Etat des Lieux des Incertitudes Liées à l’Estimation de la Biomasse des Arbres (Revue Bibliographique)

The quantification of forest carbon stocks and fluxes is absolutely essential to understand the role that forests play in the global carbon cycle and to put in place effective policies to mitigate global warming induced by the increase in greenhouse gases of anthropogenic origin. This study aims to present the current state of knowledge on the uncertainties associated with quantifying forest carbon, particularly in tropical forests. Several studies show that the uncertainties on the carbon stocks and fluxes sequestered in tropical forests are extremely large, estimated respectively at 188 and 272 billion tonnes of carbon and between 0.17 and 1.16 billion tonnes of carbon dioxide. These huge uncertainties are probably related to the methods used to quantify the biomass of living trees. In almost all studies on forest carbon, the biomass of trees is never really measured in the field, but rather estimated using mathematical models or allometric equations which leads to an uncertainty of about 20% on the estimated biomass. Our study also shows that the reduction of these uncertainties could depend on several factors such as (i) the aboveground biomass data collection method (ii) the measurement of tree size attributes (diameter and height) and tree traits. species (specific density of the wood, size of the canopy) during forest inventories, (iii) the mathematical form and quality of adjustment of the allometric models (specific error of the model) used, and (iv) possibly an inadequacy between tree diameter structure in model calibration data and in forest inventory data. However, the absence of studies that have measured the total biomass of a forest at a fixed spatial scale (example 1 ha) does not currently allow an assessment of the contribution of each source of error to the total uncertainty of the final carbon estimate. La quantification des stocks et flux de carbone forestier avec précision est absolument essentielle pour comprendre le rôle que jouent les forêts dans le cycle global du carbone et pour mettre en place des politiques efficaces d’atténuation du réchauffement climatique mondial induit par l’augmentation des gaz à effet de serre d’origine anthropique. Cette étude vise à présenter l’état actuel des connaissances sur les incertitudes associées à la quantification du carbone forestier, en particulier dans les forêts tropicales. Plusieurs études montrent que les incertitudes sur les stocks et flux de carbone séquestrés dans les forêts tropicales sont extrêmement larges, estimés respectivement 188 et 272 milliards de tonnes de carbone et entre 0.17 et 1.16 milliards de tonnes de gaz carbonique. Ces énormes incertitudes sont sans doute liées aux méthodes utilisées pour quantifier la biomasse des arbres vivants. Dans la quasi-totalité des études sur le carbone forestier, la biomasse des arbres n’est réellement jamais mesurée sur le terrain, mais plutôt estimés à l’aide des modèles mathématiques ou équations allométriques qui entraine une incertitude d’environ 20% sur l’estimation de la biomasse. Notre étude montre aussi que la réduction de ces incertitudes pourrait dépendre de plusieurs facteurs tels que: (i) la méthode de collecte des données de la biomasse aérienne (ii) la mesure des attributs de taille (diamètre et hauteur) des arbres et traits d’espèces (densité du spécifique du bois, taille de la canopée) lors des inventaires forestiers, (iii) la forme mathématique et qualité d’ajustement des modèles allométriques (erreur propre du modèle) employés, et (iv) possiblement d’une inadéquation entre structure diamétrique des arbres dans les données de calibration des modèles et dans les données inventaires forestiers. Toutefois, l’absence d’études ayant mesuré la biomasse totale d’une forêt à une échelle spatiale fixée (exemple 1 ha) ne permet pas actuellement d’évaluer la contribution de chaque source d’erreurs sur l’incertitude totale de l’estimation finale de carbone

Estimation de la Biomasse des Arbres et Incertitudes Associées (Revue Bibliographique)

