FORECAST

The FORECAST team explores the functioning and dynamics of forested ecosystems. Our integrative approach targets a better understanding of biosphere/atmosphere exchanges (water, CO2, volative organic compounds VOC) and key processes driving the survival and geographic distribution of wooded species (phenology, fructification, mortality), and their responses to climate change. Our research mostly relies on i) long term ecological surveys on a Quercus ilex coppice stand (Puechabon field station since 1984) and forest stands along climate gradients, as well as impact studies following extreme climate events through in situ ecosystem manipulation experiments (rainfall interception, experimental fires). Our implication on both side of the Mediterranean sea (in collaboration with Institut de Recherche pour le Développement IRD) indeed covers a contrasted climatic and socio economic gradient to account for extreme conditions. We also extend our research to agro-ecosystems under highly constrained climatic or anthropic conditions in the Andes and the Brazilian cerrado (south America).

Our activities are divided into the following tasks:

-          Ecophysiology: analysis of the main mechanisms driving water, carbon and VOC flux at the leaf, tree and ecosystem levels. We used advanced ecophysiological tools and methods for in situ continuous measurements under natural conditions and ex situ under controlled conditions.

-          Ecosystem functioning: at this hierarchical level, seasonal processes of growth, phenology, fructification and tree mortality are integrated to better understand the survival of species (reproduction, mortality), carbon fluxes and stocks, VOC fluxes in different compartments of the ecosystem. Our approaches are mostly focused on the Mediterranean Quercus ilex ecosystem. We also study the inter and intra species variability and its role on the competition for resources and its resistance to environmental stressors.

-          Landscape analysis and modelling: our experiments provide the fruitful information for modelling fluxes and forest ecosystem functioning (mostly PHENOFIT, SIERRA, FORCEEPS), applied at the landscape or regional levels by integrating topoclimate and edaphic variability to predict the impact of climate changes on ecosystem sustainability. These spatially explicit simulations are also confronted to remotely sensed indictors of vegetation functioning (LAI, GPP, water stress indices, phénology, fires).

-          Finally, we use diachronic (landscape historical reconstuctions) and synchronic (gradients) analysis to study ecosystem sustainability in a context of human pressure impacting land use/land cover, and natural or anthropic disturbances.

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FORECAST centre ses travaux sur le fonctionnement et la dynamique des écosystèmes forestiers. Notre approche intégrative vise une meilleure compréhension des échanges biosphère/atmosphère (eau, CO2, composés organiques volatils (COV)) et des processus clés déterminant la survie et la répartition des espèces ligneux (phénologie, fructification, mortalité) et leur réponses aux changements climatiques. Nos recherches sont principalement alimentées par des suivis à long terme de la forêt à chêne vert (station de Puéchabon depuis 1984), de placettes forestières le long de gradients climatiques, ainsi que par l'étude de l’impact d’événements climatiques extrêmes par manipulation d'écosystèmes in situ (interception de pluie, incendies). Nos implications au nord et au sud de la Méditerranée (en partenariat avec l'IRD) couvrent un large gradient climatique et socioéconomique pour une prise en compte des conditions extrêmes. De manière plus exploratoire, nous appliquons cette même approche intégrative aux agro-écosystèmes à forte contrainte climatique ou anthropique des hauts plateaux andins et du Cerrado brésilien.

Nos activités se déclinent selon les principaux thèmes suivants :

-          Ecophysiologie: analyse des principaux mécanismes dirigeant les flux d’eau, de carbone et des COV au niveau de la feuille, de l’arbre, et de l’écosystème (système sol/plante). Nous mettons en œuvre des techniques avancées d'écophysiologie pour la mesure en continu in situ sous conditions naturelles et ex situ sous conditions contrôlées.

-          Fonctionnement de l’écosystème : à cette échelle, les processus saisonniers de croissance, phénologie, fructification et mortalité des arbres sont intégrés pour mieux comprendre la survie des espèces (reproduction, mortalité), le cycle du carbone et son stockage, ainsi que l’échange de COV dans les différents compartiments du système. Nos approches sont principalement centrées sur les écosystèmes à chêne méditerranéen. Nous examinons aussi la variabilité intra et inter-spécifique et son rôle dans la compétition pour les ressources et les résistances aux stress.

-          Analyses spatiales et modélisation : Nos expérimentations alimentent des modèles de flux et de fonctionnement des forêts (PHENOFIT, SIERRA, FORCEEPS) qui régionalisent les processus en intégrant la variabilité édaphique et microclimatique afin de prédire l'impact des changements climatiques sur la durabilité des écosystèmes étudiés. Ces applications temporelles et régionales s'appuient sur la télédétection pour le suivi spatial et temporel des indicateurs du fonctionnement des écosystèmes (LAI, GPP, déficit hydrique, phénologie, incendies).

-          Finalement, par des analyses diachroniques (histoire des paysages) ou synchroniques (gradients Nord/Sud Méditerranée), nous abordons la durabilité des écosystèmes dans un contexte de forte pression anthropique qui modifie l'usage de la forêt, l’occupation des sols, et la vulnérabilité aux perturbations naturelles et anthropiques.