SURVEILLANCE EN FRANCE DE LA POLLUTION DE L'AIR DANS LES ECOSYSTEMES NATURELS TERRESTRES - Ademe
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SURVEILLANCE EN FRANCE
DE LA POLLUTION DE L’AIR
DANS LES ECOSYSTEMES
NATURELS TERRESTRES
Travaux du Réseau National de suivi à
long terme des ÉCOsystèmes FORestiers
- RENECOFOR PHASE 15 (2016-2018) -
RAPPORT
En partenariat avec :
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 1REMERCIEMENTS
Le réseau RENECOFOR est un dispositif d’observation environnementale qui s’appuie sur la contribution de
nombreuses personnes issues d’organismes variés. Nos remerciements vont à tous ceux qui y participent ou y
ont participé, notamment :
Les bailleurs de fonds : l’Office National des Forêts (ONF), le ministère de l’Agriculture et de
l’Alimentation (MAA), le ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES), l’Agence de
l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME), et jusqu’en 2006 l’Union européenne ;
Les membres de son comité de pilotage scientifique : Guy Landmann (GIP ECOFOR, président du
comité), Michaël Aubert (Université de Rouen), Catherine Bastien (INRA), Luc Croisé (ONF), Frédéric
Delport (MAA), Delphine Derrien (INRA), Edwige Duclay (MTES), Eric Dufrêne (CNRS), Jean-Luc Dupouey
(INRA), Hans-Peter Ehrhart (FAWF), Isabelle Feix (ADEME), Laurence Galsomiès (ADEME), Mylène
Gentils (MAA), Olivier Giraud (MTES), Jean-Christophe Hervé† (IGN), Hubert Holin (MTES), Hervé Jactel
(INRA), Mathieu Jonard (UCL), Nathalie Korboulewsky (Irstea), Myriam Legay (ONF), Albert Maillet
(ONF), François Morneau (IGN), Quentin Ponette (UCL), Anne Probst (CNRS), Laurent Saint-André
(INRA), Elisabeth Van de Maele (MAA) ;
Tous les personnels de l’ONF (plusieurs centaines de personnes), dont la rigueur et la motivation ont
toujours été un moteur déterminant dans la réussite des activités du réseau RENECOFOR, et ce aux
différents niveaux d’organisation fonctionnelle (du niveau local à proximité de chaque site
d’observation jusqu’aux niveaux de coordination territoriaux et national) ;
Les nombreux partenaires externes à l’ONF, français et étrangers, qui apportent et/ou ont apporté
leurs compétences dans le cadre de collaborations durables : chercheurs, laboratoires d’analyses,
experts indépendants, entreprises et fournisseurs ;
Le PIC Forêts, le programme international concerté sur l'évaluation et la surveillance des effets de la
pollution atmosphérique sur les forêts, qui a structuré la surveillance des forêts en Europe, en
mutualisant les expertises et en coordonnant les travaux d’observation.
CITATION DE CE RAPPORT
NICOLAS M. et ADEME. 2018. Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes
naturels terrestres. Travaux du Réseau National de suivi à long terme des ÉCOsystèmes FORestiers -
RENECOFOR Phase 15 (2016-2018). Rapport, 38 pages.
Cet ouvrage est disponible en ligne www.ademe.fr/mediatheque
Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants
droit ou ayants cause est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (art. L 122-4) et constitue une contrefaçon
réprimée par le Code pénal. Seules sont autorisées (art. 122-5) les copies ou reproductions strictement réservées à
l’usage privé de copiste et non destinées à une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées
par le caractère critique, pédagogique ou d’information de l’œuvre à laquelle elles sont incorporées, sous réserve,
toutefois, du respect des dispositions des articles L 122-10 à L 122-12 du même Code, relatives à la reproduction par
reprographie.
Ce document est diffusé par l’ADEME
20, avenue du Grésillé
BP 90406 | 49004 Angers Cedex 01
Numéro de contrat : 1662c0012
Étude réalisée par Manuel NICOLAS pour ce projet cofinancé par l'ADEME
Coordination technique - ADEME : Laurence GALSOMIÈS
Direction/Service : Direction Villes et Territoires Durables (DVTD) / Service de la Qualité de l'Air (SEQA)
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 2TABLE DES MATIERES
Résumé ................................................................................................................................................... 4
1. Présentation du réseau RENECOFOR ............................................................................................ 5
1.1. Historique et objectifs initiaux du réseau RENECOFOR ............................................................ 5
1.2. Organisation du réseau RENECOFOR ...................................................................................... 5
1.3. Le sous-réseau CATAENAT ....................................................................................................... 5
1.4. Financement ............................................................................................................................... 5
1.5. Résumé sur les apports du réseau RENECOFOR..................................................................... 6
2. Avancement des activités ................................................................................................................. 7
2.1. Actualités du réseau RENECOFOR entre 2016 et 2018 ............................................................ 7
2.2. Suivi détaillé des activités entre 2016 et 2018 ........................................................................... 8
2.2.1. Surveillance de la pollution de l’air ........................................................................................ 8
2.2.2. Suivi de la chimie du sol et de la nutrition minérale des arbres ............................................ 9
2.2.3. Surveillance de la végétation .............................................................................................. 10
2.2.4. Maintenance des sites ........................................................................................................ 12
2.3. Analyse et valorisation des données ........................................................................................ 12
2.3.1. Travaux d’analyse de données ........................................................................................... 12
2.3.2. Production d’indicateurs ...................................................................................................... 13
2.3.3. Atelier autour du carbone des sols du réseau RENECOFOR ............................................ 13
2.4. Participation aux réunions du PIC Forêts ................................................................................. 15
2.4.1. Participation aux réunions de la Task Force du PIC Forêts ............................................... 15
2.4.2. Participation aux réunions des groupes d’experts du PIC Forêts ....................................... 15
2.4.3. Création d’un groupe pour adapter le dispositif au plus long terme ................................... 16
2.5. Communications ....................................................................................................................... 17
2.5.1. Colloque des 25 ans du réseau RENECOFOR .................................................................. 17
2.5.2. Réunions d’information annuelle ......................................................................................... 18
2.5.3. Communications orales extérieures .................................................................................... 19
2.5.4. Participation à des actions de communication au grand public .......................................... 19
2.5.5. Mise à jour et amélioration du site Internet ......................................................................... 20
3. Focus : évolution des dépôts atmosphériques ............................................................................... 21
3.1. Analyse des données ............................................................................................................... 21
3.2. Tendances observées en 25 ans (1993-2017) ......................................................................... 21
3.3. Bilan sur les tendances d’évolution des dépôts atmosphériques en France ........................... 24
4. Conclusions .................................................................................................................................... 25
Références bibliographiques ............................................................................................................. 26
Index des tableaux et figures ............................................................................................................. 28
Sigles et acronymes ............................................................................................................................ 29
Annexe – Valorisations du réseau RENECOFOR ............................................................................. 30
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 3Résumé
Le Réseau national de suivi à long terme des écosystèmes forestiers (RENECOFOR) a été créé par
l’Office national des forêts en 1992. Il répond aux engagements de la France pour contribuer au suivi
international des impacts des pollutions atmosphériques sur les forêts. Sa mission est de détecter
d'éventuels changements dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers et de mieux comprendre
les raisons de ces changements.