La mesure des stocks et flux de carbone forestier est absolument essentielle pour comprendre le rôle que jouent les forêts dans le cycle global du carbone et pour mettre en place des politiques efficaces d’atténuation du réchauffement climatique mondial induit par l’augmentation des gaz à effet de serre d’origine anthropique. Cette revue bibliographique vise à présenter l’état actuel des connaissances sur les incertitudes associées à la quantification du carbone forestier, en particulier dans les forêts tropicales. Plusieurs études montrent que les incertitudes sur les stocks et flux de carbone séquestrés dans les forêts tropicales sont extrêmement larges, estimés respectivement 188 et 272 milliards de tonnes de carbone et entre 0.17 et 1.16 milliards de tonnes de gaz carbonique. Ces énormes incertitudes sont sans doute liées aux méthodes utilisées pour quantifier la biomasse des arbres vivants. La revue bibliographique montre en effet que dans la quasi-totalité des études sur le carbone forestier, la biomasse des arbres n’est réellement jamais mesurée sur le terrain, mais plutôt estimés à l’aide des modèles mathématiques ou équations allométriques qui transforment les données d’inventaire forestier en stocks et flux de carbone. L’estimation de carbone comporte en conséquence une incertitude dont l’amplitude pourrait dépendre de : (i) la méthode de collecte des données la biomasse aérienne (ii) la mesure des attributs de taille (diamètre et hauteur) des arbres et traits d’espèces (densité du spécifique du bois, taille de la canopée) lors des inventaires forestiers, (iii) la forme mathématique et qualité d’ajustement des modèles allométriques (erreur propre du modèle) employés, et (iv) possiblement d’une inadéquation entre structure diamétrique des arbres dans les données de calibration des modèles et dans les inventaires forestiers. Toutefois, l’absence d’études ayant mesuré la biomasse totale d’une forêt à une échelle spatiale fixée (exemple 1 ha) ne permet pas actuellement d’évaluer la contribution de chaque source d’erreurs sur l’incertitude totale de l’estimation finale de carbone.    Measuring forest carbon stocks and fluxes is absolutely essential for understanding the role that forests play in the global carbon cycle and for developing effective policies to mitigate global warming induced by increasing greenhouse gases of anthropogenic origin. This bibliographic review aims to present the current state of knowledge on the uncertainties associated with the quantification of forest carbon, particularly in tropical forests. Several studies show that the uncertainties on the carbon stocks and fluxes sequestered in tropical forests are extremely large, estimated respectively at 188 and 272 billion tonnes of CO2and between 0.17 and 1.16 billion tonnes of CO2. These huge uncertainties are probably related to the methods used to quantify the biomass of living trees. The bibliographical review indeed shows that in almost all studies on forest carbon, the biomass of trees is never really measured in the field, but rather estimated using mathematical models or allometric equations which transform the data inventory of carbon stocks and fluxes. The carbon estimate therefore includes an uncertainty, the magnitude of which could depend on: (i) the above-ground biomass data collection method (ii) the measurement of tree size attributes (diameter and height) and tree traits species (specific density of the wood, size of the canopy) during forest inventories, (iii) the mathematical form and quality of adjustment of the allometric models (specific error of the model) used, and (iv) possibly a mismatch between diameter structure of trees in model calibration data and in forest inventories. However, the absence of studies having measured the total biomass of a forest at a fixed spatial scale (example 1 ha) does not currently allow an assessment of the contribution of each source of error to the total uncertainty of the final carbon estimate

Estimation de la Biomasse des Arbres et Incertitudes Associées (Revue Bibliographique)

