Добірка наукової літератури з теми "Événements sécheresse"

Résumé Cet article propose une vue d’ensemble des ressources en eaux à l’échelle mondiale, à l’horizon du milieu du XXIe siècle. On considère d’abord les conséquences probables du changement climatique en ce qui concerne les événements moyens aussi bien qu’extrêmes. Des situations de pénurie d’eau et de sécheresse ainsi que d’augmentation des ressources en eaux sont examinées. On étudie combien d’eau il faudra pour produire la nourriture requise, à l’échelle mondiale, étant donné l’évolution démographique prévue, les modifications des modes d’alimentation et la concurrence entre productions alimentaire et bioénergétique. Les risques de pénuries alimentaires en cas de sécheresses mondiales sévères (par exemple pendant des événements El Niño très intenses) sont discutés. Les conséquences des changements climatiques et des besoins en nourriture pour la conservation des écosystèmes et de la biodiversité sont examinées. Des solutions possibles sont proposées.

Les forêts de l’Est de la France ont subi de gros dégâts au cours de la période 2015 à 2020 du fait de la récurrence d’événements extrêmes de sécheresse et de vagues de chaleur. Cet article vise à qualifier le caractère exceptionnel de ces événements à partir des meilleurs jeux de données climatiques disponibles et des indicateurs pertinents pour la forêt. Le lien avec le changement climatique, de plus en plus évident depuis quelques années, est établi et quantifié à travers les approches de détection et d’attribution. Messages clésLa répétition des sécheresses sur trois années successives (2018-2020) est inédite.Une hausse en fréquence et intensité des épisodes estivaux chauds et secs est constatée.Ces évènements devraient se répéter dans l’avenir.

Les modèles climatiques et hydrologiques initialisés par les scénarios de changement climatique laissent présager une diminution importante des réserves en eau de surface et souterraine au cours du siècle à venir. L’intensification des événements de sécheresse conduira à accroître les pressions sur les écosystèmes des milieux aquatiques et humides, qui en France sont déjà parmi les plus menacés, et pourtant à l’origine de nombreux services utiles à nos sociétés, comme la production alimentaire, l’atténuation des événements d’inondation, la régulation des flux de polluants. L’ampleur des défis que nous devrons relever pour une gestion durable et raisonnée de la ressource en eau nous invite aujourd’hui à réinventer nos modes de gouvernance de l’eau en y prenant mieux en compte les enjeux liés à la préservation de la biodiversité, et à transformer en profondeur nos modes de production et de consommation dans une trajectoire de sobriété. En retour, les écosystèmes nous offrent une panoplie de solutions d’adaptation au changement climatique souvent porteuses de bénéfices conjoints pour notre santé et notre qualité de vie.

En dépit de l’attention croissante accordée aux catastrophes climatiques, leur influence réelle sur les changements de pratiques reste ambivalente. Pour contribuer à ce débat, nous questionnons les stratégies d’adaptation adoptées par des propriétaires forestiers suite à la sécheresse de 2003 (Aude) et la tempête de 2009 (Landes de Gascogne). L’hypothèse défendue est que ces catastrophes n’ont conduit ni à la révolution, ni au statu quo mais à une « bifurcation assistée ». En effet, les stratégies mises en œuvre dix ans après oscillent entre retour aux routines et intensification des pratiques sylvicoles. Ces changements dans la continuité s’expliquent notamment par le fait que l’autorité des experts, loin d’être ébranlée, fut renforcée par les processus de sortie de crise. Au final, cet article souligne l’intérêt de penser les catastrophes, non pas seulement comme des risques à venir, mais comme des laboratoires permettant d’éprouver la pertinence et l’efficacité des réflexions sur l’adaptation.