Constitué de 102 sites permanents, le réseau RENECOFOR associe forestiers et scientifiques pour
suivre la forêt dans ses différentes composantes : les arbres, le sol, l'atmosphère et la diversité végétale.
Les données acquises sont utilisées par de nombreux chercheurs pour comprendre le fonctionnement
de ces écosystèmes vis-à-vis d’enjeux variés : impacts des pollutions atmosphériques, adaptation des
forêts au changement climatique, stockage de carbone, évolution de la biodiversité... L’ADEME
contribue depuis 1998 au fonctionnement continu du réseau RENECOFOR, et plus particulièrement à
ses activités de surveillance des pollutions atmosphériques.
Le présent rapport dresse le bilan de la période 2016-2018 en réponse aux objectifs listés dans la
convention de financement. Sur le terrain, la continuité des mesures est assurée, en suivant le
calendrier d’activités en place depuis 2008. De plus des améliorations sont apportées, telles que
l’installation de dendromètres permanents pour suivre annuellement la croissance de plus de 3 400
arbres sous l’effet des variations météorologiques. Après 25 ans, RENECOFOR constitue déjà un
patrimoine remarquable et dont la valeur s’accroît chaque année au vu du rythme de publication
d’articles scientifiques. Le colloque organisé à cette occasion a mobilisé l’attention d’un large public sur
la richesse des acquis scientifiques, et l’intérêt de poursuivre l’observation des écosystèmes forestiers
au-delà de l’horizon de 30 ans prévu initialement. Il a créé un climat propice à la conduite d’une réflexion
stratégique pour définir une nouvelle perspective de long terme.
Abstract
The RENECOFOR network was created by the French forest board (ONF) in 1992 to monitor forest
ecosystems. It corresponds to the French commitment to the UNECE convention on Long Range Trans-
boundary Air Pollution (LRTAP) in response to the need for monitoring air pollution and its impacts on
forests. It aims to detect possible changes in forest ecosystems and to help understand their causes.
Foresters and scientists are together involved in surveying forest components in its 102 permanent
plots: trees, soil, atmosphere, and plant diversity. The collected data are used by research labs to study
the responses of forest ecosystems with respect to different issues: air pollution impacts, forest
adaptation to climate change, carbon sequestration, changes in biodiversity… Since 1998, ADEME has
continuously contributed to RENECOFOR’s activities, especially to surveying air pollution.
This report sums up the activities performed over the 2016-2018 period, under the present convention.
In the field, data have been collected following the timetable set in 2008. Improvements were also
brought, like the installation of permanent girth bands for assessing the growth of more than 3 400 trees
every year, in response to climate variations. By its 25th anniversary, RENECOFOR already represents
a remarkable scientific capital whose value has been continuously increasing as illustrated by the
growing number of peer-reviewed articles every year. A conference was organized for this anniversary.
It successfully drew the attention of foresters, scientists and decision-makers on the many contributions
of RENECOFOR to science, and on the need for further monitoring forest ecosystems beyond the 30-
yr horizon planned when it was created. This event initiated a favourable period for launching
negotiations about new long-term plans.
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 41. Présentation du réseau RENECOFOR
1.1. Historique et objectifs initiaux du réseau RENECOFOR
Le réseau RENECOFOR (RÉseau National de suivi à long terme des ÉCOsystèmes FORestiers) a été créé en 1992
par l’Office National des Forêts (ONF) afin de compléter le système de surveillance sanitaire des forêts françaises.
Il répond à l’engagement international de la France à la convention de Genève sur la pollution atmosphérique
transfrontière à longue distance (UNECE-CLRTAP), suite au phénomène des « pluies acides » observé en France,
en particulier dans le massif Vosgien, et des questionnements que cela a suscité en Europe sur les conséquences
pour les forêts. Le réseau RENECOFOR constitue la partie française d’un ensemble de sites forestiers permanents
qui sont installés dans une quarantaine de pays en Europe (environ 800 sites au total).
L’objectif principal est de détecter d’éventuels changements à long terme dans le fonctionnement d’une grande
variété d’écosystèmes, en réponse aux stress qu’ils subissent (pollution atmosphérique, événements
météorologiques). Pour ce faire, une acquisition de longues séries de données, objectives et comparables, est
indispensable.
