Pressions anthropiques à la périphérie des réserves forestières

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Contexte environnemental en Tanzanie

Situation géographique

La Tanzanie (Figure 5), en forme longue, la République unie de Tanzanie ou en anglais The United Republic of Tanzania, est un pays d’Afrique de l’Est situé en bordure de l’Océan Indien, dans la partie tropicale de l’hémisphère sud. Elle a pour coordonnées géographiques E 30°4′ – E 40°11′ / S 1°40′ – S 11°41′. Le pays est limité au nord par le Kenya et l’Ouganda, à l’ouest par le Rwanda, le Burundi et la République Démocratique du Congo, au sud-ouest par la Zambie et le Malawi et au sud par le Mozambique. Elle compte également plusieurs îles dont les principales sont Zanzibar, Pemba et Mafia. Sa superficie totale de 945100 km², dont 2634 km2 pour les îles. Les analyses des relations entre les précipitations et la couverture végétale se feront à cette échelle de travail (nationale).

La topographie

La Tanzanie est constituée d’un vaste plateau central dont l’altitude moyenne avoisine 1200 m prolongé au nord par les hauts sommets d’Afrique, le prestigieux Kilimandjaro (5895 m) et le mont Méru (4567 m) coupé à l’ouest par une faille qui a favorisé la formation des grands lacs (lac Tanganyika et lac Nyasa) (Figure 5), le lac Victoria, immense nappe d’eau que se partagent au nord-ouest la Tanzanie, l’Ouganda et le Kenya.
Lequi est la plus grande et la plus riche en biodiversité d’une douzaine de grandes montagnes qui se dressent majestueusement dans les broussailles côtières de l’est de la Tanzanie (arc de montagne de l’est). Riche en zones forestières en matière de biodiversité, elles abritent plus de 400 espèces d’oiseaux, dont plus d’une douzaine d’espèces endémiques.
Quant à la Tanzanie insulaire, elle est composée de Zanzibar (1 554 km2) et de Pemba (906 km2) plus au nord, l’une et l’autre sont séparées du continent par un bras de mer de 35 km environ. Les régions côtières, bordées de récifs coralliens, présentent un relief relativement plat.

Cadre climatique

Le climat en Tanzanie est varié et résulte de nombreux facteurs comme : la proximité de l’Océan Indien, les lacs intérieurs, l’altitude qui gouverne la température et la latitude (PLDPT, 1984). La diversité de la topographie et des autres composantes donne lieu à des précipitations allant de 200 à 2000 mm par an. La plus grande partie du pays reçoit moins de 1000 mm, sauf les hautes terres et l’extrême sud et ouest, qui peuvent s’attendre à 1400-2000 mm de pluies. Dans les zones centrales arides, il tombe en moyenne 200-600 mm. Ainsi, le pays connaît deux saisons pluvieuses, une grande saison de pluie de début mars à début mai, puis une petite, de début novembre à mi-décembre (Tableau 2), où les précipitations sont moins abondantes. La grande saison sèche s’étend quant à elle de mai à octobre, la petite saison sèche allant de janvier à mars (Tableau 2). Les précipitations sont abondantes (750 à 2000 mm par an) le long de la côte, dans le sud-est ainsi que dans les forêts tropicales bordant le lac Victoria et le lac Tanganyika. Elles sont beaucoup plus faibles au centre, avec 100 à 500 mm de pluie par an. En ce qui concerne les températures, dans les hautes terres, elles varient entre 10 et 20 ° C pendant les saisons froides et chaudes respectivement. Le reste du pays à des températures supérieures à 20 ° C toute l’année (rarement en dessous de 20 ° C).1.2.4 – Région agro-écologique de Tanzanie.
Le climat lié à la topographie (Welcomme, 1979a), donne lieu en Tanzanie aux grandes zones agro-écologiques (Figure 6) : zone côtière, zone aride, zone semi-aride, zone des plateaux, zone montagneuse et les zones de plaines alluviales. La pluie est unimodale au nord et à l’est du pays et bimodale au centre et au sud. La zone de plateaux occupe une grande partie du pays (centre et au sud), suivi de la zone semi-aride. Les régions nord et est se distinguent des autres en termes de régime de pluie avec un régime bimodal (deux saisons de pluie). Les caractéristiques de chaque zone (Bakari, 2015) sont présentées ci-dessous :
 zone côtière (nord, sud et îles): elle se situe à une altitude inférieure à 300 m et se localise sur toute la côte de Tanzanie partant du nord vers le sud, y compris les îles. Au nord les précipitations sont bimodales entre 730 et 1200 mm et au sud, elles sont unimodales en 800 et 1200 mm de pluie.
 zone aride (nord et terres masaï): les altitudes dans cette zone varient du nord au sud. En effet, au nord elles sont comprises entre 1300 et 1800m et au sud entre 500 et 1500m. Les précipitations sont faibles et unimodales entre 500-600 mm et 400-600 au nord et au sud respectivement.
 zone semi-aride (centre et sud-est) : les précipitations sont également faibles et unimodales avec au centre du pays (altitudes entre 100-1500 m) les valeurs allant de 500-800 mm et au sud-est entre 600 et 800 mm.
 zone des plateaux (ouest et sud) : elle occupe la région comprise entre 800 et 1500 m d’altitude, située à l’ouest, au sud et au sud-ouest ou respectivement les précipitations sont bimodales (1000-2000 mm), unimodales (800-1400 mm) et unimodales faible comprise entre 800 et 1000 mm.
 zone hautes terres (sud, sud-ouest, ouest, nord et sur des montagnes granitiques isolées): au sud et au sud-ouest les précipitations sont unimodales (800-1400 ; 800-1000mm) et les altitudes sont comprises entre 1200-1500 m au sud et entre 1400-2300 m au sud-ouest. Le nord par contre présente les précipitations bimodales entre 1000-2000 mm, pour des altitudes variant entre 100 et 2500 m.
 zone de plaines alluviales des principales rivières (Kilombero (Morogoro), R-Rufiji (Côte), Usangu (Mbeya) et Wami (Morogoro)) qui s’écoulent vers l’est, de 300 à 1 000 m d’altitude. Le régime de pluies est essentiellement unimodal variant de 500 à 1800 mm.