Nous avons étudié la variabilité saisonnière de la relation entre les fluctuations des concentrations en carbone organique dissous (COD) dans le ruisseau de l'Hermine (Québec, Canada) et les changements du débit (Q). Un total de 93 événements hydrologiques échantillonnés de 1994 à 2003 et regroupés sur une base saisonnière (hiver-printemps, été, automne) a été analysé. Le modèle de régression linéaire est utilisé afin de déterminer, pour chaque événement, la pente de la relation entre la concentration en COD dans le ruisseau et le débit. Ces pentes sont regroupées par saison et selon un seuil arbitraire de un qui permet de contraster les conditions hydrologiques et climatiques initiales des événements répertoriés. Les résultats du test de Kruskal-Wallis, visant la comparaison entre les événements de pentes supérieures et inférieures à un, montrent clairement la saisonnalité de la relation entre le COD et le débit. La saisonnalité de la relation COD/Q est ensuite mise en relation avec des variables climatiques et hydrologiques susceptibles de conditionner le transport du COD dans le bassin de l'Hermine. Les résultats montrent que les changements saisonniers des conditions climatiques et hydrologiques dans le bassin versant ont un impact significatif sur la relation entre le COD et le débit. Ainsi, le volume de précipitation tombé durant l'événement, la température moyenne de l'air et la température du sol régissent significativement (p =0,041; 0,001 et 0,009 respectivement) le transport du COD pour la période hiver-printemps. Les basses températures du sol et l'apport élevé en eau via les précipitations et la fonte favorisent le lessivage intense du COD soluble déjà limité par les basses températures. Au cours de l'été, l'état initial d'humidité du bassin est le principal facteur contrôlant l'évolution des concentrations de COD lors d'une crue; les fortes relations avec le pourcentage d'humidité des sols et le débit total 24 h avant l'événement le prouvent (p =0,039 et 0,0003 respectivement). Les changements les plus prononcés du COD surviennent, au cours de l'été, suite à une période prolongée de sécheresse. À l'automne, le transport du COD est influencé par le volume de précipitation tombé durant l'événement (p =0,031) et la température du sol (p =0,042). La modélisation de la relation COD/Q par les variables hydro-climatiques montre que 40% de la relation COD/Q s'explique par la température du sol durant la période d'hiver-printemps. Durant l'été, les conditions initiales d'humidité du bassin, traduites par le débit 24 h avant l'événement, expliquent à 51% la relation COD/Q. À l'automne, la relation COD/Q est gouvernée à 50% à la fois par le volume de précipitation tombé durant l'événement et la température du sol. L'analyse de ces données établit clairement la saisonnalité de la relation COD/Q et que des variables climatiques et hydrologiques permettent de quantifier ces fluctuations saisonnières.

En Normandie, la culture du blé qui occupe 24 % de la SAU régionale tient une place importante parmi les productions végétales. Le changement climatique peut-il avoir des conséquences sur le cycle de cette céréale et perturber les pratiques et les espaces concernés ? Cet article projette la phénologie et les performances culturales de l’agrosystème céréalier régional d’ici la fin du 21ème siècle. Il s’appuie sur une modélisation bioclimatique qui mobilise les données CNRM-2014 du CNRS et de Météo-France sorties du modèle régional ALADIN-Climat pour trois scénarios RCP du GIEC. Dans le cas de dates de semis inchangées aux horizons 2050 et 2100 et d’un changement climatique prononcé, l’élévation des températures engendrerait un raccourcissement du cycle et donc une anticipation calendaire de la phénologie. Ce qui éviterait un chevauchement de la fin du cycle avec la période estivale à laquelle sont associés des événements de sécheresse et de vagues de chaleur dont la fréquence pourrait augmenter dans les prochaines décennies. En conséquence, l’échaudage thermique et le déficit hydrique seraient moindres que ce que l’on pouvait envisager. Toutefois, cette précocité pourrait perturber des stades plus précoces de développement du blé tendre : basses températures à la méiose et déficit de rayonnement au début de la montaison. De plus, la douceur accrue des hivers pourrait engendrer une diminution du nombre de jours de vernalisation, phase nécessaire pour la floraison des variétés d’hiver. Cette étude démontre l’intérêt des modèles bioclimatiques pour envisager les modifications possibles de la phénologie des cultures attendus d'ici la fin du siècle.