1.2. Organisation du réseau RENECOFOR
Le réseau RENECOFOR est constitué de 102 sites permanents (Figure 1), situés entre 5 et 1850 mètres d’altitude
et répartis au niveau national (en métropole) de manière à représenter les principaux types de forêt de
production par essence dominante (Chênes, Douglas, Épicéa, Hêtre, Mélèze, Pins et Sapin). Chaque site a une
surface de deux hectares avec une partie centrale clôturée d’un demi-hectare.
Le réseau est géré depuis sa création par l’office national des forêts. Il s’inscrit dans les objectifs de recherche et
développement de l’actuel contrat État-ONF 2016-2020. Il est coordonné au sein du département recherche,
développement et innovation de l’ONF et met à contribution environ 250 personnels techniques pour le suivi et
la maintenance locale des sites. Il s’appuie également sur des prestataires (ex : laboratoires d’analyse) et des
partenaires extérieurs (Universités, INRA, Irstea…) pour une partie des mesures réalisées (météorologie, analyse
des dépôts atmosphériques et de la qualité de l’air, analyse des sols, analyses végétales, inventaires floristiques
et autres suivis de biodiversité).
Le réseau RENECOFOR s’inscrit dans un ensemble plus vaste d’observatoires des écosystèmes forestiers :
Il représente le niveau le plus intensif des trois réseaux nationaux de suivi de la santé des forêts (réseau
des correspondants-observateurs, réseau systématique 16 km x 16 km et réseau RENECOFOR),
Il constitue la partie française du réseau intensif (niveau II) du Programme International Concerté sur
l'évaluation et la surveillance des effets de la pollution atmosphérique sur les forêts (PIC Forêts).
1.3. Le sous-réseau CATAENAT
Le sous-réseau CATAENAT (Charge Acide Totale d’origine Atmosphérique dans les Écosystèmes Naturels
Terrestres) désigne un sous-ensemble de 27 des 102 sites du réseau RENECOFOR (Figure 1), pour lesquels des
activités intensives de suivi de la pollution atmosphérique sont effectuées depuis 1992 :
Sur 13 sites (niveau A2) le suivi des dépôts atmosphériques hors couvert (jusqu’à fin 2007, on y suivait
également la météorologie et les dépôts sous couvert) ;
Sur 14 sites (niveau A3) le suivi de la météorologie, des dépôts atmosphériques hors et sous couvert,
des solutions du sol, de la concentration en ozone dans l’air et des symptômes d’ozone sur la végétation.
1.4. Financement
Le réseau RENECOFOR a été cofinancé à hauteur de 45 % par l’Union Européenne jusqu’en 2006 (dernière année
du règlement Forest Focus). Depuis 2007 jusqu’à ce jour, le financement du réseau a été entièrement assuré par
des bailleurs de fonds nationaux : l’Office national des forêts (ONF), le ministère de l’Agriculture et de
l’Alimentation (MAA), le ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES) et l’Agence de l’Environnement
et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME).
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 5Figure 1 : Emplacement des 102 sites du réseau RENECOFOR, classés par niveau de placettes (A1, A2, A3, B).
NB : Le niveau des placettes (4 modalités : A1, A2, A3, B) correspond à l’intensité de leur suivi définie depuis la métamorphose
Figuredu2 réseau en 2008.
: Nombre Le sous-réseau
d’articles CATAENAT
publiés de 1992 à 2016 correspond aux sites
dans des revues suivis intensivement,
scientifiques à comité dei.e.lecture,
à l’ensemble desdu
émanant 13 réseau
sites
de niveau A2 et deset/ou
RENECOFOR 14 sites
basésdesur
niveau A3.
ses données.Figure 3 : Emplacement des 102 sites du réseau RENECOFOR, classés
par niveau de placettes (A1, A2, A3, B).
1.5. Résumé sur les apports du réseau RENECOFOR
Le réseau RENECOFOR ainsi que son sous-réseau CATAENAT sont reconnus en France pour leur apport original
dans de nombreux champs de la connaissance des écosystèmes :
Un suivi multi-domaine des écosystèmes forestiers à l’échelle nationale, fondé sur des protocoles
stables et à l’origine d’une base de données de référence depuis 1993 ;
Un suivi unique en France pour plusieurs domaines : cartographie des dépôts atmosphériques (Croisé
et al., 2005), phénologie (Lebourgeois et al., 2010a), nutrition foliaire (Jonard et al, 2009), stocks de
carbone et d’éléments nutritifs des sols forestiers (Jonard et al., 2017), production de nécromasse
aérienne, suivi simultané des concentrations en ozone de l’air et des effets induits sur la végétation
(Ulrich et al., 2005) ;
Une qualité de données reconnue et une contribution au développement méthodologique innovant,
par exemple pour le suivi de la biodiversité (Archaux et al., 2009) ;
Une capacité éprouvée de détection de tendances temporelles : baisse de l’acidité, du soufre et de
l’azote dans les dépôts atmosphériques (Waldner et al., 2014 ; Pascaud et al., 2016), baisse du soufre
et des cations dans les solutions du sol (Johnson et al., 2018), dégradation de la nutrition en phosphore
(Jonard et al., 2009 ; 2015), augmentation des stocks de carbone des sols (Jonard et al., 2017) ;
Une contribution à la compréhension de la réponse des écosystèmes aux stress (Archaux et al., 2009 ;
Lebourgeois et al., 2010b ; Ferretti et al., 2014) et à l’alimentation de modèles prospectifs testant des
hypothèses de changements du climat (Lebourgeois et al., 2010a) et/ou des retombées atmosphériques
(Gaudio et al., 2015 ; Rizzetto et al., 2016 ; Rizzetto, 2017) ;
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 6 Des données servant de référence pour la calibration de modèles spatiaux (modèles de dépôts EMEP)
et d’outils de télédétection (Soudani et al., 2008) ;
Un support privilégié pour des recherches additionnelles et diversifiées (fourniture de données et de
sites d’étude) : dynamique des éléments traces métalliques (réseau BRAMM ; Gandois, 2009),
dynamique de l’azote et des matières organiques (d’Annunzio et al., 2008), impacts des ongulés
(Boulanger et al., 2018), etc. ;
Une contribution aux indicateurs de gestion durable nationaux et européens ainsi qu’au bilan
patrimonial de l’ONF : dépôts atmosphériques, chimie des sols, santé des forêts ;
Une base documentaire à destination des scientifiques et des gestionnaires : plus de 800 références
compilées dont une collection de synthèses thématiques en français (série jaune) et plus de 160 articles
scientifiques dans des revues à comité de lecture.
