Le CEOS et l'inventaire mondial de la CCNUCC

Description du jeu de données

Le projet BIOMASS de l'ICC fournit des estimations spatialement explicites de l’AGB et de l’écart-type (SD) de l'AGB pour cinq époques sous forme de produits cartographiques distincts. Le produit AGB consiste en des ensembles de données mondiales avec des estimations de l'AGB (unité : tonnes/ha = Mg/ha). L'AGB est définie comme la masse, exprimée en poids sec, des parties ligneuses (tige, écorce, branches et rameaux) de tous les arbres vivants, à l'exclusion des souches et des racines. Le produit SD de l’AGB est une couche de données séparée fournissant le SD par pixel des estimations de l’AGB en Mg/ha.

Les produits de données actuellement fournis par le projet (année 4, version 4.0) consistent en cinq cartes de l'AGB et du SD de l'AGB basées sur des données d'observation de la Terre acquises respectivement en 2010, 2017, 2018, 2019 et 2020. La résolution spatiale des produits cartographiques est de 100 m. Le changement d'AGB est exprimé comme la différence entre les cartes d'AGB pour soit deux années consécutives (par exemple 2020-2019), soit pour une décennie (2020-2010), accompagné d'une estimation de leur SD et d'une carte d'indicateur de qualité, qui détaille la fiabilité de l'estimation du changement d'AGB.

Utilisation

À la suite de notre enquête sur les trois ensembles de données de l’AGB et les changements connexes, les utilisateurs sont invités à prendre note des commentaires suivants:

Les cartes d'AGB et de changement d'AGB ne sont pas masquées pour la forêt. Il est conseillé aux utilisateurs souhaitant obtenir des statistiques pour les terres forestières d'appliquer leurs propres ensembles de données forêt/non-forêt aux produits de données BIOMASS de l’ICC.
Un pixel avec une valeur égale à 0 signifie que l'AGB est égal à 0 Mg/ha.
Les valeurs d'AGB et de changement d'AGB sont représentatives de la superficie du pixel, c'est-à-dire qu'elles ne tiennent pas compte de la couverture forestière partielle ou totale à l'intérieur de la superficie du pixel. Le stock de biomasse dans un pixel est obtenu à partir de la valeur d'AGB multipliée par la superficie du pixel (REMARQUE : la superficie du pixel change avec la latitude).
L’AGB se réfère à la biomasse sèche VIVANTE située au-dessus du sol. Cependant, étant donné que l'AGB est dérivé d'observations de rétrodiffusion radar, sensibles à la densité du bois, il est probable que des valeurs supérieures à 0 Mg ha-1 se produisent en correspondance avec du bois qui est mort mais qui tient encore debout.
Les broussailles/prairies ne sont en principe pas prises en compte. Toutes les estimations d'AGB ont été obtenues avec un modèle de récupération conçu pour relier la rétrodiffusion radar à la biomasse de la végétation ligneuse.
La biomasse du sous-bois et des lianes n'est pas prise en compte car on suppose que les données de télédétection utilisées pour estimer la biomasse ne contiennent pas suffisamment de signaux diffusés par les couches situées sous la canopée supérieure.
L'utilisation des estimations d'AGB de pixels individuels à pleine résolution doit être évitée.
Les cartes ont une portée mondiale et peuvent donc être biaisées au niveau régional. Les utilisateurs qui envisagent d'adopter le produit de données BIOMASS de l’ICC pour des études nationales ou infranationales sont invités à vérifier la qualité du produit de l’ICC en le comparant avec des données locales (par exemple, provenant de leur propre enquête sur le terrain, d'un Inventaire Forestier National, de jeux de données aériennes, etc.).
Les jeux de données BIOMASS de l’ICC n'ont pas été vérifiés en comparaison avec d'autres jeux de données de l’ICC.
L'AGB de chaque carte annuelle correspond à une valeur moyenne pour l'année correspondante. Par conséquent, la valeur de l'AGB dans les zones qui ont été touchées par des changements au cours d'une année donnée peut ne pas être représentative de l'AGB avant ou après le changement.
Les cartes annuelles pour 2017, 2018, 2019 et 2020 sont toutes également fiables et remplacent toute version précédente.
Le jeu de données de 2010 est une version améliorée des versions précédentes et du jeu de données GlobBiomass AGB (http://globbiomass.org), qui est maintenant obsolète.
Le jeu de données de 2010 peut présenter un AGB > 0 contrairement à AGB = 0 dans les années plus récentes correspondant à des zones non forestières. Ceci est dû à la qualité inférieure des données EO utilisées pour estimer l'AGB en 2010. Il est conseillé aux utilisateurs de masquer les zones non forestières pour éviter une interprétation incorrecte des tendances temporelles.
Des fluctuations des valeurs de l'AGB d'une année à l'autre entre 2017 et 2020 peuvent survenir dans des paysages mixtes, des terres cultivées et des terres arides en raison de la variabilité interannuelle du nombre d'observations radar.
Les tendances dans les séries temporelles des cartes AGB n'ont pas été analysées et peuvent donc nécessiter une investigation critique, en particulier lors de la comparaison de 2010 avec des années plus récentes en raison des différentes séries d'observations d'EO (EO = Earth Observation).