Despite their crucial importance, limited information exists about how livestock are affected by climate change in Nigeria. Changing climatic patterns are manifested through occurrences like abrupt temperature increase, dwindling rainfall pattern, rise in spells of drought and flood. These conditions exert different effects across the geographical landscape of the country, which can broadly be classed as Semiarid, Sahel and Derived Savannah, respectively as well as Forest and Montane. Livestock provide humans with the full complement of amino acids, which are the only known natural suppliers of Vitamin B12 and equally supply iron, calcium, iodine and zinc. In addition, livestock accounts for 40% of Agricultural Gross Domestic Product and significantly contributes to enhancing rural livelihood. Stress conditions are induced in livestock by harsh weather conditions that reduce the feed available to them as well as impede growth rate and reproduction efficiency and disease incidence which may eventually result in death. In the light of the livestock benefits to humanity, it is necessary to devise means of making their climate resilient. Some of the proven strategies include animal genetic improvement for stress tolerance, growing disease resistant, early maturing and drought tolerant crops, selecting for and rearing climate tolerant animal species and breeds. Malgré leur importance cruciale, il existe peu d'informations sur la manière dont le bétail est affecté par le changement climatique au Nigéria. Le changement des modèles climatiques se manifeste par des événements tels que l'augmentation brutale de la température, la diminution des précipitations, l'augmentation des périodes de sécheresse et d'inondation. Ces conditions exercent des effets différents sur le paysage géographique du pays, qui peuvent être globalement classés comme semi-aride, sahélien et savane dérivée, respectivement, ainsi que forêt et montagne. Le bétail fournit aux humains le complément complet d'acides aminés, qui sont les seuls fournisseurs naturels connus de vitamine B12 et fournissent également du fer, du calcium, de l'iode et du zinc. En outre, l'élevage représente 40% du produit intérieur brut agricole et contribue de manière significative à l'amélioration des moyens d'existence ruraux. Les conditions de stress sont induites chez le bétail par des conditions météorologiques difficiles qui réduisent les aliments disponibles pour eux et entravent le taux de croissance, l'efficacité de la reproduction et l'incidence des maladies qui peuvent éventuellement entraîner la mort. À la lumière des avantages de l'élevage pour l'humanité, il est nécessaire de concevoir des moyens de rendre leur résilient climatique. Certaines des stratégies éprouvées comprennent l'amélioration génétique animale pour la tolérance au stress, la culture de cultures résistantes aux maladies, à maturation précoce et à la sécheresse, la sélection et l'élevage d'espèces et de races animales tolérantes au climat.

"La prévision des hauteurs d’eau dans les ressources de surface comme les rivières est un problème difficile à cause de la complexité à modéliser le milieu naturel et les multiples effets exogènes environnementaux (pluie, sécheresse, etc.). Chaque année, les usines du Syndicat des eaux d’Île-de- France (Sedif) produisent près de 336 millions de m3 d’eau potable, dont 97 % à partir des eaux de surface. Veolia Eau d’Île-de-France a mis en place un plan de continuité et de secours en situation de crues pour réagir rapidement et gérer efficacement ces événements. Suivant le niveau de gravité, des mesures sont prises en conséquence, pouvant aller jusqu’à l’arrêt d’un site de production. Quelques scénarios de crues ont été simulés par la direction régionale et interdépartementale de l’environnement et de l’énergie (DRIEE) Île-de-France (2012), et quelques résultats de prévision produits par les services de prévision des crues (SPC) sont disponibles sur la plateforme Vigicrues, mais ceux-ci sont localisés aux stations hydrométriques. Le problème reste entier pour prévoir la hauteur d’eau à chaque prise d’eau des usines de production du Sedif. Cette contribution décrit une approche statistique permettant de prévoir des séries temporelles de hauteur d’eau jusqu’à 48 h au niveau des principales usines de production du Sedif en situation de crue. Une modélisation séquentielle est formulée pour traiter les hauteurs d’eau des prises d’eau (mesurées par le service de l’eau) ainsi que les hauteurs d’eau des stations en amont accessibles via l’API Hydrométrie de la plateforme Hub’Eau. La méthode est évaluée expérimentalement sur de vrais épisodes de crues avec des données réelles, puis l’usage de la solution est illustré sur l’épisode de crue de février 2021. Les résultats obtenus permettent de montrer la pertinence de la méthodologie proposée – avec une erreur moyenne autour de 10 cm pour une prévision à 24 h et autour de 20 cm pour une prévision à 48 h – et la faisabilité d’une telle approche comme outil opérationnel en situation de crue."

