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Rapport technique thématique no. 17. - Surveillance à distance des écosystèmes : sélection de tendances mesurées à partir d’observations par satellite du Canada

Indicateurs de fragmentation – Densité forestière et densité de lisières forestières

Pour permettre la réalisation d’une analyse pertinente sur les changements survenus dans le paysage au fil du temps, il convient de discuter des changements observés dans la superficie totale des diverses classes de couverture terrestre (voir la première section du présent rapport, à partir de la page 3), en conjonction avec les changements enregistrés dans le profil de la couverture terrestre (comme l’homogénéité). Cette analyse s’inscrit dans le thème de la fragmentation. Depuis les années 1970, la fragmentation de l’habitat joue un rôle important dans la recherche portant sur la conservation (Haila, 2002; Manning et al., 2004). Une définition généralement reconnue de la fragmentation (ou du processus de fragmentation) est la division d’un habitat contigu en parcelles de plus petite taille (Fleishman et Mac Nally, 2007). La fragmentation entraîne une diminution de la connectivité de l’habitat, une augmentation de la densité de sa lisière et une augmentation de l’isolation des parcelles restantes. Les analyses des répercussions de la fragmentation sont complexes du fait que les différentes composantes de la fragmentation sont souvent confondues (Haila, 2002; Lee et al., 2002; Manning et al., 2004), et les résultats varient fortement selon les espèces (Flaspohler et al., 2001; Ries et Sisk, 2004; Villard et al., 2007).

L’achèvement, vers 2000, d’une carte à haute résolution (30 m) de la région forestière du Canada par le Service canadien des forêts (SCF) dans le cadre de l’initiative conjointe Observation de la Terre pour le développement durable des forêts (OTDD) a fourni un ensemble de données détaillées sur la couverture forestière canadienne. Cet ensemble a permis au SCF, en collaboration avec l’UBC, de calculer des statistiques spatiales sur la couverture forestière canadienne à un certain nombre de résolutions (Wulder et al., 2008b). Parmi les statistiques relatives à la fragmentation publiées par Wulder et al. (2008b), deux sont présentées ici par écozone+ aux fins du RETE : 1) proportion de pixels forestiers à l’intérieur d’une unité d’analyse de 1 km2 (c.-à-d. la densité forestière); 2) longueur de toutes les lisières entre les pixels forestiers et les pixels non forestiers à l’intérieur de chaque unité d’analyse de 1 km2 (c.-à-d. la densité de lisières forestières).
Ces analyses doivent être considérées comme des produits de fragmentation généraux de premier niveau. Étant donné que cette analyse est valide pour une période unique, il en résulte principalement une description des profils forestiers au sein de chaque écozone+.

Méthodes

Les cartes de couverture terrestre de l’initiative OTDD ont été produites à partir de données Landsat, à une résolution de 30 m, recueillies de mai à octobre entre 1999 et 2002 (90 % des données ont été obtenues à moins d’une année de la date cible de 2000) (Wulder et al., 2008a). Chaque pixel a été classé dans l’une de 23 catégories. Le lecteur trouvera une analyse plus poussée du processus de classification dans Wulder et al. (2008a).

Une méthode détaillée est décrite dans Wulder et al. (2008b). Dans le présent document, les mesures de la « proportion de la superficie forestière » (appelée « densité forestière » dans le présent rapport) et de la « densité de lisières forestières» sont résumées par écozone+. Les régions classées comme étant « boisées » dans l’ensemble de données de l’OTDD (> 10 % de couverture forestière (Wulder et Nelson, 2003)) ont été reclassées en tant que « forêts », et toutes les autres régions ont été reclassées en tant que couvertures « autres que des forêts » aux fins de ces analyses (Wulder et al., 2008a). La densité forestière représente la proportion de pixels forestiers (résolution de 30 m) se trouvant à l’intérieur de chaque unité d’analyse de 1 km2, tandis que la densité de lisières forestières représente la longueur totale de toutes les lisières entre les pixels forestiers et les pixels non forestiers à l’intérieur d’une unité d’analyse de 1 km2.

