Forêts : comment les arbres créent un refuge climatique

Sous les arbres, un climat à hauteur de vivant

Lorsqu’une journée d’été devient étouffante, entrer dans une forêt procure souvent une sensation immédiate de fraîcheur. Cette expérience familière pose une question scientifique : quelles conditions règnent réellement sous les arbres, à quelques centimètres du sol ou au milieu des fougères ? La température annoncée par une station météorologique décrit un environnement de mesure standardisé. Elle ne représente pas nécessairement celle que rencontre une petite plante dans un sous-bois. À l’échelle locale, le couvert végétal, le relief et l’humidité modifient les conditions auxquelles les organismes sont exposés. C’est ce que les chercheurs appellent le microclimat.

Un effet tampon plutôt qu’une fraîcheur permanente

La forêt peut atténuer les fluctuations thermiques. Sous un couvert suffisamment protecteur, les températures maximales sont généralement moins élevées que dans un espace ouvert comparable. Les températures minimales peuvent, à l’inverse, être moins basses. Cette modération des extrêmes est appelée effet tampon. Il serait donc trompeur de dire qu’une forêt est toujours plus froide que son voisinage. Son influence change avec l’heure, la saison, la structure du peuplement et les conditions météorologiques. Comprendre ce fonctionnement demande de suivre toute une série de températures, plutôt que de comparer deux mesures prises au hasard. Source : Wikimedia Commons. Photographie de FrDr, 23 août 2020 ; licence CC BY-SA 4.0. Version redimensionnée, sans autre modification.

Comment les arbres transforment-ils les conditions du sous-bois ?

Le premier mécanisme est visible lorsque l’on lève les yeux. Les branches et les feuilles interceptent une partie du rayonnement solaire. Cette couverture, appelée canopée, limite l’énergie qui atteint directement le sol et la végétation basse. Une trouée ensoleillée et un sous-bois fermé peuvent ainsi présenter des ambiances très différentes à quelques mètres de distance. La structure de la forêt agit également sur les mouvements de l’air. Les troncs, les feuillages et les différentes strates végétales modifient la circulation du vent. Leur disposition contribue à créer une mosaïque de conditions locales, que la seule température régionale ne permet pas de décrire.

L’eau participe au fonctionnement du refuge

Les arbres prélèvent de l’eau dans le sol et en restituent une partie à l’atmosphère par transpiration. Avec l’évaporation provenant des surfaces et du sol, ce processus forme l’évapotranspiration. Le passage de l’eau liquide à l’état de vapeur consomme de l’énergie et participe au bilan thermique de l’écosystème. Cette contribution dépend toutefois des ressources en eau. Une forêt ne peut pas maintenir indéfiniment les mêmes échanges lorsque le sol s’assèche. Les relations entre végétation, température et humidité sont donc étroitement liées. L’image d’un climatiseur naturel est parlante, à condition de se rappeler que ce système vivant dépend de son environnement.

IMPRINT : trois forêts françaises sous surveillance

Pour étudier ces différences, le projet IMPRINT s’est appuyé sur trois forêts françaises : Mormal, dans le Nord, Blois, dans le Loir-et-Cher, et l’Aigoual, dans le sud du Massif central. Ces terrains permettent de travailler dans des contextes climatiques et forestiers différents. Portées notamment par le laboratoire Écologie et dynamique des systèmes anthropisés, associé au CNRS et à l’Université de Picardie Jules Verne, ces recherches relient mesures physiques et observations de biodiversité. Le documentaire du CNRS consacré au projet suit Eva Gril, Jonathan Lenoir et Fabien Spicher au cours de leur travail.