La végétation

Les conditions climatiques et topographiques font qu’on retrouve en Tanzanie une végétation qui est un peu le condensé de toutes les formations végétales des principales zones écologiques de l’Afrique tropicale. En effet, la Tanzanie couvre quatre régions phytogéographiques: la région sudano-zambéenne, région de Guinée-Congo, région d’Afromontane et région d’Afroalpine (Brenan, 1978). Cette combinaison des régions phytogéographiques, sa grande variété altitudinale et topographique, son histoire géologique, son climat fortement saisonnier, la proximité de l’océan Indien et de la vallée du rift, rendent la Tanzanie floristiquement unique et étonnamment riche, avec près de 12000 espèces connues, dont environ 1200 espèces d’arbres (Schabel, 2006). Ainsi, six grands types de végétaux sont identifiés en Tanzanie par plusieurs auteurs (Polhill 1968, Trapnell et Langdale-brown, 1972 ; Knapp 1973, Lovett et Wasser, 1993) : forêts et les mosaïques de forêt/prairie ; terres boisées, prairies et pâturages boisés ; formations de montagne ; arbres et arbustes ; mangroves (Figure 7). A cela, s’ajoute des vastes étendues de forêts claires du miombo, des régions marécageuses du centre et du sud du pays, des plantations d’Acacia dans les régions nord, des mosaïques de forêts côtières/forêts claires à l’est, les mangroves le long de la côte de l’Océan Indien et les forêts denses des anciennes montagnes de l’Arc de l’Est (Akida et Blomley, 2006). De ce fait, depuis la fin des années 1980, la biodiversité de Tanzanie est reconnue comme ‘hotspot’ de la diversité biologique mondiale (Stuart et al., 1990; Myers et al., 2000; Kuper, 2004; Burgess et al., 2007).
Les forêts et terres boisées représentent environ 33,5 millions d’hectares (MNRT, 1998), près de 38 % de la superficie du pays. Ces dernières sont classées en : forêt classée avec 14,3 millions d’hectares; réserves forestières avec 2,5 millions d’hectares et parcs à gibier ou parcs nationaux avec environ 2 millions d’hectares (URT, 2001; Akida et Blomley, 2006).
La répartition de la superficie forestière par type, usage, et statut juridique est représentée dans le Tableau 3 (MNRT, 1998).Les forêts et les régions boisées jouent un rôle important dans la vie des tanzaniens. La bioénergie représente environ 90 % de l’énergie totale consommée dans le pays selon la Division des forêts et de l’apiculture (FBD, 2000). La population utilise l’énergie à base de biomasse pour faire la cuisine et pour le chauffage. Elles sont également une source de différents produits non ligneux comme les fruits, noix, plantes médicinales, le miel, la cire d’abeille, les tanins et la gomme arabique (MNRT, 1998). En outre, ces régions sont importantes en tant que zones hydrographiques. Par exemple, les forêts des montagnes de l’arc oriental sont des sources de plusieurs rivières telles que la Ruvu et la Sigi qui approvisionnent en eau respectivement la ville de Dar-es-Salaam et la municipalité de Tanga (VPO, 1998). De même, la Pangani et la Ruaha fournissent l’eau pour la production de l’énergie hydroélectrique.
Cependant, les ressources tirées des forêts et celles provenant des régions boisées font l’objet d’énormes pressions dues aux activités agricoles, aux établissements humains, au pâturage, aux feux de brousse, à la carbonisation, à l’exploitation illicite et à l’exploitation minière. Il n’existe pas de données fiables concernant le déboisement mais les estimations montrent que 91200 hectares disparaissent chaque année (FAO, 2000). Ce déboisement mène, entre autre à la perte de la biodiversité, à une grave dégradation des sols et à la désertification. Comme dans de nombreux pays d’Afrique tropicale, pendant très longtemps les forêts et régions boisées en Tanzanie ont été mises en aménagement sans la pleine participation des communautés locales vivant dans leurs environs. Les communautés locales ont un rôle considérable à jouer pour améliorer la gestion des forêts et des régions boisées, et leur participation peut contribuer d’une manière non négligeable à la durabilité et à la gestion de ces ressources.
Les forêts sont de plus en plus menacées, principalement à cause de la coupe illégale qui a détruit environ 500000 hectares de forêt vierge par an au cours des deux dernières décennies (Carrere, 2002). Un des impacts négatifs est associé à la substitution des forêts par des activités agricoles et minières dont les produits sont destinés à l’exportation. Au cours de ces dernières années, le gouvernement de la Tanzanie a donné la priorité à la production agricole destinée aux marchés d’exportation, ce qui a entrainé la disparition de près de la moitié des forêts au profit des cultures agricoles d’exportation. Dans le district de Simanjiro, par exemple, plus de 50000 hectares de terres ont été déboisées pour permettre la culture de haricots secs ; 80 établissements agricoles commerciaux, de 90 à 13000 hectares de superficie, produisent ces légumes, principalement exportés aux Pays Bas, entraînant la migration des populations locales (masaï) (Carrere, 2002). Ainsi la disparition de près de la moitié des forêts se doit aux cultures agricoles d’exportation. En conséquence, environ 25% des forêts de la nation ont été détruites entre 1980 et 1993, cette destruction est aggravée par les coupes illicites des bois qui sont particulièrement intenses aux frontières du pays (Carrere, 2002). C’est le cas à Brachylaena Hutchinsii (Muhuhu), du côté de la frontière Tanzanie-Kenya, où la plupart du bois commercialisé est illégalement coupé, puis illégalement exporté (Carrere, 2002) rendant ainsi vulnérable la faune sauvage dont certaines espèces sont menacées d’extinction.