La croissance continue de la population mondiale et l'augmentation du niveau de vie dans certaines parties de la planète exercent une pression de plus en plus forte sur la demande quantitative et qualitative de la ressource hydrique, nécessitant ainsi une gestion plus adéquate. Afin d'évaluer la fiabilité d'un système de ressources en eau et de déterminer son mode de gestion durant un étiage, il est utile d'avoir un outil de modélisation. Nous présentons ici une synthèse des travaux de modélisation réalisés dans le cadre de l'approche stochastique. Nous faisons d'abord le point sur la différence entre une sécheresse et un étiage, termes qui sont souvent confondus dans les publications, pour ensuite en présenter quelques indicateurs. L'approche stochastique peut être subdivisée en deux catégories: l'étude fréquentielle et les processus stochastiques. La plupart des études d'analyse de fréquence ont pour objet de calculer des débits d'étiage critiques xT correspondant à une certaine période de retour T, tel que P(X<xT)=1/T. L'approche par les processus stochastiques consiste à modéliser les événements de déficit ou les variables d'intérêt sans utiliser directement des modèles de débit. L'analyse de fréquence des débits ne tient pas compte des durées et émet des hypothèses trop simplistes de stationnarité. L'analyse des séquences permet l'obtention des lois de durées uniquement pour des processus de débits très simples. L'avantage de l'approche des processus ponctuels par rapport à l'analyse des séquences est qu'elle permet d'étudier des processus complexes, dépendants et non stationnaires. De plus, les processus ponctuels alternés permettent la modélisation des durée et la génération synthétique des temps d'occurrence des séries de surplus et de déficit. Nous présentons dans cet article les travaux de modélisation des étiages basés sur l'analyse fréquentielle, la théorie des séquences et sur les processus ponctuels. Nous n'avons pas inclus les études qui développent des distributions des faibles débits à partir de modèles physiques, ni les études de type régional.

Le typographe (Ips typographus) est un scolyte (Coléoptère scolytinae) dont l’hôte principal en Europe est l’Epicéa commun. Capable de développer plusieurs générations dans l’année en fonction des conditions climatiques, des pullulations sont régulièrement observées après des événements lui offrant d’innombrables sites de reproduction comme les chablis après tempête ou des peuplements affaiblis par des sécheresses. À la suite d’une lente coévolution entre l’insecte et son hôte, le typographe a développé une stratégie de colonisation lui permettant de dépasser les réactions de défense de l’arbre et de coloniser des arbres sains en période de pullulation. Cette caractéristique en fait le plus important tueur d’arbres parmi les insectes en Europe. A la suite de canicules et sécheresses inédites au cours des dernières années, le forestier est confronté à des dommages très importants dans les pessières, dans un contexte socioéconomique tel qu’il est difficile d’intervenir efficacement pour contrer l’épidémie en cours.