Cartes de changement de l'AGB

Les cartes de changement de l'AGB ne sont pas fournies en tant que telles. Les utilisateurs intéressés par une carte de changement d'AGB entre deux années doivent télécharger les cartes d'AGB pour les deux années et calculer la différence.
Pour les intervalles annuels et les intervalles décennaux 2010 vs. 2020, le CRDP de la Biomasse de l’ICC fournit l'écart-type de la valeur de changement et un indicateur de qualité pour interpréter la fiabilité de la valeur de changement. Pour d'autres combinaisons d'années, veuillez contacter le producteur de données par email (santoro@gamma-rs.ch).
Les cartes de changement de l'AGB doivent être interprétées avec prudence. Il est fortement conseillé d'utiliser la couche d'indicateur de qualité pour comprendre la fiabilité des valeurs de changement de l'AGB. Les valeurs de changement de l'AGB correspondant à des pixels étiquetés comme « changement improbable » peuvent être irréalistes. Les valeurs de changement de l'AGB correspondant à des pixels étiquetés comme « gain » ou « perte » sont réalistes bien que l'écart-type de la carte de changement de l'AGB doive également être pris en compte.
Soyez extrêmement prudent lorsque vous utilisez les cartes BIOMASS de l’ICC pour évaluer les changements d'AGB. Nous conseillons vivement de valider les changements avant toute analyse supplémentaire des données.

Méthodologie

Les exigences relatives à la couverture mondiale au cours de chacune des cinq époques, le libre accès aux données et la sensibilité des observations aux paramètres structurels de la forêt ont restreint le pool utile d'observations de télédétection aux images acquises par SAR en bande C (Envisat ASAR pour 2010 et Sentinel-1 pour 2017-2020) et en bande L (ALOS-1 PALSAR-1 pour 2010 et ALOS-2 PALSAR-2 pour 2017-2020). Initialement, des algorithmes distincts (qui partagent la même base théorique) ont été appliqués aux ensembles de données en bande C et en bande L. Une carte globale de l'AGB a été obtenue avec chaque algorithme, appelé BIOMASAR. L'algorithme BIOMASAR inverse un modèle semi-empirique reliant la rétrodiffusion de la forêt à la densité et à la hauteur de la canopée ; celles-ci sont remplacées par deux allométries reliant la densité de la canopée à la hauteur (basé sur les métriques de hauteur LiDAR spatiales) et la hauteur de la canopée à l'AGB (basé sur les métriques de hauteur LiDAR spatiales et les statistiques mondiales d'AGB produites par les inventaires forestiers nationaux). Le modèle contient trois paramètres inconnus a priori, qui correspondent à des composantes spécifiques de rétrodiffusion (sol, canopée) et aux propriétés de rétrodiffusion de la forêt. Afin de les estimer, des jeux de données auxiliaires décrivant la densité de la canopée, la transmissivité des micro-ondes, la biomasse maximale, etc. sont utilisés. Une description détaillée de ces couches de données est disponible dans l'ATBD du projet CCI BIOMASS. Notez que la phase d'entraînement du modèle ne nécessite pas d'observations in situ, telles que les données des parcelles de l’AGB.