2. Avancement des activités
2.1. Actualités du réseau RENECOFOR entre 2016 et 2018
L’année 2017 a marqué les 25 ans du réseau RENECOFOR. L’horizon de trente années qui avait été dessiné
comme une perspective de long terme, à sa création, approche désormais. Quelles perspectives faut-il envisager
au-delà ? Il importe de pouvoir définir des pistes d’orientations futures à l’aune de l’expérience acquise jusqu’ici
et de l’évolution des questionnements. C’est dans ce contexte qu’a été organisé le colloque pour les 25 ans du
réseau du 11 au 13 octobre 2017 (voir paragraphe 2.5.1.). Fort de plus de 300 participants, cet événement a
permis restituer les principaux résultats de 25 ans de suivi des écosystèmes forestiers, de reconnaître le travail
remarquable accompli par les différents contributeurs du réseau, et de poser les bases de la réflexion stratégique
pour l’avenir. Cette réflexion a été lancée en 2018 au sein du Comité de pilotage scientifique du réseau
RENECOFOR et relayée plus largement auprès du PIC Forêts. L’objectif est de fournir des scénarios futurs
techniquement pertinents et qui permettent une prise de décision politique entre les bailleurs de fonds du
réseau, à l’occasion de la négociation du prochain contrat entre l’État et l’ONF pour la période 2021-2025.
Car, en France, la nécessité d’une réflexion stratégique autour d’un nouvel horizon de long terme se double d’un
besoin de financement à court terme. En effet, si les ministères de tutelle de l’ONF (MAA et MTES) se sont
engagés à maintenir leur niveau de financement du réseau RENECOFOR sur la période 2016-2020 (contrat
d’objectif et de performance de l’ONF), en revanche l’ADEME a annoncé que le contrat de financement actuel
(2016-2018) ne serait pas renouvelé, du fait de l’évolution de ses missions réglementaires. Le Bureau de la qualité
de l’air (MTES), représenté lors de la réunion du Comité de pilotage scientifique du 31 janvier 2017, a été sollicité
pour remplacer l’ADEME dans le financement des dispositifs de surveillance des pollutions atmosphériques et
de leurs impacts environnementaux, sous l’égide des Nations unies (Convention de Genève UNECE-CLRTAP). Ce
bureau du MTES a déjà pris le relais du financement par l’ADEME du réseau MERA, à partir de 2014. L’opportunité
de sa participation au financement des autres dispositifs concernés (dont RENECOFOR) serait de plus étayée par
de nouvelles exigences de l’Union européenne, qui impose désormais à ses États membres de surveiller aussi les
impacts des pollutions atmosphériques sur les différents écosystèmes naturels ou semi-naturels et à en rendre
compte périodiquement (National Emissions Ceilings Directive 2016-2284, dite « Directive NEC »). Le Bureau de
la qualité de l’air a d’ailleurs lui-même sollicité les différents dispositifs français répondant à la Convention
CLRTAP pour identifier les sites d’observation pouvant satisfaire aux besoins de la Directive NEC et lui apporter
un appui pour leur rapportage. Grâce à RENECOFOR et à ses 14 sites suivis le plus intensivement (cf. sites de
niveau A3 sur la carte en Figure 1), la France a l’opportunité de rendre compte de manière satisfaisante des
impacts des pollutions atmosphériques acidifiantes et eutrophisantes sur les forêts, tandis qu’elle ne dispose
actuellement d’aucun site d’observation rapportable en l’état pour les autres types d’écosystèmes visés par la
Directive NEC (Probst et Pasturel, 2018).
Sur le plan opérationnel, il est à noter que le réseau doit s’adapter continuellement à de nouvelles
réorganisations au sein de l’ONF, qui ne touchent pas directement l’équipe de coordination, mais qui sont
facteurs d’incertitudes dans le fonctionnement administratif et de contraintes nouvelles dans le renouvellement
de personnels impliqués dans le réseau.
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 72.2. Suivi détaillé des activités entre 2016 et 2018
Les activités du réseau RENECOFOR suivent un programme établi sur le long terme. Dans l’attente d’une nouvelle
négociation entre les bailleurs de fonds du réseau RENECOFOR (ONF, MAA, MTES, ADEME) afin de redéfinir ses
missions et moyens pour les années à venir, le programme d’activités prévu lors de la métamorphose de 2008
(Annexe) reste de mise. Il a été complété par quelques activités additionnelles, en réponse aux recommandations
issues de la seconde évaluation scientifique du réseau (Augusto et al., 2013).
Les activités périodiques, prévues sur l’année 2016-2018, ont été réalisées. En dehors de ces activités régulières,
la période a été marquée en particulier par :
L’organisation du colloque pour les 25 ans du réseau RENECOFOR, à Beaune, du 11 au 13 octobre 2017 ;
La mise en place d’un suivi annuel de la croissance des 36 arbres-observations de chacun des sites.
2.2.1. Surveillance de la pollution de l’air
Mesure des dépôts atmosphériques hors et sous couvert forestier (27 sites de niveaux A2 et A3)
Les dépôts atmosphériques sont suivis de manière continue depuis décembre 1992 sur les 27 sites du sous-
réseau CATAENAT. Ils sont collectés toutes les semaines par les agents locaux en charge de chacun de ces sites,
à la fois sous le couvert des arbres et en dehors (dans une zone de clairière ou de lisière proche). Les analyses
chimiques sont réalisées sur des échantillons composites représentatifs de quatre semaines consécutives de
dépôt atmosphérique.