La mesure des stocks et flux de carbone forestier est absolument essentielle pour comprendre le rôle que jouent les forêts dans le cycle global du carbone et pour mettre en place des politiques efficaces d’atténuation du réchauffement climatique mondial induit par l’augmentation des gaz à effet de serre d’origine anthropique. Cette revue bibliographique vise à présenter l’état actuel des connaissances sur les incertitudes associées à la quantification du carbone forestier, en particulier dans les forêts tropicales. Plusieurs études montrent que les incertitudes sur les stocks et flux de carbone séquestrés dans les forêts tropicales sont extrêmement larges, estimés respectivement 188 et 272 milliards de tonnes de carbone et entre 0.17 et 1.16 milliards de tonnes de gaz carbonique. Ces énormes incertitudes sont sans doute liées aux méthodes utilisées pour quantifier la biomasse des arbres vivants. La revue bibliographique montre en effet que dans la quasi-totalité des études sur le carbone forestier, la biomasse des arbres n’est réellement jamais mesurée sur le terrain, mais plutôt estimés à l’aide des modèles mathématiques ou équations allométriques qui transforment les données d’inventaire forestier en stocks et flux de carbone. L’estimation de carbone comporte en conséquence une incertitude dont l’amplitude pourrait dépendre de : (i) la méthode de collecte des données la biomasse aérienne (ii) la mesure des attributs de taille (diamètre et hauteur) des arbres et traits d’espèces (densité du spécifique du bois, taille de la canopée) lors des inventaires forestiers, (iii) la forme mathématique et qualité d’ajustement des modèles allométriques (erreur propre du modèle) employés, et (iv) possiblement d’une inadéquation entre structure diamétrique des arbres dans les données de calibration des modèles et dans les inventaires forestiers. Toutefois, l’absence d’études ayant mesuré la biomasse totale d’une forêt à une échelle spatiale fixée (exemple 1 ha) ne permet pas actuellement d’évaluer la contribution de chaque source d’erreurs sur l’incertitude totale de l’estimation finale de carbone.    Measuring forest carbon stocks and fluxes is absolutely essential for understanding the role that forests play in the global carbon cycle and for developing effective policies to mitigate global warming induced by increasing greenhouse gases of anthropogenic origin. This bibliographic review aims to present the current state of knowledge on the uncertainties associated with the quantification of forest carbon, particularly in tropical forests. Several studies show that the uncertainties on the carbon stocks and fluxes sequestered in tropical forests are extremely large, estimated respectively at 188 and 272 billion tonnes of CO2and between 0.17 and 1.16 billion tonnes of CO2. These huge uncertainties are probably related to the methods used to quantify the biomass of living trees. The bibliographical review indeed shows that in almost all studies on forest carbon, the biomass of trees is never really measured in the field, but rather estimated using mathematical models or allometric equations which transform the data inventory of carbon stocks and fluxes. The carbon estimate therefore includes an uncertainty, the magnitude of which could depend on: (i) the above-ground biomass data collection method (ii) the measurement of tree size attributes (diameter and height) and tree traits species (specific density of the wood, size of the canopy) during forest inventories, (iii) the mathematical form and quality of adjustment of the allometric models (specific error of the model) used, and (iv) possibly a mismatch between diameter structure of trees in model calibration data and in forest inventories. However, the absence of studies having measured the total biomass of a forest at a fixed spatial scale (example 1 ha) does not currently allow an assessment of the contribution of each source of error to the total uncertainty of the final carbon estimate

Etat des Lieux des Incertitudes Liées à l’Estimation de la Biomasse des Arbres (Revue Bibliographique)