Résultats de la validation à 0,1° dans différents bins AGB. La taille des bacs est basée sur le nombre de parcelles à l'intérieur du bac. Les barres d'erreur indiquent les 25e et 75e quantiles de la valeur de la carte.

Comparaison entre les résultats de la validation 2020 à 0,1° et les résultats d'autres époques cartographiques.

Incertitude et précision

La validation de la carte BiomassCCI 2020 a utilisé un outil dédié (plot2map) qui a permis la comparaison avec un vaste ensemble de données de mesures au sol de la taille des arbres recueillies sur des parcelles de recherche de petite taille (0,15 ha en moyenne ; n > 70 549), de taille moyenne (0,9 - 3 ha ; n > 462) et de grande taille (> 6 ha ; n > 20) (niveaux 1-3, respectivement), avec des ajustements pour tenir compte des divergences temporelles et des fractions de forêt partielle. La comparaison avec les parcelles des niveaux 1 et 2 a indiqué que, globalement, la carte de biomasse de l'ICC à sa résolution originale de 1 ha avait tendance à surestimer légèrement les prévisions jusqu'à 300 Mg ha-1 et à les sous-estimer au-delà. Ces différences ont été attribuées en partie à l'erreur d'échantillonnage à l'intérieur du pixel qui s'est produite parce que l'AGB de petites parcelles individuelles peut différer de manière significative de la moyenne de la population dans le pixel. L'agrégation spatiale des données des parcelles et des cartes à des cellules de 0,1° (un niveau d'agrégation adapté à la plupart des modélisateurs climatiques) a considérablement amélioré la concordance. En général, entre 50 Mg ha-1 et 400 Mg ha-1, les différences moyennes entre l'AGB cartographiée et l'AGB de référence se sont révélées bien inférieures à 20 % au niveau de la cellule 0,1°. La validation à 0,1° de la BiomassCCI 2020 et sa comparaison avec la validation des cartes CCI précédentes sont présentées ci-dessous. La validation des produits 2010, 2017 et 2018 est disponible dans le projet PVIR.

Maintien du jeu de données

Des produits annuels continueront d'être publiés (2019, 2021, 2022), ainsi qu'une enquête sur la faisabilité de produits pour les années passées (2005/7 et 2015/16). Des cartes de changement, qui continueront à être développées et améliorées, ont été produites pour 2010-18 et 2017-18.

Caractéristiques techniques

Résolution spatiale: correspondant à près de 100 m à l'équateur

Couverture géographique: Global

Couverture temporelle: 2010, 2017, 2018, 2020

Fréquence de mise à jour: Annuelle

Format: GeoTIFF

Politique des données: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY-4.0)

Guide ou manuel d’utilisation associé

Le manuel du produit n'est pas encore disponible (octobre 2021), mais il sera à l’adresse:https://climate.esa.int/en/projects/biomass/

Le rapport de validation n'est pas encore disponible (octobre 2021), mais il le sera à l'adresse:https://climate.esa.int/en/projects/biomass/

Lien vers les ensembles de données 2010, 2017 et 2018 disponible à l’adresse (2020 : pas encore disponible ; octobre 2021):
https://climate.esa.int/en/odp/#/project/biomass

Points de contact pour les questions et les requêtes