En 2008, le financement par l’Union Européenne de la surveillance des forêts a pris fin, ce qui a conduit par la
suite à restreindre les collectes de dépôts sous couvert forestier aux 14 sites de niveau A3. En revanche, le suivi
des dépôts hors couvert a été maintenu sur 27 sites et permet d’élaborer des cartes de dépôts atmosphériques
spatialisées à l’échelle de la France métropolitaine (Croisé et al., 2005).
La logistique et les analyses chimiques des échantillons de solutions/dépôts sont sous-traitées par l’ONF dans le
cadre d’un marché pluriannuel renouvelé par un appel d’offres ouvert. Le prestataire actuel, retenu lors des deux
derniers appels d’offres, est le laboratoire SOCOR. Auparavant, depuis la création du réseau jusqu’en 2011, le
prestataire avait été le laboratoire Wolff Environnement, devenu SGS Multilab. La transition d’un prestataire à
l’autre en 2011 a demandé une préparation soigneuse et une attention particulière pour maintenir la qualité des
mesures.
Cet accompagnement resserré a servi à améliorer le fonctionnement général de la prestation :
Mise en commun des fichiers de calcul du mélange proportionnel des échantillons hebdomadaires et
de vérification des résultats d’analyse, avec validation systématique par l’équipe de coordination,
Reporting des masses d’échantillons par le laboratoire, contribuant à une meilleure validation de la
pluviométrie relevée sur le terrain,
Reporting des analyses dans un délai permettant leur répétition à chaque fois que des résultats
excèdent les séries de valeurs précédentes ou ne concordent pas au vu des 4 tests de cohérence requis
par le PIC Forêts.
Depuis 2011, le contrôle accru de la prestation et la bonne collaboration avec le laboratoire SOCOR ont permis
d’identifier et de corriger des biais dans l’analyse des faibles valeurs de certains paramètres (sodium, sulfates,
calcium). Le laboratoire a également fait des efforts pour améliorer ses méthodes d’analyse : il s’est notamment
équipé pour mesurer l’alcalinité totale selon la méthode Gran, plus précise que la méthode de titration à deux
points de pH. L’amélioration de la qualité des analyses au fil de la collaboration avec le laboratoire SOCOR s’est
traduite par une augmentation du nombre d’échantillons passant les 4 tests de cohérence générale requis par le
PIC Forêts. En 2016/2017, lors du dernier test inter-laboratoire organisé par le PIC Forêts et qui a rassemblé
39 participants, les performances du laboratoire SOCOR l’ont placé au meilleur rang, avec 98 % de résultats dans
les intervalles de tolérance.
Mesures météorologiques (14 sites de niveau A3)
Le suivi météorologique réalisé initialement sur les 27 sites de niveau A2 a été restreint à partir de 2008 à 13 des
14 sites de niveau A3 (date de la fin du financement par l’Union Européenne de la surveillance des forêts). Le
suivi des installations du réseau, la maintenance et l’acquisition des données sont réalisés par une sous-traitance
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 8dans le cadre d’un marché renouvelé tous les cinq ans. Le prestataire historique retenu aux appels d’offre répétés
depuis le début des mesures est la société Pulsonic. Les mesures sont réalisées au pas de temps horaire, puis
validées par Pulsonic avant d’être réceptionnées à la fin de chaque mois dans la base de données RENECOFOR.
Suivi de l’ozone et des symptômes associés sur la végétation (14 sites de niveau A3)
Dans la basse atmosphère (troposphère), l’ozone constitue un polluant nocif pour la santé humaine et pour
l’environnement. Pour évaluer son impact sur la forêt, le réseau RENECOFOR mène en parallèle des mesures de
sa concentration dans l’air et des observations de ses impacts visibles sur le feuillage des arbres et de la
végétation en lisière. Les concentrations en ozone dans l’air sont suivies à l’aide de capteurs passifs fournis par
le laboratoire IVL (Suède), et que l’on installe sur des périodes continues d’une semaine tout au long de la saison
de végétation (de fin mars à début octobre). Les symptômes sur la végétation dus à l’ozone sont observés en été
par les spécialistes du groupe international d’études des forêts Sud-européennes (GIEFS), qui participe aussi
régulièrement aux exercices d’inter-calibration organisés par le PIC Forêts.
Depuis la métamorphose du réseau en 2008, ce suivi est programmé par périodes de cinq années consécutives,
en alternance avec des périodes d’arrêt des mesures pendant cinq années. L’année 2016 a marqué la fin d’une
période de mesures initiée en 2012. À cette occasion, pour évaluer la qualité des observations de symptômes
sur le terrain, celles-ci ont été complétées par des prélèvements destinés à des observations au microscope par
l’institut de recherche suisse WSL. Au total, 30 prélèvements ont été réalisés, de manière répartie sur le territoire
(sur 9 des 14 placettes suivies). Pour chaque espèce échantillonnée en un endroit donné, deux à trois
prélèvements de feuilles ont été réalisés en combinant à chaque fois au moins un échantillon de feuille
diagnostiqué comme symptomatique et un autre diagnostiqué comme asymptomatique. Les observations
approfondies au microscope ont confirmé le diagnostic de terrain pour 26 des échantillons, soit dans 87 % des
cas (Günthardt-Goerg & Perret-Gentil, 2017). Les quatre erreurs de diagnostic correspondaient toutes à des cas
de feuilles symptomatiques initialement diagnostiquées comme asymptomatiques. Autrement dit, ces quelques
erreurs suggèrent que les observations de terrain auraient plutôt tendance à sous-estimer la fréquence de
symptômes dus à l’ozone qu’à la surestimer.
