts, l’accroissement des stocks de carbone et la gestion durable des terres (REDD+) initié en 2005 dans le cadre de l’UNFCCC. Le rôle de l’agriculture sur le climat et son lien avec l’usage des forêts a été plus récemment pris en considération au niveau international. Depuis quelques années, on assiste à une multiplication des objectifs et initiatives globales visant à réduire notre impact sur l’environnement, en combinant pratiques agricoles et usage de la forêt plus durables. C’est le cas par exemple de l’initiative ClimateSmart Agriculture, lancée lors de la Conference of the Parties (COP) à Copenhague en 2009, et plus récemment de l’initiative « 4 pour mille » à la COP de Paris en 2015.
Toutes ces initiatives ou mécanismes visant à changer notre mode d’utilisation des terres s’appuient sur le concept de services écosystémiques porté au niveau international lors de l’évaluation des écosystèmes pour le millénaire en 2005 (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Cette notion implique l’identification et la quantification des services «offerts» par les écosystèmes pour répondre aux «demandes » des sociétés. Ces services pouvant concerner des demandes locales (ex. purification de l’eau par les sols), régionales (ex. provision de matériaux de construction) ou globales (ex. régulation du climat). La gestion des biens publics mondiaux s’organise aujourd’hui autour de cette idée de services écosystémiques, avec d’un côté les « politiques » au sens large qui fixent les objectifs, imaginent des mécanismes et implémentent des actions et de l’autre les scientifiques qui mesurent, suivent, modélisent les impacts et font des recommandations (figure 2). Les activités de « suiviévaluation » font le lien entre science et politique car elles permettent d’adosser à l’action des critères de mesure d’indicateurs d’impact environnemental, économique et social. Ainsi, la mise en œuvre concrète des initiatives politiques pour changer notre trajectoire de développement nécessitent une réelle compréhension scientifique de ces services écosystémiques, notamment pour guider et évaluer l’impact des actions. Ces indicateurs, dont le carbone, doivent pouvoir être quantifié de manière précise et cohérente sur le territoire, selon des méthodologies reproductibles, assurant une transparence des résultats et un suivi dans le temps. L’agenda international sur la gestion de l’environnement pousse aujourd’hui de nombreuses sciences (foresterie, écologie, hydrologie, pédologie, géographie, etc.) à fournir des informations environnementales avec une précision, une étendue géographique et une fréquence sans précédent.
REDD+
Historique et principes clés
Le rôle potentiel des forêts dans l’atténuation du changement climatique a été relayé en 2005 par un groupe d’acteurs nommé Coalition of Rainforest Nations mené par la Papouasie Nouvelle Guinée au cours de la onzième Conférence des Parties (COP 11) à Montréal. Cette proposition appelée REDD a été reprise deux ans plus tard dans le plan d’action de Bali (COP 13), ses règles et principes clés ont ensuite été précisés dans les accords de Cancun (COP 17). Ce mécanisme visant initiallement uniquement la déforestation (RED) concerne aujourd’hui un grand nombre d’activités de changement d’usage des terres à l’interface forêtagriculture (REDD+): déforestation, dégradation des forêts, gestion durable des forêts, conservation et renforcement des stocks de carbone forestier . La finalité de la REDD+ est d’inciter la diminution de certaines conversion d’usage (ex. déforestation) ou leur augmentation (ex. régénération des forêts) par le biais de paiements sur résultats. Ce mécanisme ne fait pas partie des mécanismes définis et éligibles dans le cadre du protocole de Kyoto adopté en 1997, mais est considéré à partir de la deuxième période d’engagement du Protocole de Kyoto (post 2012). Aujourd’hui, le mécanisme REDD+ se traduit sur le terrain par l’existence de plus de 300 projets plus ou moins engagés dans un processus de certification carbone (Simonet et al, 2015 ; figure 3) et la mise en place de stratégie et plan d’action REDD+ nationale ou sous nationale (juridictionnelle) avec l’appui des Nations Unies (ex. Programme UN-REDD piloté par la FAO) ou de fonds carbone ad-hoc (ex. Forest Carbon Fund Facility – FCPF – piloté par la Banque Mondiale).
Plusieurs principes clés fédèrent ce mécanisme et sont par ailleurs source d’importants enjeux politiques, éthiques et scientifiques (Karsenty, 2008) : les fuites, l’additionnalité, la permanence et la mesure.
Fuites. Il s’agit des émissions de CO2, ou d’autres GES, qui pourraient intervenir en dehors du périmètre d’intervention du projet ou programme, par exemple par déplacement des agents de la déforestation. Ce principe, impliquant de quantifier les fuites au-delà d’une zone d’action, vise à élargir les échelles d’intervention (du projet au programme) et alimenter des stratégies et plans d’action nationaux. Actuellement, à l’échelle mondiale, la moyenne des surfaces des projets REDD+ est de 300 000 ha (Simonet et al, 2015), des programmes REDD+ de plusieurs millions d’hectares sont en cours de définition dans des « pays REDD+ » .
