Vulnérabilité des paysages forestiers en relation avec les activités humaines et la variabilité climatique en Tanzanie : analyse prospective des dynamiques de l'occupation du sol des réserves forestières de Pugu et de Kazimzumbwi

Vulnerability of forest landscapes in relation to human activities and climate variability in Tanzania : prospective analysis of land-use dynamics of the Pugu and Kazimzumbwi Forest Reserves

• Auteur / Autrice : Guy Fidèle Boussougou Boussougou
• Direction : Yao Télesphore Brou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie de l'environnement et télédétection
• Date : Soutenance le 14/11/2017
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Lettres et sciences humaines, Droit économie gestion, Sciences politiques (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Espace pour le developpement (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Bénédicte Thibaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Morel, Hassan Benchérif
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Bigot, Yamna Djellouli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télédétection

Forêts -- Conservation des ressources

Tanzanie

Écologie des forêts

Mots clés libres

Vulnérabilité de la végétation

Variabilité climatique

Pressions anthropiques

Modélisation prospective

Télédétection spatiale

Tanzanie

Ndvi

Trmm

Vulnerability of vegetation

Climate variability

Antrophic pressures

Prospective modeling

Spatial remote sensing

Tanzania

Ndvi

Trmm

Résumé

L'objectif de ce travail est de montrer la vulnérabilité des paysages forestiers en relation avec la variabilité climatique à l'échelle de la Tanzanie d’une part et d'analyser les dynamiques forestières, afin de réaliser une étude prospective des dynamiques de l'occupation des sols dans les réserves forestières de Pugu et de Kazimzumbwi d'autre part. L'analyse des données TRMM sur la période 2001-2013 a permis de mettre en évidence une variabilité saisonnière et interannuelle des précipitations à l'échelle du pays. Les cartes de précipitations interannuelles ont permis de distinguer les années à faible pluviométrie, les années à forte pluviométrie et les années à pluviométrie intermédiaire. Cette analyse a également permis de mettre en évidence 11 types de régimes pluviométriques marqués par des modes de variabilité saisonnière différents à l'échelle de la Tanzanie. Des oppositions existent entre les régimes pluviométriques de la région centrale savanicole marquées par des hauteurs annuelles faibles, un nombre de mois secs important (7 mois) et plus affectée par la variabilité interannuelle des précipitations d'une part et d’autre part les régions forestières du nord, sud et l'est plus humides et présentant des faibles déficits des hauteurs pluviométriques interannuelles. La sensibilité de la phénologie végétale à la variabilité pluviométrique a été analysé par l'étude des relations spatio-temporelles entre l'indice de végétation normalisé NDVI-MODIS et la pluviométrie (pluie TRMM). Les cartes de corrélations pluie/NDVI mettent en évidence une opposition entre les régions sèches du centre marquée par des paysages de savane fortement vulnérables à la variabilité pluviométrique et les régions du sud de forêts humides de montagnes et des régions côtières de forêts de mangroves réagissant peu à cette variabilité pluviométrique. Dans les régions de savanes du centre l'intensité de la dépendance pluie/NDVI est mesurée par un coefficient de corrélation de 0.70. Un suivi de l'analyse des pressions humaines sur les réserves forestières a été réalisé à partir de l'exemple des forêts de Pugu et de Kazimzumbwi sur la période 1995-2015 à partir de l'imagerie SPOT 6 (haute résolution) et LANDSAT. Les classifications de l’occupation du sol ont été réalisées à partir de la méthode orientée objet. Le bilan forestier montre que, des deux réserves forestières, seule la réserve de Pugu conserve encore près de la moitié de sa surface en forêt en 2015 (55% dont 32 % de forêt dense). À l'inverse la réserve de Kazimzumbwi ne contient que 5 % de forêt dense de sa superficie. Sur l'ensemble de la période étudiée (1995-2014), la sous-période 2009-2014 a été la plus critique en terme de perte de forêt. En effet, en l’espace de 5 ans les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi ont presque perdu le double de leur superficie. Partant du constat d'une vulnérabilité accrue des pressions humaines dans les réserves, une analyse multicritère a permis d'identifier les zones de fortes et faibles pressions humaines. Les zones les plus vulnérables restent celles situées à proximité des axes de communication et des villes. Ainsi, les réserves forestières sont plus vulnérables dans leurs parties est, proches des routes principales et des grands centres urbains comme Pugu et Kisarawé. L'utilisation d’un modèle pour une modélisation prospective en 2050 a nécessité l’intégration des variables explicatives des changements observés et des cartes d'occupation du sol de 1995 et 2014. Le modèle est validé à partir d’une carte prédite et d’une carte réelle. Le résultat montre une simulation exacte à 72 %. Le modèle prévoit ainsi, à l’horizon 2050 une expansion et densification des surfaces artificialisées notamment à la périphérie nord-est de la réserve de Pugu et au sud dans la réserve de Kazimzumbwi. Cette croissance des surfaces artificialisées entraînera un recul important des surfaces forestières existantes à l’intérieur des réserves.