Le changement climatique et les événements climatiques sévères tels que les périodes de sécheresse/humidification prolongées sont à l'origine du phénomène de retrait-gonflement dans les sols argileux. Ce phénomène est affecté par les interactions sol-végétation-atmosphère (SVA) et peut causer d’importants dommages structurels aux constructions légères telles que les bâtiments résidentiels. L’objectif de ce travail de recherche est de modéliser le comportement in situ du retrait-gonflement des sols gonflants dans un contexte SVA en se basent sur des outils numériques. Une méthode d'interaction sol-atmosphère est initialement présentée accompagnée d’un modèle couplé hydro-thermique du sol. Cette approche a été principalement mise en place afin de déterminer les conditions aux limites temporelles à la surface du sol en se basent sur la notion du bilan de masse et d'énergie pour déterminer a posteriori, les modifications spatio-temporelles de la succion du sol, de la teneur en eau et de la température. Cette approche a été validée à l'aide des observations in situ des sites instrumentés. Par la suite, l’influence de l’absorption d’eau par les végétations a été intégrée dans le terme source de l’écoulement de l’eau dans un milieu non saturé, à l’aide d’un modèle d’absorption d’eau de racine existant.Les variations temporelles de succion ont été postérieurement reliées au comportement volumique du sol en appliquant une approche simple développée à partir des résultats expérimentaux des essais de séchage/humidification réalisés dans la littérature. Les indices associés dans le plan indice des vides-log succion, ainsi que les paramètres complémentaires du modèle linéaire ont été corrélés aux paramètres géotechniques de base. L'approche proposée a été ultérieurement validée avec des données in situ fournies par la surveillance d’un site expérimental. Le site expérimental de Roaillan a été instrumenté afin de surveiller les modifications physiques du sol ainsi que le comportement structurel du bâtiment. Les comparaisons entre les résultats de la modélisation et les observations in situ de la succion du sol, la teneur en eau, la température et les mouvements du sol dans le temps ont montré une performance acceptable du modèle. L’approche a ensuite été appliquée pour étudier l’influence des projections climatiques futures (2050) sur les variables physiques et les mouvements du sol sur ce site. Trois scénarios RCP relatifs aux changements climatiques ont été examinés dans cette étude, qui ont révélé des différents comportements possibles à court terme et à long terme. Finalement, l'approche développée a été appliquée au territoire français en le divisant en six régions climatiques. Différents paramètres de sol ont été attribués à chacune de ces régions climatiques afin de définir les conditions de référence. En conséquence, l’influence de différents facteurs externes sur les mouvements du sol a été analysée sur une période donnée. Enfin, l’étude suggère les mesures adéquates à prendre pour minimiser l’amplitude du phénomène de retrait et de gonflement dans un contexte SVA
Climate change and severe climatic events such as long drought/rehydration periods are at the origin of the shrinkage and swelling phenomenon in expansive soils. This phenomenon is affected by Soil-Vegetation-Atmosphere (SVA) interactions and can cause severe structural damage to lightly loaded constructions such as residential buildings. The objective of this re-search work is to simulate the in-situ behavior of the shrinkage-swelling in expansive soils in a SVA context using numerical tools. A soil-atmosphere interaction method is primarily presented along with a coupled hydro-thermal soil model. This approach was established in order to determine primarily, the natural time variable boundary conditions at the considered soil surface based on the mass and energy balance concept, and secondly to determine the spatial-temporal changes of the soil suction, water content and temperature. This approach was validated using in situ observations of monitored sites. Thereafter, the influence of the water uptake by vegetation was incorporated in the source term of the unsaturated water flow theory, using an existing root water uptake model. Subsequently, the temporal variations of the soil suction were related to the volume change behavior using a simple approach developed based on the experimental results of drying/wetting tests performed in the literature. The associated volumetric indices in the void ratio-log suction plan, along with the complementary parameters of the linear model were correlated with basic geotechnical parameters. The proposed approach was validated with in situ data provided from an experimental site. The Roaillan experimental site was instrumented in order to monitor the soil’s physical changes along with the structural behavior of the building. Comparisons between the simulated and observed soil suction, soil water content, temperature and soil movements in time and depth showed an acceptable performance of the predictions. The approach was then extended to study the influence of future climate projections (2050) on the soil’s physical variables and movements. Three RCP climate change scenarios were considered in this analysis which revealed different possible behavior in both short term and long term. Finally, the developed approach was applied to the French territory by dividing it to six different climatic regions. Different soil parameters were attributed to each of these climatic regions in order to set the reference condition. Thereafter, the influence of different external factors was analyzed on the soil movements over a chosen period. The study finally suggests the adequate actions to take for minimizing the amplitude of the shrinkage and swelling phenome-non in a SVA context