Additionnalité. Il s’agit d’évaluer la dynamique forestière en l’absence de projet REDD+. C’est un élément clé du mécanisme et des paiements sous-jacents, largement critiqué du fait de la complexité à prévoir cette dynamique (Karsenty, 2008). Il est basé sur le scénario de référence ou scénario business-as-usual (BAU). Ce critère implique une connaissance et de l’expertise dans de nombreux domaines (ex. foresterie, socioéconomie, géographie, modélisation, etc.) et in fine, une transparence sur les hypothèses et mode de calcul pour établir les prévisions.
Permanence. Ce principe fait référence au fait que le carbone stocké dans les écosystèmes forestiers l’est de manière temporaire en raison du cycle de vie naturel des écosystèmes (ex. mortalité des arbres), des activités anthropiques ou d’événements naturels (ex. feux ou cyclones). Cela a amené les négociations sur la REDD+ à intégrer la notion de risque, matérialisé sous forme de tampon (buffer) au niveau des crédits carbone. Cette notion implique également un suivi-évalution continu et une redéfinition des scénarios de référence en cours de projet, générallement tous les dix ans.
Mesure. Les trois précédents principes impliquent d’établir un système de mesure, suivi, notification et vérification (SNV, Monitoring, Reporting and Verification – MRV en anglais) des dynamiques forestières sur de grands territoires. Ce système MRV oblige les pays ou projets à réaliser des inventaires de terrain (forestiers et pédologiques) et mettre en place des réseaux de mesure incluant des parcelles permanentes et autres méthodes de suivi (photo-interprétation, classification supervisée, etc.). La quantification du carbone stocké dans les arbres et les sols est complexe et sujette à de grandes incertitudes. Les sciences du vivant et sciences physiques sont fortement sollicitées dans le cadre de la REDD+ pour réduire les incertitudes. À titre d’exemple, il existe un guide de méthodes et procédures pour la mesure des émissions anthropiques liées aux activités forestières et agricoles (GOFC-GOLD, 2015). Il est établi à partir d’un consortium d’experts, inspiré des lignes directrices du GIEC (IPPC, 2006) et mis à jour tous les ans en fonction des avancées scientifiques et technologiques. Ces méthodes s’appuient très largement sur les données et outils de la télédétection qui fournissent une information biophysique objective, exhaustive sur les territoires, et répétée dans le temps.
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Table des matières
CHAPITRE 1 – INTRODUCTION GÉNÉRALE
1 CONTEXTE, DÉFINITIONS ET CADRE MÉTHODOLOGIQUE
2 PROBLÉMATIQUES SCIENTIFIQUES
3 OBJECTIFS ET PLAN DU MANUSCRIT
4 RÉFÉRENCES DU CHAPITRE 1
CHAPITRE 2 – SUIVI DE LA DÉFORESTATION EN RÉGION TROPICALE
1 CONTEXTE DE L’ÉTUDE
2 ESTIMATING DEFORESTATION IN TROPICAL HUMID AND DRY FORESTS IN MADAGASCAR FROM 2000 TO 2010 USING MULTIDATE LANDSAT SATELLITE IMAGES AND THE RANDOM FORESTS CLASSIFIER
3 CONCLUSION DE L’ÉTUDE
4 REFERENCES DU CHAPITRE 2
CHAPITRE 3 – ESTIMATION DES STOCKS DE CARBONE DANS LE SOL
1 CONTEXTE DE L’ÉTUDE
2 ESTIMATING TEMPORAL CHANGES IN SOIL CARBON STOCKS AT ECOREGIONAL SCALE IN MADAGASCAR USING REMOTESENSING
3 CONCLUSION DE L’ÉTUDE
4 REFERENCES DU CHAPITRE 3
CHAPITRE 4 – MODÉLISATION DES CHANGEMENTS D’USAGE DES TERRES
1 CONTEXTE DE L’ÉTUDE
2 DEFORESTATION, LAND DEGRADATION AND REGENERATION MODELING USING MACHINE LEARNING TOOLS AND GLOBAL CHANGE DATASET: ASSESSMENT OF THE DRIVERS AND SCENARIOS OF LAND CHANGE IN MADAGASCAR
3 CONCLUSION DE L’ÉTUDE
4 REFERENCES DU CHAPITRE 4
CHAPITRE 5 – CONCLUSION GÉNÉRALE
1 SYNTHÈSE
2 DISCUSSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
3 CONCLUSION
4 RÉFÉRENCES DU CHAPITRE 5
LISTE DES COMMUNICATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
ANNEXES