The objective of this work is on one hand to show the vulnerability of forest landscapes in relation to climate variability at the scale of Tanzania and on the other hand to analyze forest dynamics in order to carry out a prospective study of the dynamics of land use in the forest reserves of Pugu and Kazimzumbwi. Analysis of the TRMM data over the period from 2001 to 2013 has allowed revealing a seasonal and inter-annual variability in precipitation across the country. The inter-annual precipitation maps have made it possible to distinguish the years with low rainfall (2003, 2005, 2012 ), the years of high rainfall (2002, 2007, 2006, 2011) and the years of intermediate rainfall (2001, 2007, 2008, 2009, 2013). It has also help to distinguish 11 types of rainfall regimes marked by different patterns of seasonal variability at the scale of Tanzania. There are oppositions between the rainfall regimes of the central savannah region on one hand marked by low annual heights over an important period of seven dry months, also more affected by inter-annual variability, and the northern, southern and eastern forest regions are more humid and presenting low deficits of heights inter-annual rainfall. The sensitivity of plant phenology to rainfall variability has been analyzed by the examination of the spatio-temporal relationships between the standardized vegetation index NDVI-MODIS and rainfall (rain TRMM). The rain / NDVI correlation maps show an opposition between the dry regions of the center marked by savannah landscapes highly vulnerable to rainfall variability and the southern regions of moist forests, mountains and coastal regions, mangrove forests Reacting poorly to this rainfall variability. In the savannah regions of the center, the intensity of rain / NDI dependence is measured by a correlation coefficient of 0.70. A monitoring of the analysis of human pressures on forest reserves was carried out using the example of the Pugu and Kazimzumbwi forests during the period 1995-2015 using SPOT 6 (high resolution) and LANDSAT imagery. The land use classifications were realized from the object oriented method. The forest review shows that in 2015 (55% of which 32% is dense forest), from the two reserves only the reserve of Pugu still preserves nearly the half of its surface in forest while the reserve forest of Kazimzumbwi contains only 5% of its area. Over the entire period studied, the sub-period 2009-2014 was the most critical in terms of forest loss. In fact, within five years the forest reserves of Pugu and Kazimzumbwi have almost lost the double of their area. Based on the increased vulnerability of human pressures in the Pugu and Kazimzumbwi forest reserves and their periphery, a multicriteria analysis has made it possible to identify areas of high and low human pressures. The most vulnerable areas remain those located close to the communication axes and cities. Consequently forest reserves are more vulnerable in their eastern parts, close to major roads and major urban centers such as Pugu and Kazimzumbwi. The use of a model for prospective modeling in 2050 has required the integration of the explanatory variables of the observed changes and the land use maps of 1995 and 2014. The model is validated from a predicted map and a real map. The result shows an exact simulation at 72%, based on this hypothesis of an increase in anthropogenic human pressures on the two forest reserves over time; we have predicted the land use map of 2050 under the effect of explanatory variables. This prospective modeling therefore envisages, by 2050, an expansion and densification of artificial surfaces, notably at the north-eastern periphery of the reserve of Pugu and on the south in the kazimzumbwi reserve. This growth in artificial surfaces will result in a significant decline in existing forest areas within reserves.