Vérifications de la qualité et limites

Les données antérieures sont souvent utilisées pour la validation de produits de télédétection (p. ex. la base de données SILC a permis de valider les cartes des changements observés dans la couverture terrestre qui sont brièvement décrites dans la première section du présent rapport, à la page iii) (Wulder et al., 2007). Le produit de l’OTDD dont ont été tirés les calculs de la densité forestière et de la densité de lisières a été validé à l’aide de données vidéo recueillies par aéronef expressément aux fins du processus de validation du produit en question. Un sous-échantillon de 31 000 km2 du produit de l’OTDD a été analysé sur l’île de Vancouver, dans l’écozone+ maritime du Pacifique (Wulder et al., 2007), au moyen d’une approche axée sur l’échantillonnage aléatoire systématique et stratifié décrit dans Wulder et al. (2006). La précision de la classification a été établie à 86 % pour la catégorie des forêts de conifères (une sous-classe des « forêts »), qui représente 71 % du territoire échantillonné.

On constate que l’on peut discerner visuellement la présence d’une ligne à la frontière entre l’Ontario et le Québec dans la carte de la densité de lisières forestières (figure 13). Bien que cette ligne ne soit pas large d’un point de vue numérique, elle introduit un élément de prudence dans l’interprétation; il faut davantage se fier aux différences mises en relief dans une seule province plutôt qu’entre les provinces. Cette ligne pourrait aussi être le reflet d’une différence entre les politiques de gestion forestière des deux provinces.

Dans l’interprétation des résultats suivants, il importe de noter que ces mesures ne concernent pas l’activité humaine, mais plutôt les caractéristiques du paysage qui peuvent résulter de processus naturels ou anthropiques. Par exemple, dans les milieux humides ou les régions alpines, la densité de lisières forestières sera relativement élevée en raison de l’hétérogénéité naturelle du paysage et non en raison des activités humaines (Wulder et al., 2008b).

Résultats

Les résultats de l’analyse de la densité forestière sont présentés à la figure 12, et ceux de l’analyse de la densité de lisières le sont à la figure 13. Ces résultats sont analysés ci-après, par écozone+.

Figure 12. Densité des forêts dans la région forestière du Canada, vers 2000.

carte

Description longue pour la figure 12

Cette carte montre la densité des forêts dans la région forestière du Canada, vers 2000, exprimée en pourcentage (de 0 à 100 %) de superficie de forêt. La densité des forêts est généralement la plus élevée dans le sud de la région, avec une vaste zone de transition dans le nord, le long de la limite avec la toundra, et une autre zone plus petite autour de la région des Prairies canadiennes. Certaines zones en haute altitude montrent également des densités forestières plus faibles.

La densité des forêts est calculée comme étant la proportion de pixels forestiers de 30 m2 dans chaque unité d’analyse de 1 km2.

Source : carte dérivée du produit de classification OTDD de la couverture terrestre de 2000, créé par le SCF (Wulder et al., 2008b).

Figure 13. Densité de lisières forestières dans la région forestière du Canada, vers 2000.

carte

Description longue pour la figure 13

Cette carte montre la densité de lisières forestières dans la région forestière du Canada, vers 2000, exprimée en valeurs oscillant entre 0 à 800 m/km2. Semblablement à la densité forestière, la densité de lisières forestières est la plus faible dans le sud de la région, les valeurs les plus élevées étant observées près d’une vaste zone de transition dans le nord, le long de la limite avec la toundra. Les zones en haute altitude montrent également une densité de lisières forestières plus élevée à proximité et au-dessus de la limite forestière.

La densité de lisières forestières est calculée comme étant la longueur totale de toutes les lisières entre les pixels forestiers (résolution de 30 m) et les pixels non forestiers à l’intérieur d’une unité d’analyse de 1 km2.

Source : carte dérivée du produit de classification OTDD de la couverture terrestre de 2000, créé par le SCF (Wulder et al., 2008b)

Écozone+ de la taïga des plaines

On constate une importante variation dans la latitude, l’altitude et le climat dans l’écozone+ de la taïga des plaines. Il s’agit d’une région qui est souvent touchée par de grands feux de friches et, par conséquent, la végétation se compose d’une mosaïque de zones brûlées à différents stades de régénération. La densité forestière dans une grande partie de cette écozone+ est supérieure à 50 % (figure 12). Des densités forestières moindres ont été observées immédiatement au sud du Grand lac des Esclaves, dans les hautes terres près de Norman Wells, dans une vaste zone brûlée à l’ouest du lac La Martre et dans certaines des parties inférieures de la vallée du Mackenzie (figure 12). La densité de lisières forestières dans l’écozone+ de la taïga des plaines est supérieure à celle enregistrée dans les forêts situées plus au sud, avec une valeur s’établissant habituellement à 250 m/km2 et atteignant de 500 à 600 m/km2 dans la zone de toundra qui entoure les contreforts est des monts Mackenzie (figure 13).