Cette thèse est consacrée à l'anticipation de l'impact financier sur les biens assurés de la survenance d'un événement de sécheresse grâce au recours à des méthodes au croisement de la statistique et du machine learning. Le terme sécheresse désigne ici le phénomène de retrait-gonflement des argiles provoquant des dommages aux bâtiments. L'exercice peut être décomposé en deux sous-problèmes que nous abordons tour à tour. Le premier sous-problème considère plus spécifiquement la tâche consistant à prédire quelles communes formuleront une demande de reconnaissance de l'état de catastrophe naturelle au titre de l'événement sécheresse. Le second est consacré à la prédiction de l'impact financier de l'événement sécheresse sur les biens assurés situés dans les communes reconnues en état de catastrophe naturelle. Dans le cadre du premier sous-problème, nous développons, étudions et appliquons un algorithme original pour la prédiction des demandes de reconnaissance de l'état de catastrophe naturelle. L'algorithme bénéficie de deux formalisations complémentaires de la tâche d'intérêt, abordé sous l'angle de la classification supervisée et comme un problème de transport optimal. Les prédictions finales sont obtenues comme moyenne géométrique des deux types de prédictions. Théoriquement, le plan de transport optimal peut être obtenu en appliquant l'algorithme iPiano [Ochs et al., 2015], dont nous prouvons que les hypothèses qui sous-tendent son analyse sont bien vérifiées. L'analyse des prédictions obtenues démontre la pertinence de l'algorithme. Dans le cadre du second sous-problème, nous développons, étudions et appliquons un algorithme original d'agrégation d'algorithmes inspiré du Super Learner [van der Laan, 2007]. Deux écueils doivent être pris en compte. D'une part, parce que le péril sécheresse n'est couvert par le régime d'indemnisation des catastrophes naturelles français que depuis 1989, le nombre d'événements sécheresse sur lesquels nous pouvons entraîner notre algorithme est réduit, chaque événement sécheresse se voyant associer un jeu de données de grande taille. D'autre part, à la dépendance temporelle s'ajoute une dépendance spatiale due notamment aux proximités géographique et administrative entre communes françaises. Fondée sur une modélisation de la dépendance à l'aide d'un graphe de dépendance, l'étude théorique révèle que la brièveté de la série temporelle peut être compensée si la dépendance spatiale est faible. De nouveau, l'analyse des prédictions obtenues démontre la pertinence de notre algorithme
This Ph.D. thesis is dedicated to forecasting the financial impact on insured properties in the event of drought, utilizing methods that merge statistics and machine learning. In this context, "drought" refers to the phenomenon of clay shrinkage and swelling that leads to damage to buildings. The task can be broken down into two sub-problems that we address separately. The first sub-problem focuses on predicting which municipalities will submit a request for the government declaration of natural disaster for a drought event. The second is dedicated to predicting the financial impact of drought events on insured properties located in municipalities that obtained the government declaration of natural disaster for a drought event. For the first sub-problem, we develop, study, and apply an original algorithm to predict requests for the government declaration of natural disaster. The algorithm benefits from two complementary formalizations of the task at hand, approached as both supervised classification and an optimal transport problem. The final predictions are obtained as a geometric mean of these two prediction types. Theoretically, the optimal transport plan can be obtained by applying the iPiano algorithm [Ochs et al., 2015], and we demonstrate that the assumptions underlying its analysis are met. The analysis of the predictions obtained confirms the algorithm's relevance. Regarding the second sub-problem, we develop, investigate, and apply an original aggregation algorithm, inspired by the Super Learner [van der Laan, 2007]. Two challenges must be considered. First, since drought events have only been covered by the French natural disaster compensation scheme since 1989, the number of drought events available for training our algorithm is limited, with each drought event associated with a large dataset. Second, temporal dependence is compounded by spatial dependence, primarily due to geographic and administrative proximity between French municipalities. Based on a dependency modeling using a dependency graph, the theoretical analysis reveals that the brevity of the time series can be compensated if spatial dependence is weak. Once again, the analysis of the predictions obtained underscores the relevance of our algorithm

