Robin Mainieri

La forêt, un intégrateur robuste de l'évolution de la dynamique des chutes de blocs dans un contexte de changements environnementaux ?: Les chutes de pierres sont l'un des processus géomorphologiques les plus courants dans les milieux à forte pente. Malgré leur volume limité, les chutes de pierres constituent un danger important, en raison de leur évolution rapide, de leur vitesse élevée et de l'énergie d'impact. Leur caractère imprévisible peut être problématique lorsque l'on souhaite étudier en détail leur dynamique et leurs facteurs de déclenchement dans des conditions naturelles. L'influence relative des précipitations, de la fonte des neiges, de la température ou des cycles de gel-dégel est depuis longtemps reconnue, notamment grâce à des méthodes de surveillance des parois à moyen terme. A très haute altitude, des relations sans équivoque ont été établies entre l'augmentation de l'activité des chutes de pierres, le dégel du pergélisol et le réchauffement climatique. En revanche, en dessous de la limite du pergélisol, la rareté persistante de bases de données exhaustives et précises rend nos connaissances encore lacunaires. Au cours des deux dernières décennies, la dendrogéomorphologie - une approche basée sur l'analyse des dommages infligés aux arbres après des impacts d'éboulement - a été utilisée pour combler certaines limites inhérentes aux archives historiques. Paradoxalement, ces reconstitutions n'ont que rarement été comparées aux données climatiques afin de déterminer précisément les facteurs météorologiques déclencheurs ou pour détecter les influences du réchauffement climatique sur l'activité des chutes de pierres.Dans ce contexte, cette thèse vise à proposer des recommandations méthodologiques pour optimiser les stratégies d'échantillonnage afin de quantifier précisément les incertitudes des reconstructions dendrogéomorphologiques dans le temps. Nos résultats montrent que la cartographie à haute résolution des tiges sur les sites étudiés combinée à une sélection rigoureuse des espèces d'arbres situées à proximité des falaises améliore la robustesse des reconstitutions sur les parcelles étudiées à Saint-Guillaume (peuplement forestier mixte, massif du Vercors, Alpes françaises) et à Valdrôme (peuplements forestiers monospécifiques plantés, massif du Diois, Alpes françaises).Dans un second temps, nous nous servons des reconstructions obtenues et des réanalyses SAFRAN pour identifier les déclencheurs météorologiques des événements de chutes de pierres. A l'échelle interannuelle, nos résultats montrent que les précipitations estivales et les événements pluvieux intenses sont les principaux facteurs de l'activité des chutes de pierres sur les deux sites, alors qu'aucun impact clair des températures ou des cycles de gel-dégel n'a pu être détecté.Enfin, nous comparons les fluctuations décennales existantes dans les deux reconstructions dendrogéomorphologiques avec les séries climatiques disponibles pour la période 1959-2017, dans le but de détecter les impacts potentiels du réchauffement climatique sur l'activité des chutes de pierres. Dans le massif du Vercors, nous expliquons l'augmentation de l'activité des chutes de pierres observée depuis 1959 par une recolonisation forestière rapide et par la sur-représentation des jeunes arbres, plus sensibles, plutôt que par le changement climatique. Dans le massif du Diois, l'absence de tendance significative suggère qu'une légère augmentation de l'activité n'est pas soutenu par les données existantes. Cependant, la faible robustesse des modèles de régression multiple utilisés ici, l'augmentation limitée de la température sur les sites d'étude et le caractère incomplet de nos reconstructions dendrogémorphologiques suggèrent que ces résultats doivent être traités avec prudence.Au total, cette thèse démontre clairement la valeur ajoutée de la dendrogéomorphologique pour reconstruire l'activité passée des chutes de pierres, évaluer les conditions météorologiques propices aux déclenchement de cet aléa et détecter les impacts potentiels des changements environnementaux sur la dynamique des processus.