Contexte environnemental des réserves forestières au sud-est de Tanzanie : les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi

Les réserves forestières et les aires protégées de Tanzanie (les parcs nationaux, les zones de conservation, les réserves naturelles…) regorgent de paysages extraordinaires et d’une biodiversité riche qu’il faut préserver. C’est dans ce contexte de préservation qu’en 1951, Serengeti est devenu le premier parc national de Tanzanie et en 2001, le parc national du plateau de Kitulo est devenu le dernier (Schabel et al., 2006). La Tanzanie, comme la plupart des pays d’Afrique a ratifié toutes les conventions et accords internationaux majeurs concernant les ressources naturelles et possède actuellement 25% du territoire national en aires protégées (Schabel et al., 2006). Elle dépasse ainsi, les normes internationales de conservation de la nature et l’engagement envers la biodiversité. Parmi ses aires protégées, les zones côtières sont riches en biodiversité. En effet, les forêts côtières regorgent de nombreux espèces floristique et de faunistique qui sont presque toutes endémiques (Burgess et al., 1992; Polhill, 1952 ; Polhill, 1989; Voile-Sen, 1992).
Les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi font parties des aires protégées côtières de Tanzanie. Ce sont des restes d’une ancienne grande zone de couverture forestière appartenant à la section Zanzibar-inhambane de la région phytogéographique guinéenne et congolaise (White, 1983). Ces réserves forestières sont situées dans la zone péri-urbaine de l’ancienne capitale tanzanienne, Dar es-Salaam. Malgré leur taille limitée, ces forêts sont reconnues mondialement comme des « points chauds » de la diversité de l’endémisme (Howell, 1981). Par exemple, sur les 190 espèces d’arbres forestiers reconnus dans la région de la côte, 92 sont endémiques (White, 1983). Une part de leur importance biologique / botanique, est également source d’une large gamme de produits forestiers de grande valeur, qui sont d’une importance vitale pour les moyens de subsistance de nombreux Tanzaniens, en particulier de Dar es-Salaam et des régions côtières.
Les deux réserves se trouvent à la frontière entre la région de Pwani et Dar Es Salaam et appartiennent au district de Kisarawe (Figure 8). Elles ont respectivement pour coordonnées géographiques : 6°55’S-7°02’S ; 39°02 E-39°04’E et 6°55’S-7°02’S ; 39°02 E-39°04’E. Leurs altitude varient entre 120 et 280 mètres et se situent à environ 20 à 25 kilomètres de Dar Es Salaam (accessible par voie terrestre). La superficie des réserves forestières est de 7856.928 hectares (soit 2423,38 pour Pugu et 5433,548 pour Kazimzumbwi). On observe des nombreux paysages, comme par exemple la forêt, la savane, mosaïque savane-brousse-végétation arbustive, des brousses, ancienne carrière de sable recouverte d’herbes, rivière… (Figure 8).