Une augmentation des dépérissements forestiers a été observée ces dernières décennies et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents à un phénomène de mortalité sont aujourd’hui mal connus. La multiplicité des études a permis de dégager plusieurs hypothèses sur les mécanismes fonctionnels mis à l’œuvre lors d’un événement de dépérissement menant à la mortalité dont deux se dégagent : un dysfonctionnement du système hydraulique ou un épuisement des réserves carbonées. Néanmoins, ces hypothèses se sont révélées être non exclusives, ni exhaustives. D’autres hypothèses ont alors été proposées, notamment la contribution d’un dysfonctionnement azoté. De nombreuses observations font état d’un risque potentiel sur l’état écologique du hêtre face à ces changements climatiques globaux par notamment une baisse de la disponibilité en azote du sol et une augmentation des événements de sécheresse. Le travail au sein de cette thèse a donc cherché à évaluer la contribution des métabolismes azoté et carboné aux dysfonctionnements observés lors d’un épisode de dépérissement menant à une mortalité. Durant les 3 ans du projet, nous avons étudié comment le métabolisme azoté et carboné pouvaient être impactés par des défoliations annuelles successives ou une sécheresse longue et intense. Notre étude a permis de montrer que face à une contrainte hydrique sévère ou une défoliation, le cycle azoté interne à l’arbre est conservé avec une forte allocation de l’azote vers le compartiment foliaire au printemps et un recyclage efficace vers les organes pérennes à l’automne. Nous avons pu estimer que cet azote recyclé à l’automne contribue fortement à la mise en place du nouveau compartiment foliaire au printemps suivant et ce, même face à des contraintes importantes. Nous avons pu également mettre en évidence que la quantité de réserves carbonées est maintenue face à une défoliation et, au moins dans un premier temps, face à une sécheresse. Néanmoins, la demande proportionnelle pour des besoins osmotiques a mené à des changements de la composition des sucres de jeunes branches et, face à une sécheresse longue et intense, à une baisse de la quantité de réserves carbonées jusqu’à la mort de l’arbre où les réserves carbonées sont fortement diminuées mais pas totalement épuisées. Finalement, le taux de mortalité dans notre expérimentation fut très faible indiquant la résistance du hêtre lorrain à des contraintes extrêmes. Nos résultats soulignent le caractère de résistance du hêtre face à une contrainte via des ajustements des métabolismes internes mais cette résistance pourrait être perdue si la contrainte est plus longue et plus récurrente. Ces éléments peuvent questionner sur le possible maintien du hêtre face aux changements climatiques
An increase in forest dieback has been observed in recent decades and the question of how trees will react to these brutal changes is raised by the scientific community but not yet resolved. The multiplicity of studies made it possible to draw several hypotheses on the functional mechanisms put into action during a death event leading to mortality, two of which emerge: a dysfunction of the hydraulic system or a depletion of carbon reserves. Nevertheless, these assumptions turned out to be neither exclusive nor exhaustive. Other hypotheses were then proposed in addition to existing ones, in particular the contribution of nitrogen metabolism during a mortality event. Numerous observations point to a potential risk to the ecological status of beech in the face of these global climate changes, in particular a decrease in the availability of soil nitrogen and an increase in drought events. The work in this thesis has therefore sought to evaluate the contribution of nitrogen and carbon metabolisms to dysfunctions observed during an episode of dieback leading to mortality. During the 3 years of the project, we studied how the nitrogen and carbon metabolism could be impacted by successive annual defoliation or a long and intense drought. Our study has shown the internal tree nitrogen cycle is conserved with a strong allocation of nitrogen to the leaf compartment in the spring, its conservation in the foliage during the growing season and an efficient recycling of the leaf nitrogen to the perennial organs during nitrogen winter remobilization. We have been able to estimate that this recycled nitrogen in the fall contributes significantly to the setting up of the new leaf compartment the following spring, even in the face of significant constraints. We have also been able to show that the quantity of carbon reserves is maintained in the face of defoliation and, at least initially, in the face of drought. Nevertheless, the proportional demand for osmotic requirements in the face of a long and intense drought has led to a decrease in the amount of carbon reserves. When the tree dies, the carbon reserves are greatly reduced, but not until exhaustion, contrary to the theory. Finally, the mortality rate in our experiment was quite low indicating the resistance of the Lorraine beech to extreme constraints such as successive defoliation or a long and intense drought. Our results emphasize the resistance character of the beech against a constraint via internal metabolism adjustments but this resistance could be lost if the stress is longer and more recurrent. These elements can question the possible maintenance of beech in the face of climate change