The quantification of forest carbon stocks and fluxes is absolutely essential to understand the role that forests play in the global carbon cycle and to put in place effective policies to mitigate global warming induced by the increase in greenhouse gases of anthropogenic origin. This study aims to present the current state of knowledge on the uncertainties associated with quantifying forest carbon, particularly in tropical forests. Several studies show that the uncertainties on the carbon stocks and fluxes sequestered in tropical forests are extremely large, estimated respectively at 188 and 272 billion tonnes of carbon and between 0.17 and 1.16 billion tonnes of carbon dioxide. These huge uncertainties are probably related to the methods used to quantify the biomass of living trees. In almost all studies on forest carbon, the biomass of trees is never really measured in the field, but rather estimated using mathematical models or allometric equations which leads to an uncertainty of about 20% on the estimated biomass. Our study also shows that the reduction of these uncertainties could depend on several factors such as (i) the aboveground biomass data collection method (ii) the measurement of tree size attributes (diameter and height) and tree traits. species (specific density of the wood, size of the canopy) during forest inventories, (iii) the mathematical form and quality of adjustment of the allometric models (specific error of the model) used, and (iv) possibly an inadequacy between tree diameter structure in model calibration data and in forest inventory data. However, the absence of studies that have measured the total biomass of a forest at a fixed spatial scale (example 1 ha) does not currently allow an assessment of the contribution of each source of error to the total uncertainty of the final carbon estimate. La quantification des stocks et flux de carbone forestier avec précision est absolument essentielle pour comprendre le rôle que jouent les forêts dans le cycle global du carbone et pour mettre en place des politiques efficaces d’atténuation du réchauffement climatique mondial induit par l’augmentation des gaz à effet de serre d’origine anthropique. Cette étude vise à présenter l’état actuel des connaissances sur les incertitudes associées à la quantification du carbone forestier, en particulier dans les forêts tropicales. Plusieurs études montrent que les incertitudes sur les stocks et flux de carbone séquestrés dans les forêts tropicales sont extrêmement larges, estimés respectivement 188 et 272 milliards de tonnes de carbone et entre 0.17 et 1.16 milliards de tonnes de gaz carbonique. Ces énormes incertitudes sont sans doute liées aux méthodes utilisées pour quantifier la biomasse des arbres vivants. Dans la quasi-totalité des études sur le carbone forestier, la biomasse des arbres n’est réellement jamais mesurée sur le terrain, mais plutôt estimés à l’aide des modèles mathématiques ou équations allométriques qui entraine une incertitude d’environ 20% sur l’estimation de la biomasse. Notre étude montre aussi que la réduction de ces incertitudes pourrait dépendre de plusieurs facteurs tels que: (i) la méthode de collecte des données de la biomasse aérienne (ii) la mesure des attributs de taille (diamètre et hauteur) des arbres et traits d’espèces (densité du spécifique du bois, taille de la canopée) lors des inventaires forestiers, (iii) la forme mathématique et qualité d’ajustement des modèles allométriques (erreur propre du modèle) employés, et (iv) possiblement d’une inadéquation entre structure diamétrique des arbres dans les données de calibration des modèles et dans les données inventaires forestiers. Toutefois, l’absence d’études ayant mesuré la biomasse totale d’une forêt à une échelle spatiale fixée (exemple 1 ha) ne permet pas actuellement d’évaluer la contribution de chaque source d’erreurs sur l’incertitude totale de l’estimation finale de carbone

A regional allometry for the Congo basin forests based on the largest ever destructive sampling

The estimation and monitoring of the huge amount of carbon contained in tropical forests, and specifically in the above-ground biomass (AGB) of trees, is needed for the successful implementation of climate change mitigation strategies. Its accuracy depends on the availability of reliable allometric equations to convert forest inventory data into AGB estimates. In this study, we tested whether central African forests are really different from other tropical forests with respect to biomass allometry, and further examined the regional variation in tropical tree allometry across the Congo basin forests. Following the same standardized protocol, trees were destructively sampled for AGB in six sites representative of terra firme forests. We fitted regional and local allometric models, including tree diameter, wood specific gravity, tree height, and crown radius in the AGB predictors. We also evaluated the AGB predictions at the tree level across the six sites of our new models and of existing allometric models, including the pantropical equations developed by Chave et al. (2014, 2005) and the local equations developed by Ngomanda et al. (2014) in Gabon. With a total of 845 tropical trees belonging to 55 African species and covering a large range of diameters (up to 200 cm), the original data presented here can be considered as the largest ever destructive sampling for a tropical region. Regional allometric models were established and including tree height and crown radius had a small but significant effect on AGB predictions. In contrast to our expectations, tree height and crown radius did not explain much between-site variation. Examining the performance of general models (pantropical or regional) versus local models (site-specific), we found little advantage of using local equations. Earlier pantropical equations developed for moist forests were found to provide reasonable predictions of tree AGB in most sites, though the wettest sites, i.e., evergreen forests in Equatorial Guinea and, to a lesser extent in Gabon, tended to show a wet forest allometry. For the Congo basin forests, except in Equatorial Guinea where local models might be preferred, we recommend using our regional models, and otherwise the most recent pantropical models, that were validated here. These results constitute a critical step for the estimation and monitoring of biomass/carbon stocks contained in the second largest contiguous block of tropical forests worldwide, and the successful implementation of climate change mitigation strategies, such as REDD+