Table des matières

INTRODUCTION
1.1 – Contexte, problématiques et objectifs
1.2 – Contexte environnemental en Tanzanie
1.2.1 – Situation géographique
1.2.2 – La topographie
1.2.3 – Cadre climatique
1.2.4 – Région agro-écologique de Tanzanie
1.2.5 – La végétation
1.3 – Contexte environnemental des réserves forestières au sud-est de Tanzanie : les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi
1.3.1 – Pressions anthropiques à la périphérie des réserves forestières
1.3.2 – Evolution de la population
1.3.3 – Pression foncière
1.3.4 – Surexploitation du bois
1.3.5 – Pression sur les limites des réserves
1.3.6 – Importance des réserves forestières pour les villageois périphériques
CHAPITRE 1 – DONNEES ET METHODES ADOPTEES DANS L’ETUDE
1.1 – Les données satellites disponibles
1.1.1 – Rappel des principes fondamentaux de la télédétection
1.1.2 – Les données de végétation
1.1.2.1 – Indices de végétation
1.1.2.2 – Les données NDVI MODIS
1.1.3 – Les données climatiques
1.1.3.1 – Données d’estimation des pluies tropicales par satellite (TRMM)
1.1.4 – Les images hautes résolutions spatiales
1.1.4.1 – Données LANDSAT
1.1.4.2 – Données SPOT
1.2 – Autres données
1.2.1 – Données d’occupation du sol 2005 de Tanzanie (GLOBCOVER)
1.2.2 – Données pluviométriques issues des stations au sol
1.2.3 – Les données sur la localisation des villages autour des réserves forestières
1.2.4 – Les données de terrain GPS
1.3 – Méthodologie générale de l’étude
1.3.1 – Prétraitements des données NDVI MODIS et TRMM
1.3.1.1 – Création de séries temporelles de NDVI et de TRMM
1.3.2 – Traitements des images NDVI MODIS et TRMM
1.3.2.1 – L’analyse statistique de la dynamique spatio-temporelle (NDVI, Pluie) : somme, moyenne, coefficient de variation, classification ascendante hiérarchique (CAH)
1.3.2.2 – L’analyse statistique de la dynamique spatio-temporelle (NDVI, Pluie)
1.3.2.3 – Classification végétale par la méthode de la classification hiérarchique ascendante du NDVI MODIS (CAH)
1.3.2.4 – Caractéristique de la végétation : date de début, fin et longueur de saison végétative
1.3.2.5 – Les tests de corrélation et de significativité statistiques
1.3.2.6 – Analyses en Composante Principale des précipitations TRMM (ACP)
1.3.2.7 – Détermination des années sèches et humides : Indice de Nicholson
1.3.2.8 – Le coefficient de corrélation (r)
1.3.3 – Prétraitements des images LANDSAT et SPOT de l’étude
1.3.3.1 – Correction radiométrique
1.3.3.2 – Correction géométrique
1.3.4 – Traitements des images à haute et très haute résolution spatiale LANDSAT et SPOT
1.3.4.1 – La méthode de classification
1.3.5 – Modélisation des zones de pression anthropique par l’Evaluation Multicritères (EMC)
1.3.5.1 – Facteurs et contraintes
1.3.5.2 – La logique floue
1.3.6 – Modélisation prospective LCM
1.3.6.1 – Justification du choix du modèle LCM
1.3.6.2 – Réseau neuronal
1.3.6.3 – Chaîne de Markov
CHAPITRE 2 – ETUDE DES RELATIONS PLUIE ET COUVERT VEGETAL DE 2001 A 2013 A L’ECHELLE DES GRANDES ZONES BIOCLIMATIQUES DE LA TANZANIE A PARTIR DES IMAGES BASSE RESOLUTION SPATI
Introduction
2.1 – Analyse spatio-temporelle des précipitations à l’échelle de la Tanzanie à partir des images basse résolution spatiale NDVI MODIS et TRMM sur la période 2001-2013
2.1.1 – Validation des données d’estimation de pluie par satellite (TRMM)
2.1.2 – Spatialisation des précipitations à l’échelle de la Tanzanie sur la période 2001-2013
2.1.3 – Variabilité saisonnière des précipitations en Tanzanie
2.1.4 – Variation annuelle des précipitations en Tanzanie entre 2001 et 2013