Écozone+ de la taïga du Bouclier

La partie ouest de l’écozone+ de la taïga du Bouclier est composée d’environ deux tiers de forêt et un tiers de toundra. La majorité de la superficie boisée dans cette écozone+ présente une densité forestière supérieure à 50 %, tandis que les zones de toundra et les zones brûlées affichent des densités forestières de 30 % ou moins (figure 12). La densité de lisières forestières dans la partie ouest de l’écozone+ s’établissait habituellement aux environs de 250 m/km2 (figure 13). Une vaste zone située immédiatement au nord du Grand lac des Esclaves affichait des densités de lisières pouvant atteindre 650 m/km2. Cette zone correspond vraisemblablement à une région de transition entre la couverture terrestre boisée et celle qui est constituée de toundra.

La partie est de l’écozone + est composée d’environ un tiers de forêt et deux tiers de toundra. Comme dans l’ouest, la partie boisée inclut de nombreuses zones brûlées. La densité forestière est supérieure à 50 % sur la majorité de la superficie boisée dans la partie est de l’écozone+, tandis qu’une densité forestière se rapprochant davantage de 30 % ou moins a été mesurée dans les zones de toundra et les zones brûlées (figure 12). Contrairement à la partie ouest, la densité forestière a diminué à moins de 10 % à l’extrémité nord de cette écozone+, ce qui donne à penser que la partie est de l’écozone+ affiche des conditions de croissance plus difficiles que la partie ouest. Comme dans l’ouest, les valeurs habituelles de la densité de lisières forestières s’établissaient aux environs de 250 m/km2, avec quelques petites zones situées à l’extrémité nord de cette écozone+ affichant des densités de lisières pouvant atteindre 650 m/km2 (figure 13). Celles-ci peuvent être associées à des zones mal drainées et à une densité plus élevée des milieux humides.

Écozone+ du Bouclier boréal

La forêt est la couverture terrestre dominante dans l’écozone+ du Bouclier boréal, où de nombreuses zones brûlées de divers âges peuvent être observées. Un grand nombre de zones de densité forestière moindre correspondent à des zones brûlées plus récentes (figure 12). La densité de lisières forestières, bien que faible dans l’ensemble de cette écozone+ (de 0 à environ 150 m/km2), est légèrement plus élevée dans le nord, en particulier dans les régions les plus touchées par les feux de friches (figure 13). Il convient de noter dans cette écozone+ un vaste territoire affichant une faible densité forestière et une densité de lisières forestières élevée dans les environs des fonderies de nickel de Sudbury.

Écozone+ maritime de l’Atlantique

L’écozone+ maritime de l’Atlantique est relativement petite, et sa couverture terrestre est surtout composée de forêts mixtes. Les terres agricoles ont remplacé la forêt dans une grande partie de l’Île-du-Prince-Édouard, la vallée de l’Annapolis en Nouvelle-Écosse et la vallée de Saint-Jean au Nouveau-Brunswick. Une densité forestière élevée a été mesurée sur la plus grande partie de cette zone (figure 12). Il convient de noter l’existence d’une zone de faible densité forestière enregistrée dans la région du parc national du Canada des Hautes-Terres-du-Cap-Breton. Cette faible densité peut résulter du fait que l’on a laissé en place des forêts à l’intérieur du parc afin que celles-ci puissent se régénérer naturellement après les graves infestations de tordeuse des bourgeons de l’épinette des années 1970 et du début des années 1980, alors que les forêts situées à l’extérieur du parc ont fait l’objet d’une coupe de récupération. Cette hypothèse n’a toutefois pas été confirmée.