Une augmentation des dépérissements forestiers a été observée ces dernières décennies et les mécanismes écophysiologiques sous-jacents à un phénomène de mortalité sont aujourd’hui mal connus. La multiplicité des études a permis de dégager plusieurs hypothèses sur les mécanismes fonctionnels mis à l’œuvre lors d’un événement de dépérissement menant à la mortalité dont deux se dégagent : un dysfonctionnement du système hydraulique ou un épuisement des réserves carbonées. Néanmoins, ces hypothèses se sont révélées être non exclusives, ni exhaustives. D’autres hypothèses ont alors été proposées, notamment la contribution d’un dysfonctionnement azoté. De nombreuses observations font état d’un risque potentiel sur l’état écologique du hêtre face à ces changements climatiques globaux par notamment une baisse de la disponibilité en azote du sol et une augmentation des événements de sécheresse. Le travail au sein de cette thèse a donc cherché à évaluer la contribution des métabolismes azoté et carboné aux dysfonctionnements observés lors d’un épisode de dépérissement menant à une mortalité. Durant les 3 ans du projet, nous avons étudié comment le métabolisme azoté et carboné pouvaient être impactés par des défoliations annuelles successives ou une sécheresse longue et intense. Notre étude a permis de montrer que face à une contrainte hydrique sévère ou une défoliation, le cycle azoté interne à l’arbre est conservé avec une forte allocation de l’azote vers le compartiment foliaire au printemps et un recyclage efficace vers les organes pérennes à l’automne. Nous avons pu estimer que cet azote recyclé à l’automne contribue fortement à la mise en place du nouveau compartiment foliaire au printemps suivant et ce, même face à des contraintes importantes. Nous avons pu également mettre en évidence que la quantité de réserves carbonées est maintenue face à une défoliation et, au moins dans un premier temps, face à une sécheresse. Néanmoins, la demande proportionnelle pour des besoins osmotiques a mené à des changements de la composition des sucres de jeunes branches et, face à une sécheresse longue et intense, à une baisse de la quantité de réserves carbonées jusqu’à la mort de l’arbre où les réserves carbonées sont fortement diminuées mais pas totalement épuisées. Finalement, le taux de mortalité dans notre expérimentation fut très faible indiquant la résistance du hêtre lorrain à des contraintes extrêmes. Nos résultats soulignent le caractère de résistance du hêtre face à une contrainte via des ajustements des métabolismes internes mais cette résistance pourrait être perdue si la contrainte est plus longue et plus récurrente. Ces éléments peuvent questionner sur le possible maintien du hêtre face aux changements climatiques
An increase in forest dieback has been observed in recent decades and the question of how trees will react to these brutal changes is raised by the scientific community but not yet resolved. The multiplicity of studies made it possible to draw several hypotheses on the functional mechanisms put into action during a death event leading to mortality, two of which emerge: a dysfunction of the hydraulic system or a depletion of carbon reserves. Nevertheless, these assumptions turned out to be neither exclusive nor exhaustive. Other hypotheses were then proposed in addition to existing ones, in particular the contribution of nitrogen metabolism during a mortality event. Numerous observations point to a potential risk to the ecological status of beech in the face of these global climate changes, in particular a decrease in the availability of soil nitrogen and an increase in drought events. The work in this thesis has therefore sought to evaluate the contribution of nitrogen and carbon metabolisms to dysfunctions observed during an episode of dieback leading to mortality. During the 3 years of the project, we studied how the nitrogen and carbon metabolism could be impacted by successive annual defoliation or a long and intense drought. Our study has shown the internal tree nitrogen cycle is conserved with a strong allocation of nitrogen to the leaf compartment in the spring, its conservation in the foliage during the growing season and an efficient recycling of the leaf nitrogen to the perennial organs during nitrogen winter remobilization. We have been able to estimate that this recycled nitrogen in the fall contributes significantly to the setting up of the new leaf compartment the following spring, even in the face of significant constraints. We have also been able to show that the quantity of carbon reserves is maintained in the face of defoliation and, at least initially, in the face of drought. Nevertheless, the proportional demand for osmotic requirements in the face of a long and intense drought has led to a decrease in the amount of carbon reserves. When the tree dies, the carbon reserves are greatly reduced, but not until exhaustion, contrary to the theory. Finally, the mortality rate in our experiment was quite low indicating the resistance of the Lorraine beech to extreme constraints such as successive defoliation or a long and intense drought. Our results emphasize the resistance character of the beech against a constraint via internal metabolism adjustments but this resistance could be lost if the stress is longer and more recurrent. These elements can question the possible maintenance of beech in the face of climate change

Il est ici question d’étudier les sécheresses météorologiques hivernales les plus extrêmes dans le bassin méditerranéen, appelées « événements de très longs épisodes secs » (eTLES). En termes d’impacts, les eTLES vont notamment fortement affecter les rendements des cultures céréalières. Malheureusement, davantage d’hivers seront affectés par au moins un eTLES au cours du XXVe siècle, et ces événements à venir seront encore plus intenses.