Databases of natural hazards play a crucial role for assessing related risks and in mitigating their impacts on the environment. In the mountainous regions of France, potentially destructive events are both numerous and diverse, however, only a limited number of databases containing information on past occurrences exist. The database of the RTM service (Restoration of Mountainous Areas service, BD-RTM) consolidates such information through a multi-hazard approach over an extended timeframe, integrating systematic observations and a retrospective compilation of various sources. This article outlines the key features of this unique database. Focusing on the Isère department (38), which records the highest number of events among the 12 areas covered by the BD-RTM, we present (1) the history of the database, particularly the origins of the data and its structural framework, and (2) the richness and diversity of the recorded information. On the 31^st of December 2023, the BD-RTM had documented 5,888 events in the Isère department, with nearly 70% consisting of torrential floods and landslides. Furthermore, 85% of the recorded events resulted in damages. A notable increase in the frequency of events is evident from the 2000s onwards, with an average of 85 events recorded annually since that time. All the information is accessible for further spatial and temporal analyses, including statistical and historical assessments, as well as integration with other data

Les bases de données événementielles sont importantes pour la compréhension des risques d’origine naturelle et la limitation des dommages associés. En France, en zones de montagne, les phénomènes naturels potentiellement dommageables et les enjeux sont nombreux et diversifiés, mais les bases de données recensant les informations liées aux événements du passé sont peu nombreuses. La base de données du service de Restauration des terrains de montagne de l’Office national des forêts (BD-RTM) capitalise l’information selon une approche multi-phénomènes et sur une longue période temporelle en associant une alimentation régulière par des observations directes et une compilation historique a posteriori. Cet article présente les caractéristiques principales de cette source d’information originale. À partir de l’exemple du département de l’Isère (38), celui recensant le plus d’événements sur les 12 couverts par la BD-RTM, (1) l’historique et la structure de cette base de données, notamment l’origine des données, sont présentés et (2) la richesse et la diversité des informations consignées sont illustrées. Dans la BD-RTM, 5888 événements sont recensés en Isère au 31/12/2023, dont près de 70 % sont des crues torrentielles et des glissements de terrain. Également, 85 % des événements enregistrés ont causé des dommages. Une nette augmentation dans la chronologie des événements est visible à partir des années 2000, en moyenne 85 événements sont répertoriés chaque année. Ces informations sont disponibles pour des analyses spatiales et temporelles plus approfondies : statistiques, historiques, couplages avec d’autres données, etc.

In mountainous regions, global warming will likely affect the frequency and magnitude of geomorphic processes. This is also the case for rockfall, one of the most common mass movements on steep slopes. Rainfall, snowmelt, or freeze-thaw cycles are the main drivers of rockfall activity, rockfall hazards are thus generally thought to become more relevant in a context of climate change. At high elevations, unequivocal relationships have been found between increased rockfall activity, permafrost thawing and global warming. By contrast, below the permafrost limit, studies are scarcer. They mostly rely on short or incomplete rockfall records, and have so far failed to identify climatically induced trends in rockfall records. Here, using a dendrogeomorphic approach, we develop two continuous 60-year long chronologies of rockfall activity in the Vercors and Diois massifs (French Alps); both sites are located clearly below the permafrost limit. Uncertainties related to the decreasing number of trees available back in time were quantified based on a detailed mapping of trees covering the slope across time. Significant multiple regression models with reconstructed rockfalls as predictors and local changes in climatic conditions since 1959 extracted from the SAFRAN reanalysis dataset as predictants were fitted to investigate the potential impacts of global warming on rockfall activity at both sites. In the Vercors massif, the strong increase in reconstructed rockfall can be ascribed to the recolonization of the forest stand and the over-representation of young trees; changes that are observed should not therefore be ascribed to climatic fluctuations. In the Diois massif, we identify annual precipitation totals and mean temperatures as statistically significant drivers of rockfall activity but no significant increasing trend was identified in the reconstruction. All in all, despite the stringency of our approach, we cannot therefore confirm that rockfall hazard will increase as a result of global warming at our sites.

Significance: Snow avalanches represent a major threat in mountain environments, where they cause damage to critical infrastructure and claim hundreds of lives every year. Here, we document an unambiguous upslope migration of snow avalanches with climate change, a physical mechanism whose existence could previously not be demonstrated. In the Vosges Mountains, we show evidence that winter warming of +1.35 °C induced a sevenfold reduction in the number of avalanches, as well as a reduction of their magnitude and shortening of the avalanche season. These results show that low-to-medium elevation mountain ranges may serve as sentinels to anticipate future changes in snow processes and related risks in higher mountain environments and could thus help in the design of efficient adaptation strategies.

