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VENFOR : les interactions entre vent et forêt, de l'échelle de l'arbre à celle du paysage

Coordinateur(s)
Yves Brunet, INRA
Partenaire(s)

Observatoire Midi-Pyrénées (Laboratoire d'Aérologie)

Université de Bordeaux I (Laboratoire MASTER)

FC Pye Laboratory, CSIRO Land and Water

Forestry Commission Research Agency

University of Oxford (Department of Engineering Science)

Objectifs initiaux du projet


Le projet Venfor proposait d'entreprendre un ensemble d'études autour des interactions dynamiques
entre vent et forêt. L'objectif fondamental de Venfor était de développer des outils prédictifs visant à
répondre à la (simple !) question : "pourquoi (et comment) l'arbre tombe-t-il (ou se casse-t-il) en
réponse à des sollicitations turbulentes ?". Cet objectif conduisait naturellement à considérer le
problème sous deux angles : la réponse de l'écoulement atmosphérique aux caractéristiques locales
du paysage (comment la vitesse du vent varie-t-elle, dans le temps et l'espace ?), et la réponse de
l'arbre aux sollicitations turbulentes dont il est l'objet (quel champ de contraintes ressent-il, selon sa
position dans le paysage ?). Aussi le coeur du projet résidait-il dans le développement de modèles
mécanistes, aptes à représenter d'une part le comportement biomécanique de l'arbre, d'autre part
celui de l'écoulement dans l'écosystème forestier. Un ensemble d'observations de dégâts dus à la
tempête, de mesures in situ et d'expérimentations sur des maquettes en soufflerie devait également
être entrepris, en appui à ces efforts de modélisation.


Résultats obtenus


Les travaux, mettant en jeu une dizaine d'équipes dont quatre étrangères, se sont organisés autour de
quatre axes correspondant à autant d'échelles spatiales : l'arbre, le peuplement homogène, le
peuplement hétérogène (lisières, clairières, trouées…), le paysage (massif plus ou moins fragmenté).


Dans leurs grandes lignes, les principaux résultats obtenus sont : (1) des jeux de données structurales
et mécaniques caractérisant les propriétés et le comportement au vent d'arbres jeunes et adultes ; (2)
un modèle biomécanique permettant de calculer les champs de contrainte instantanés exercés par un
champ de vent quelconque sur un arbre ; (3) des jeux de données acquis en soufflerie et in situ sur le
comportement du vent et de la turbulence dans divers contextes hétérogènes, et sur les mouvements
concomitants des arbres ; (4) deux modèles permettant de calculer les champs de vent et de
turbulence à différentes échelles et dans des conditions d'hétérogénéité quelconques ; (5) une
analyse à grande échelle de dégâts occasionnés par la tempête sur un dispositif présentant une
grande variété de parcelles, permettant de les mettre en relation avec la structure du paysage.


Apport pour les gestionnaires


Le projet Venfor a abouti à la création d'outils, sous la forme de modèles mécanistes (ils reposent sur
des équations déterministes de la mécanique des solides et des fluides) et prédictifs (ils permettent de
simuler le comportement au vent de l'arbre dans un environnement quelconque). Ils sont donc,
potentiellement, d'un intérêt certain pour la gestion dans la mesure où ils sont aptes à tester les
conséquences d'états du peuplement ou de scénarios de gestion sur le comportement des arbres au
vent, moyennant la connaissance d'un nombre suffisant d'informations. Ces états ou scénarios
peuvent concerner la structure intra-parcellaire (densité de plantation, éclaircies, modes d'élagage,
hétérogénéité du peuplement, présence d'une trouée, mélanges d'espèce…), la région de lisière
(forme de la lisière, répartition verticale et horizontale de la biomasse…) ou encore la structure du
paysage (différence de hauteur entre parcelles voisines, taille des clairières, présence de pare-feux,
fragmentation du paysage…). Les modèles développés pendant le projet Venfor restent des outils de
recherche, complémentaires de véritables systèmes d'expertise tels que ceux développés en parallèle
(voir par exemple le couplage Capsis-ForestGales). Si ces derniers sont orientés vers la prévision de
risques à l'échelle d'un peuplement homogène à partir d'un ensemble de caractéristiques
stationnelles, les premiers s'attachent à donner des réponses fines sur les interactions vent-arbre
dans des situations hétérogènes et peuvent servir à affiner la prise en compte du vent dans les
modèles plus directement orientés vers la gestion.