La densité de lisières forestières dans l’écozone+ maritime de l’Atlantique est faible (figure 13), oscillant entre 0 et 150 m/km2 environ dans une grande partie de la région. La densité de lisières s’est accrue pour atteindre 270 m/km2 environ dans les hautes terres du nord du Cap-Breton.

Écozone+ des plaines boréales

Un territoire considérable, dans l’écozone+ des plaines boréales, a été converti à l’agriculture, comme l’indique la densité forestière moindre enregistrée en périphérie de l’écozone+ des Prairies et dans la région de la rivière de la Paix où se trouvent les villes de Dawson Creek, de Grand Prairie, de Peace River et de Valleyview (figure 12). Un très important feu de friches, qui a brûlé une superficie d’environ 2 000 km2 au nord de Whitecourt, en 1998, a donné naissance à une zone de faible densité forestière. Les zones caractérisées par une altitude élevée et un terrain irrégulier, y compris les hautes terres du parc national du Canada du Mont-Riding, le parc provincial du mont Duck, les collines Porcupine et les collines Pasquia, affichent une densité forestière élevée.

La densité de lisières forestières va en général de 0 à 150 m/km2 environ, certaines zones atteignant 250 m/km2 (figure 13). Une comparaison visuelle avec la carte originale de la couverture terrestre de l’initiative OTDD (avant la simplification de la classification entre les « forêts » et les couvertures « autres que des forêts ») montre que la densité de lisières forestières dans les forêts homogènes non exploitées s’établit d’ordinaire en deçà de 100 m/km2, tandis que les zones de forêt contenant de nombreux blocs de coupe affichent des densités de lisières forestières variant de 100 à 200 m/km2. Dans de nombreuses zones non exploitées, les lisières naturelles, comme celles qui longent les plans d’eau et les milieux humides, affichent des densités oscillant entre 100 et 200 m/km2.

Écozone+ de la taïga de la Cordillère

La couverture terrestre dominante de l’écozone+ de la taïga de la Cordillère est composée d’arbustes aux altitudes plus basses et de toundra sur les monts Mackenzie, dans la chaîne Stikine et dans la partie canadienne de la chaîne de Brooks. Une vaste partie de cette écozone+ affiche une densité forestière allant de très faible à faible (figure 12) en raison de la présence de vastes hautes terres virtuellement dépourvues d’arbres. À des altitudes plus basses, la plupart des zones contiennent des forêts éparses et ouvertes au lieu de forêts continues à densité élevée. Une zone significative affichant une densité forestière relativement élevée a toutefois été découverte dans les basses terres entre les monts Mackenzie et la chaîne de Brooks. La densité de lisières forestières est d’ordinaire faible dans l’ensemble de l’écozone+ (figure 13; de 0 à 150 m/km2 environ). Certains secteurs, toutefois, affichent des densités de lisières de près de 300 m/km2, en particulier dans les basses terres situées à l’ouest de Fort Good Hope.

Écozone+ de la Cordillère boréale

La classification des zones de végétation de l’écozone+ de la Cordillère boréale est fortement déterminée par l’altitude; la couverture terrestre va des forêts denses de conifères dans les vallées aux arbustes, aux arbres rabougris et à la toundra pour finalement se composer de neige et de glace sur les sommets. La densité forestière est relativement hétérogène (figure 12), mais d’ordinaire corrélée avec le gradient d’altitude, les densités forestières les plus élevées étant observées aux altitudes les plus basses. La densité de lisières forestières, qui oscille entre 0 et 250 m/km2 environ, est représentative des autres régions de la forêt boréale (figure 13).

Écozone+ maritime du Pacifique

La classification des zones de végétation de l’écozone+ maritime du Pacifique est fortement déterminée par l’altitude. La densité forestière est très élevée dans l’archipel des îles de la Reine-Charlotte, sur l’île de Vancouver et aux altitudes plus basses le long de la côte du Pacifique (figure 12). La densité de lisières forestières s’accroît avec l’altitude et peut atteindre des valeurs de 650 m/km2 à la limite de la zone arborée. Cette densité de lisières élevée peut également être imputable à la géométrie des montagnes mêmes; la présence de plusieurs chenaux d’écoulement à l’intérieur d’une seule unité d’analyse de 1 km x 1 km se traduirait par des densités de lisières forestières élevées.