2.2.2. Suivi de la chimie du sol et de la nutrition minérale des arbres
Suivi des propriétés des chimiques des sols (sur tous les sites)
Le sol constitue le réservoir dans lequel les arbres et la végétation puisent les éléments minéraux dont ils ont
besoin : l’évolution du contenu de ce réservoir est donc un indicateur d’état attendu vis-à-vis des déséquilibres
nutritifs que peuvent provoquer les pollutions atmosphériques (acidification, eutrophisation). Il constitue
également le principal réservoir de carbone organique au sein des écosystèmes forestiers : son évolution,
difficilement prévisible, conditionne fortement le bilan carbone de la forêt et sa capacité d’atténuation des
changements climatiques.
L’évolution des propriétés physico-chimiques des sols fait l’objet d’un suivi diachronique, c’est-à-dire par la
comparaison des résultats de prélèvements répétés suivant un intervalle de temps long. Deux campagnes de
prélèvement et d’analyse des sols ont été menées sur l’ensemble des 102 sites, la première de 1993 à 1995 et la
deuxième de 2007 à 2012. La comparabilité des résultats d’une campagne à l’autre repose sur la continuité des
méthodes d’échantillonnage et d’analyse en laboratoire. Les prélèvements n’ont pas été réalisés à la tarière mais
sur des mini-fosses jusqu’à 40 cm de profondeur de manière à maximiser la représentativité des prélèvements
jusque dans les contextes les plus caillouteux. De plus, la variabilité spatiale des propriétés des sols a été
quantifiée de manière à pouvoir être distinguée de leur évolution temporelle : sur chaque site et à chacune des
deux campagnes, 25 répétitions spatiales de prélèvement ont été réparties entre cinq sous-placettes fixes
(grappes) et un composite a été analysé pour chacune de ces cinq grappes. Concernant les analyses en
laboratoire, elles ont été réalisées aux deux campagnes par le Laboratoire d’analyse des sols (LAS) de l’INRA à
Arras, considéré comme laboratoire de référence au niveau européen suivant ses performances aux essais inter-
laboratoires du PIC Forêts. De plus tous les échantillons de terre ont été archivés à chaque campagne : l’analyse
répétée d’échantillons de sol archivés de la première campagne a ainsi permis de vérifier la reproductibilité de
la majeure partie des paramètres et de ne pas considérer l’évolution des paramètres non stables au cours du
temps (protons échangeables et manganèse échangeable).
Le réseau RENECOFOR offre actuellement le seul jeu de données en France permettant d’évaluer l’évolution
temporelle des propriétés des sols forestiers sur la base de mesures comparables à l’échelle nationale. En 2017,
un premier article scientifique a été publié dans une revue internationale au sujet du rôle de puits de carbone
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 9joué par les sols forestiers en France (Jonard et al., 2017). Les échantillons archivés ont aussi servi de support à
d’autres recherches sur la stabilité des stocks de carbone organique des sols, dont a rendu compte le rapport
final du projet PiCaSo financé par l’ADEME dans le cadre de don appel REACCTIF 2 (Cécillon et al., 2017), et qui
ont donné lieu à plusieurs articles publiés dans des revues scientifiques internationales (Soucémarianadin et al.,
2018a, 2018b).
Solutions de sol (14 sites de niveau A3)
Les solutions de sol sont prélevées chaque semaine sur les 14 sites de niveau A3, c'est-à-dire le niveau de suivi
le plus intensif, et sont envoyées toutes les quatre semaines au laboratoire SOCOR, qui est le prestataire du
marché d’analyse de solutions (cf. partie 2.2.1.).
Échantillonnage foliaire (sur tous les sites)
L’état de nutrition des arbres est connu en analysant le contenu de feuilles prélevées dans le tiers supérieur de
leur houppier. Pour prendre en compte la variabilité au sein de chaque site, les prélèvements sont réalisés sur
huit arbres-échantillon (arbres de l’essence principale et de l’étage dominant) et regroupés en un échantillon
composite destiné aux analyses. Ils sont menés en été pour les arbres à feuillage caduque et à l’automne pour
les arbres à feuillage persistant, et ils sont répétés de manière bisannuelle, les années impaires.
Le calendrier des travaux défini en 2008 a momentanément modifié la fréquence d’échantillonnage. Pendant
cinq ans, de 2008 à 2012, les prélèvements ont été restreints aux 65 sites des niveaux A1, A2 et A3. Puis, depuis
2013, ils ont été à nouveau étendus à l’ensemble des 102 sites. En outre de 2013 à 2017, le calendrier prévoyait
que les 14 sites de niveau A3 fassent l’objet d’un échantillonnage foliaire annuel, c’est-à-dire également les
années paires, pour pouvoir évaluer la variabilité interannuelle.
En 2016, des prélèvements foliaires ont donc été menés sur les 14 sites de niveau A3 et, en 2017, ils ont concerné
l’ensemble des 102 sites. Tous les échantillons collectés sont analysés au laboratoire d’analyse des végétaux de
l’INRA Bordeaux (USRAVE), qui a participé avec succès chaque année au test inter-laboratoire organisé par le PIC
Forêts pour les échantillons de feuillage.
2.2.3. Surveillance de la végétation
Observations sanitaires (sur tous les sites)
Les observations sanitaires sont réalisées au printemps et en été, par les correspondants-observateurs du
Département Santé des Forêts (DSF), sur 36 arbres-observation et 16 arbres-échantillon identifiés sur chaque
site (arbres de l’essence principale et de l’étage dominant).