Les bases de données événementielles recensant les chutes de blocs et leurs conséquences restent peu développées. Dans les Alpes françaises, un territoire pourtant propice et où les enjeux sont nombreux et diversifiés, l’information existante est dispersée et hétérogène. Dans le contexte du Projet National C2ROP, un premier effort de capitalisation, d’homogénéisation et d’exploitation de l’existant a été réalisé. La base de données C2ROP-INRAE construite couvre les six départements des Alpes françaises et rassemble d’ores et déjà plus de 8000 événements au sein d’un environnement commun géo-référencé incluant date et lieu d’occurrence et volume des événements. En outre, les informations textuelles disponibles au format numérique ont été dépouillées pour évaluer les dommages occasionnés de façon aussi complète que possible. Ce travail confirme la réalité de l’aléa et du risque pour les Alpes françaises. Les données rassemblées sont à présent disponibles pour des analyses plus poussées et/ou ciblées. Des pistes pour approfondir et étendre la base C2ROP-INRAE sont également proposées.

Depuis deux décennies, de nombreuses publications scientifiques ont mis en évidence les impacts du changement climatique sur la fréquence des chutes de pierres dans les parois englacées de haute altitude. À plus basse altitude, les inventaires rares et incomplets existants n’ont pas permis d’identifier un impact significatif de l’augmentation des températures. Dans ce travail, nous avons utilisé une approche dendrogéomorphologique, basée sur l’étude des perturbations dans les cernes de croissance des arbres, pour reconstituer l’activité passée des chutes de pierres sur deux versants forestiers des Préalpes françaises calcaires (massifs du Vercors et du Diois). Les incertitudes liées à la diminution du nombre d’arbres dans le temps ont été précisément quantifiées grâce à un inventaire forestier exhaustif et à une cartographie à haute résolution du peuplement forestier. En accord avec la littérature, la comparaison des reconstitutions dendrogéomorphologiques avec les réanalyses météorologiques SAFRAN montre que les précipitations estivales et les évènements pluvieux intenses sont les principaux facteurs qui conditionnent l’activité de l’aléa sur les deux sites. En revanche, aucun impact significatif des températures ou des cycles de gel–dégel n’a pu être détecté. À l’échelle décennale (60 dernières années), nous expliquons l’augmentation apparente de l’activité des chutes de pierres depuis 1959 dans le Vercors par la recolonisation forestière rapide de la parcelle étudiée au cours des dernières décennies et par une sur-représentation des jeunes arbres, plus sensibles aux impacts. Dans le massif du Diois, l’absence de tendance dans la reconstitution dendrogéomorphologique au cours des dernières décennies suggère que le réchauffement climatique n’a pas eu d’impact sur la fréquence de l’aléa à basse altitude. Cependant, le nombre réduit de sites et la robustesse limitée des analyses statistiques développées suggèrent que ces résultats doivent être interprétés avec prudence et devront nécessairement être répliqués dans le futur afin de conclure définitivement quant à l’absence de réponse au réchauffement de l’aléa rocheux dans les zones de basse altitude des préalpes calcaires.

Rockfall release is a rather unpredictable process. As a result, the occurrence of rockfall often threatens humans and (infra)structures. The assessment of potential drivers of rockfall activity therefore remains a major challenge, even if the relative influence of rainfall, snowmelt, or freeze–thaw cycles has long been identified in short‐term monitoring projects. In the absence of longer‐term assessments of rockfall triggers and possible changes thereof, our knowledge of rockfall dynamics remains still lacunary as a result of the persisting scarcity of exhaustive and precise rockfall databases. Over the last decades, several studies have employed growth disturbances (GDs) in tree‐ring series to reconstruct rockfall activity. Paradoxically, these series were only rarely compared to meteorological records. In this study, we capitalize on the homogeneity of a centennial‐old reforestation plot to develop two reconstructions – R1 including only growth suppressions, and R2 based on injuries – with limited biases related to decreasing sample size and changes in exposed diameters back in time. By doing so, our study also and quite clearly highlights the large potential that protection forests have in terms of yielding reliable, multidecadal rockfall reconstructions. From a methodological perspective, we find no synchronicity between R1 and R2, as well as an absence of meteorological controls on rockfall processes in R1. This observation pleads for a careful selection of GDs in future reconstructions. In terms of process dynamics, we demonstrate that summer intense rainfall events (>10 mm day⁻¹) are the main drivers for rockfall activity at our study site. Despite the stringency of our detection procedure, correlations between rockfall activity and meteorological variables remain comparable to those reported in previous studies, as a result of the complexity and multiplicity of triggering factors. We therefore call for a more systematic coupling of tree‐ring analysis with rockfall and microclimatic monitoring in future studies. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.