2.1.5 – Evolution de l’indice de sécheresse entre 2001 et 2013 en Tanzanie
2.1.6 – Analyse de la variabilité des régimes pluviométriques en Tanzanie
2.2 – Variabilité de l’activité végétale en Tanzanie
2.2.1 – Analyse spatio-temporelle de la végétation en Tanzanie
2.2.1.1 – Spatialisation de l’activité végétale sur la période 2001-2013 à partir des données NDVI MODIS
2.2.1.2 – Variabilité interannuelle du NDVI sur la période d’étude
2.2.1.3 – Variation saisonnière de l’activité végétale
2.2.1.4 – Suivi du contraste saisonnier végétal
2.2.2 – Cartographie des classes de NDVI et détermination des profils saisonniers
2.2.3 – Détection des ruptures dans les profils des classes de végétation et caractérisation des saisons végétatives
2.2.3.1 – Tendance des classes de NDVI
2.2.3.2 – Caractéristiques de la saison végétative : date de début, date de fin et longueur de la saison végétative
2.2.3.3 – Analyse des cycles saisonniers de NDVI
2.3 – Relation pluie-NDVI
2.3.1.1 – Corrélation entre classes de NDVI et précipitation
2.3.1.2 – Corrélation pluie-NDVI par pixel
2.4 – Conclusion du chapitre 2
CHAPITRE 3 – MODIFICATION DE LA COUVERTURE VEGETALE EN RELATION AVEC LES ACTIVITES HUMAINES A L’ECHELLE LOCALE : RESERVES FORESTIERES DE PUGU ET KAZIMZUMBWI
Introduction
3.1 – Données et méthodes d’analyse des modifications dans la couverture forestières des réserves de Pugu et Kazimzumbwi
3.1.1 – Les données utilisées
3.1.2 – Typologie des principales formations végétales dans les réserves forestières Pugu et Kazimzumbwi et dans leur périphérie
3.1.3 – Démarche générale du traitement des images satellitaires utilisées dans l’étude
3.1.3.1 – Prétraitements des images LANDSAT
3.1.3.2 – Traitement des images SPOT et LANDSAT
3.2 – Résultat du traitement des images SPOT 6 et LANDSAT
3.2.1 – Analyses des résultats des traitements des images satellitaires SPOT et LANDSAT
3.2.1.1 – Etat de l’occupation du sol dans les réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi et de leurs périphéries à partir de l’image SPOT 6 de juillet 2015
3.2.1.2 – Evolution de l’occupation du sol entre 1995 et 2014
3.3 – Localisation spatiale des zones à pressions anthropiques à la périphérie des réserves forestières de Pugu et Kazimzumbwi par une analyse multicritères
3.3.1.1 – Analyses multicritères (AMC) et modélisation des pressions humaines autour des réserves forestières
3.3.1.2 – Identification des facteurs et contraintes
3.3.1.3 – Évaluation multicritère et pondération
3.3.2 – Résultat de l’analyse multicritères
3.4 – Conclusion du chapitre 3
CHAPITRE 4 – MODELISATION PROSPECTIVE DE L’OCCUPATION DU SOL A L’ECHEANCE 2050
Introduction
4.1 – Land Change Modeler (LCM)
4.1.1 – Méthodologie
4.1.2 – Facteurs explicatifs des changements observés
4.1.3 – Validation
4.2 – Résultat de la modélisation prospective
4.2.1 – Analyse de la relation entre les variables explicatives et la carte des changements 1995 2014
4.2.1.1 – Transition potentielle
4.2.1.2 – Validation du modèle
4.2.2 – Carte d’occupation du sol prédite en 2016
4.2.2.1 – Analyse de l’indice Kappa entre l’occupation du sol simulée et observée en 2016
4.2.2.2 – Analyse de la matrice prédiction du modèle
4.2.3 – Evolution future de l’occupation du sol en 2050
4.2.3.1 – Présentation du scénario 2050
4.2.4 – Discussion
4.3 – Conclusion du chapitre 4
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Synthèse des analyses menées
Perspectives de recherche

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