Inventaires dendrométriques (sur tous les sites)
La croissance des peuplements forestiers est suivie par l’inventaire régulier de tous les arbres dépassant un
diamètre de 5 cm au sein de la zone centrale sur chaque site (0,5 ha). La circonférence se mesure
systématiquement à 1,30 m. de hauteur tandis que la hauteur totale est mesurée sur un sous-échantillon
d’arbres. Depuis la métamorphose du réseau en 2008, la fréquence des inventaires, jusqu’alors quinquennale
pour tous les sites, est devenue décennale pour les 37 sites de niveau B. L’inventaire régulier de 2009 (automne-
hiver 2009-2010) a donc concerné 65 sites et celui de 2014 (automne-hiver 2014-2015) l’ensemble des 102 sites.
De plus, les sites du réseau RENECOFOR font l’objet de la même gestion sylvicole que la forêt environnante et
donc ils peuvent subir des coupes d’éclaircies périodiques. À l’occasion de chaque éclaircie dans un site, deux
inventaires dendrométriques exceptionnels sont organisés, juste avant et après exploitation, de manière à tenir
compte des prélèvements de bois dans le calcul de l’accroissement du peuplement.
Observations phénologiques (sur tous les sites)
Les agents locaux relèvent chaque année les dates de débourrement des bourgeons (au printemps) sur chaque
site du réseau RENECOFOR et, pour les essences caducifoliées (chênes, hêtre, mélèze), les dates de jaunissement
et de chute du feuillage à l’automne. Ces observations sont réalisées pour l’essence principale de chaque site
(sur les 36 arbres-observation identifiés) et, le cas échéant, sur l’essence la plus représentée dans le sous-étage
(note globale à l’échelle du peuplement). Depuis 2009, le nouveau protocole mis en place détaille pour chacun
des 36 arbres-observation les différents relevés qui jusqu’alors étaient effectués à l’échelle du peuplement, ce
qui permet de quantifier la variabilité au sein du peuplement.
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 10Suivi de croissance annuelle (installation de dendromètres sur tous les sites)
Cette nouvelle activité a été initiée en 2016, en réponse à l’une des recommandations issues de la deuxième
évaluation scientifique du réseau RENECOFOR (Augusto et al., 2013). Elle a pour but de compléter le dispositif
existant afin de mieux comprendre l’impact du climat sur les arbres. En plus des inventaires dendrométriques
quinquennaux, l’idée a été de mettre en place un suivi annuel de la circonférence des 36 arbres-observations de
chaque site (échantillon d’arbres de l’essence principale et de l’étage dominant), dont la phénologie et l’état
sanitaire sont déjà suivis annuellement (voir ci-dessus).
Cependant, la mesure de la circonférence au ruban, telle que pratiquée lors des inventaires dendrométriques,
est trop peu précise pour pouvoir évaluer la croissance des arbres au pas de temps annuel (Cluzeau et al., 1998).
Il a donc fallu envisager l’installation de dendromètres permanents sur les arbres, c’est-à-dire des matériels
positionnés de manière fixe sur leur tronc et offrant une précision de mesure à 0,1 mm. Avant de déployer cet
appareillage sur l’ensemble du réseau, un premier test a été mis en œuvre à partir de 2012 sur la placette CPS 77,
en forêt de Fontainebleau. Le suivi mensuel des arbres-observation de ce site a confirmé la cohérence au cours
du temps des mesures réalisées avec les dendromètres, y compris pour des arbres poussant très lentement
(moins d’un millimètre par an en diamètre). Cette première expérience pratique a aussi permis d’apporter
quelques améliorations au protocole testé (Macé et al., 2016).
L’installation de dendromètres a ensuite été étendue à l’ensemble des placettes du réseau, à l’exception de celles
dont le peuplement est entièrement en régénération à la suite des tempêtes de 1999 ou de dégâts de scolytes.
Leur déploiement a été initié en 2016 (55 sites) et terminé en 2017 (40 sites). Au final, ce sont près de
3 400 arbres qui ont ainsi été équipés.
Cette campagne d’installation a aussi été l’occasion de former les agents locaux à la lecture des dendromètres.
Un exercice a été systématiquement réalisé pour comparer les mesures menées indépendamment par les
différents opérateurs présents. En cas de résultats divergents, les causes des erreurs ont été recherchées en
revenant collectivement sur les arbres concernés. Les données collectées à cette occasion ont montré
globalement un taux de 96,2 % de valeurs correctes, malgré l’inexpérience initiale des agents dans la lecture de
ce type d’équipement (Nicolas et al., 2018). Ce résultat est d’autant plus encourageant que la proportion de
valeurs correctes augmente rapidement avec l’expérience : en effet, les agents en charge de plusieurs placettes
ont nettement amélioré leur performance entre les exercices menés sur leur première et leur deuxième placette.
Une fois installés, les dendromètres font l’objet d’un relevé annuel, en fin d’automne, par les agents responsables
de la gestion locale des sites. Il faudra au minimum cinq années de mesure avant de pour pouvoir analyser les
premiers résultats d’accroissement, en réaction aux variations météorologiques et en comparaison des autres
paramètres de réponse des arbres (phénologie, état de santé).
Inventaire floristique (sur tous les sites)
La composition floristique est inventoriée sur l’ensemble des sites depuis 1995. Ces inventaires sont réalisés par
des botanistes externes à l’ONF (INRA, Irstea, Universités, conservatoires botaniques, bureaux d’étude),
constituant un groupe d’experts de premier plan et impliqué dans l’amélioration continue des méthodes.
L’évaluation de la qualité des observations repose sur l’organisation d’un exercice d’inter-calibration des équipes
de botanistes en amont de chaque campagne et à la réalisation de relevés de contrôle par une seconde équipe
de botanistes sur un minimum de 5 % des sites en cours de campagne. Depuis la métamorphose du réseau en
2008, la fréquence des campagnes d’inventaires est devenue décennale pour les 75 sites de niveaux B et A1
(auparavant, fréquence quinquennale pour tous les sites). L’inventaire floristique de 2010, prévu sur 27 sites, a
finalement concerné un total de 49 sites grâce à la contribution volontaire de certains experts botanistes. En
revanche l’inventaire organisé en 2015 a concerné l’ensemble des 102 sites. Ses résultats ont été entièrement
saisis et leur validation a été achevée en 2017. Le recul désormais acquis de 20 années d’observation devrait
commencer à permettre de détecter d’éventuelles tendances dans la composition de la flore. En effet, d’après
la revue de 150 publications réalisée par Vellend et al. (2013), la durée médiane des études présentant des
résultats d’évolution de la richesse floristique est de 18 ans.