Écozones+ de la Cordillère montagnarde et du bassin intérieur de l’Ouest

Les écozones+ de la Cordillère montagnarde et du bassin intérieur de l’Ouest sont pratiquement impossibles à distinguer si l’on se fonde sur la densité forestière et la densité de lisières forestières; ces deux régions sont brièvement décrites ensemble ci-après. Les conditions de croissance pour les forêts sont idéales dans ces écozones+, sauf dans les vallées intérieures asséchées de l’écozone+ du bassin intérieur de l’Ouest. La densité forestière est fortement biaisée en faveur des classes à densité élevée dans les deux écozones+, et un plus grand nombre d’unités d’analyse affichent une très faible densité forestière dans le bassin intérieur de l’Ouest (figure 12) en raison de la présence de forêts ouvertes dans les vallées intérieures asséchées. En 2000, la zone d’arbres morts des suites d’une infestation du dendroctone du pin ponderosa n’était pas encore visible dans ces mesures du paysage. Les régions les plus au nord de l’écozone+ de la Cordillère montagnarde contiennent de vastes zones affichant une densité forestière très élevée, probablement attribuable à l’absence d’activités d’exploitation.

Dans ces écozones+, la densité des lisières forestières était inversement corrélée avec la densité forestière, les zones de densité forestière plus faible affichant d’ordinaire une densité de lisières forestières plus élevée (figure 13), probablement en raison de la fragmentation provoquée par l’exploitation forestière industrielle dont ces deux écozones+ ont fait l’objet.

Écozone+ des plaines hudsoniennes

La végétation de l’écozone+ des plaines hudsoniennes est dominée par une forêt de conifères ceinturée par des arbustaies et des milieux humides qui couvrent une bande de sols mal drainés vers la partie sud de l’écozone+. Elle est caractérisée par une prédominance de la végétation de toundra dans le parc national du Canada Wapusk jusqu’au nord de York Factory. La densité forestière est faible dans une grande partie de l’écozone+ des plaines hudsoniennes (figure 12) en raison de la présence de nombreux petits plans d’eau libre et de milieux humides non boisés. La densité de lisières forestières reflète également la nature variable du paysage (figure 13), une grande partie de l’écozone+ affichant des densités de lisières forestières de l’ordre de 250 m/km2.

Écozone+ de la forêt boréale de Terre-Neuve

Dans la plus grande partie de l’écozone+ de la forêt boréale de Terre-Neuve, la densité forestière est supérieure à 50 % (figure 12). Deux grandes zones de faible densité forestière, enregistrées à l’est de Corner Brook et de Deer Lake, sur le plateau de Buchans, semblent être d’anciennes zones brûlées. Une vaste zone de faible densité forestière centrée sur la réserve faunique Bay du Nord semble aussi être une ancienne zone brûlée.

La densité de lisières forestières dans cette écozone+ est relativement élevée (figure 13), c’est-à-dire qu’elle est supérieure à 350 m/km2 sur la plus grande partie de la superficie classée comme arbustaie et supérieure à 600 m/km2 environ sur les monts Long Range. Ces mesures semblent indiquer l’existence d’une mosaïque de forêts et d’arbustaies très hétérogène, caractérisée par de nombreuses lisières.

Analyse

Comme l’ensemble de données de l’OTDD n’est actuellement disponible que pour la période de l’année 2000, les principaux résultats de la présente analyse sont descriptifs. L’image de la densité forestière à pleine résolution montre de nombreuses zones de faible densité, plus particulièrement de petites parcelles visées par l’exploitation forestière et de grandes parcelles touchées par des incendies. L’exploitation forestière d’envergure industrielle semble également accroître la densité de lisières, qui varie de moins de 100 m/km2 dans les zones de forêts matures homogènes non exploitées à une fourchette de 100 à 200 m/km2 dans les zones morcelées par de nombreux blocs de coupe. De plus, la densité des lisières forestières est plus élevée dans la partie nord de l’écozone+ du Bouclier boréal, où la forêt devient moins continue et plus vulnérable aux grands incendies.

L’utilité de cet ensemble de données se limite actuellement à la description des caractéristiques ponctuelles des forêts. Une série chronologique produite tous les dix ans, par exemple, permettrait de surveiller les tendances des zones forestières.