Collecte des chutes de litières (14 sites de niveau A3)
Les chutes de litière sont collectées de 1994 à 2007 de manière saisonnière sur l’ensemble des sites. Depuis 2008,
elles le sont seulement sur les 14 sites de niveau A3 mais avec une périodicité mensuelle de manière à mieux
appréhender les variations infra-annuelles. Certaines années d’échantillonnage ont été transmises à l’INRA
Surveillance en France de la pollution de l’air dans les écosystèmes naturels terrestres | PAGE 11Bordeaux (USRAVE) ou au laboratoire SADEF, tous deux accrédités pour l’analyse chimique des échantillons
d’arbres, afin de quantifier le retour au sol d’éléments nutritifs par les chutes de litière.
2.2.4. Maintenance des sites
Le suivi continu des sites RENECOFOR nécessite une maintenance régulière des dispositifs, qui est assurée par
l’ONF (hormis les équipements de surveillance météorologique).
Cela concerne principalement :
L’entretien et le renouvellement des dispositifs de mesure et de collecte d’échantillons ;
L’entretien ou la réfection des clôtures et piquets d’angles ;
Le rafraîchissement des numéros d’arbre à la peinture.
De plus, le réseau RENECOFOR s’attache à suivre l’évolution d’écosystèmes forestiers tels qu’ils sont gérés
normalement, avec des interventions sylvicoles. Lors des éclaircies sur les sites, il prend à sa charge les surcoûts
d’exploitation qui sont liés aux précautions particulières qui doivent être prises pour préserver les dispositifs.
Lors d’épisodes de chablis, notamment lors des tempêtes de 1999 et de 2009, des dégâts sont souvent causés
aux dispositifs et nécessitent des travaux de remise en état. Ces travaux sont réalisés soit en interne à l’ONF soit
par des prestataires externes selon les besoins ponctuels et les capacités au niveau local.
Le choix et l’entretien des matériels sont importants pour la qualité des données mesurées. Depuis plusieurs
années se pose notamment la question du renouvellement des gouttières en PVC utilisées pour la collecte des
pluviolessivats (dépôts de pluie collectés sous le couvert des arbres). En effet, les gouttières actuellement en
place (sur les 14 sites de niveau A3) sont vieillissantes, les stocks de rechange presque épuisés, et le modèle
utilisé jusqu’ici n’a plus d’équivalent disponible dans le commerce. En 2014, la société ICARE a été sollicitée pour
concevoir un nouveau modèle de gouttière en PVC répondant aux besoins de la collecte de pluviolessivats et
apportant des améliorations sur le plan de l’ergonomie (facilité du nettoyage hebdomadaire). La fourniture de
trois prototypes de ce nouveau modèle a été l’occasion de réaliser des essais expérimentaux, pour vérifier leur
inertie vis-à-vis du contenu chimique de l’eau prélevée (Nicolas et al., 2017). Ces essais ont été menés en 2015
et 2016 en pulvérisant des solutions de qualité connue sur plusieurs exemplaires de l’ancien et du nouveau
modèle de gouttière, et en récupérant chacune de ces solutions à leur exutoire pour analyse. Quel que soit leur
modèle, à l’état neuf, les gouttières en PVC s’avèrent avoir des effets notables sur plusieurs paramètres de la
chimie de l’eau. Cependant, après une exposition de six mois aux intempéries, ces effets s’estompent jusqu’à
devenir négligeables. Ces résultats rassurants permettent d’étayer la pertinence des choix matériels passés et
actuels. Une centaine de gouttières ont donc été commandées à la société ICARE puis exposées aux intempéries
pendant six mois. Elles ont permis de remplacer toutes les gouttières en place sur les 14 sites de niveau A3 au
cours de l’été 2018, et de reconstituer un stock de rechange pour pouvoir faire face pendant plusieurs années
aux dégâts dus à des chablis, chutes de branches, ou encore à la grêle.
2.3. Analyse et valorisation des données
La valorisation des données du réseau est majoritairement réalisée par la recherche grâce à des collaborations
scientifiques (cf. publications listées dans les références bibliographiques). Cependant, l’ONF doit prendre en
charge des études ne relevant pas de la recherche ou portant sur des domaines insuffisamment couverts par la
recherche. Il contribue aussi à la production d’indicateurs nationaux et internationaux sur l’état de la forêt et
l’impact des pollutions atmosphériques.
2.3.1. Travaux d’analyse de données
En 2017, une nouvelle collaboration a été initiée avec l’INRA de Bordeaux pour analyser les variations du déficit
foliaire des arbres. En effet, bien que le déficit foliaire ait été l’un des principaux indicateurs suivis depuis la mise
en place des réseaux de surveillance de la santé des forêts (en France, réseaux systématique 16 km x 16 km et
RENECOFOR), très peu d’études ont été publiées pour analyser ses variations en réponse aux facteurs
environnementaux. Une première étude avait été financée pour analyser les données recueillies sur le réseau
RENECOFOR : elle avait mis en évidence une tendance globale à la hausse du déficit foliaire et identifié les
principaux facteurs associés à cette dynamique temporelle (Ferretti et al., 2014). Cependant, elle n’avait pas
permis de quantifier l’effet de ces facteurs ni leurs interactions. Elle n’avait pas non plus permis d’évaluer un
éventuel effet d’auto-corrélation temporelle du déficit foliaire (i.e. non indépendance des valeurs correspondant
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