Des capteurs dans l’air et sous la terre

Le protocole publié par l’équipe prévoit des mesures de température de l’air à un mètre au-dessus du sol et des mesures souterraines à huit centimètres de profondeur. Les capteurs aériens sont protégés du rayonnement solaire direct : sans cette précaution, un instrument pourrait chauffer au soleil et fausser l’interprétation de la température de l’air. Les enregistrements réguliers permettent de suivre les variations dans le temps. L’équipe décrit aussi une intercomparaison des instruments avant leur installation, destinée à contrôler leurs éventuels écarts. Ce travail discret est essentiel : pour comparer des placettes forestières, il faut d’abord s’assurer que les différences observées ne viennent pas du matériel. Les mesures climatiques sont complétées par des observations du couvert, de la structure des arbres et des espèces présentes. L’enjeu consiste à comprendre pourquoi une zone modère davantage les températures qu’une autre. Source : Wikimedia Commons. Photographie de Camster, 23 août 2017 ; licence CC BY-SA 4.0. Image reproduite sans modification. Vue de la forêt de Mormal, sans identification d’une placette expérimentale.

Le LiDAR révèle l’architecture du refuge climatique

Mesurer la température fournit une partie de la réponse. Décrire précisément la forêt qui entoure chaque capteur en apporte une autre. Les chercheurs utilisent notamment le LiDAR, une technique fondée sur des impulsions laser permettant de restituer la structure du terrain et de la végétation. Ces informations donnent accès à une représentation en trois dimensions du milieu. Elles aident à caractériser la hauteur des arbres et la répartition des éléments végétaux, deux dimensions que l’on distingue difficilement sur une simple carte vue du dessus.

Passer des points de mesure à une carte

Une étude publiée en 2023 dans Remote Sensing of Environment par Eva Gril et ses collaborateurs montre l’intérêt du LiDAR aéroporté pour cartographier l’atténuation ou l’amplification des variations de température en forêt. Les auteurs y examinent notamment la hauteur maximale, un indice de surface végétale et la complexité verticale du couvert. L’intérêt est de relier les températures mesurées sur le terrain à des caractéristiques observables sur une plus grande surface. On peut alors rechercher où se trouvent les secteurs les plus protecteurs et ceux qui sont davantage exposés. Il s’agit d’une estimation construite à partir de données et de modèles, dont la validité dépend du contexte étudié.

Pourquoi quelques degrés et leurs variations comptent pour la biodiversité

Pour une plante du sous-bois, le climat pertinent est celui de ses feuilles, de ses bourgeons et de ses racines. Deux endroits soumis au même climat régional peuvent lui offrir des conditions différentes. Cette diversité locale aide à comprendre pourquoi certaines espèces occupent des secteurs précis d’un massif. Les recherches sur le microclimat cherchent donc à améliorer notre compréhension de la répartition du vivant. Une moyenne régionale peut masquer des situations déterminantes pour les espèces : une pointe de chaleur, une période de dessèchement ou, au contraire, un secteur où les variations restent atténuées.

Les espèces ne répondent pas toutes de la même manière

Une étude parue dans le volume 2025 du Journal of Ecology, mise en ligne dès octobre 2024, a examiné les relations entre plantes du sous-bois et effet tampon forestier. Elle s’appuie sur des températures enregistrées dans 157 placettes des trois forêts étudiées. Les résultats montrent des affinités propres aux espèces. Les plantes vasculaires et les bryophytes, groupe comprenant notamment les mousses, ne répondent pas toutes de façon identique aux conditions microclimatiques. Un refuge ne se définit donc pas seulement par sa fraîcheur : il faut aussi considérer les besoins des organismes qui y vivent. Source : Wikimedia Commons. Photographie de Trougnouf, Benoit Brummer, 29 octobre 2024 ; licence CC BY 4.0. Image reproduite sans modification. Illustration de la vie du sous-bois ; ces champignons ne sont pas présentés comme les organismes étudiés dans l’article scientifique cité.

Un refuge dont la protection reste fragile

Le couvert forestier peut amortir certaines contraintes climatiques, mais il ne rend pas les arbres insensibles aux sécheresses. Le Département de la santé des forêts rappelle que les déficits hydriques associés aux fortes chaleurs peuvent entraîner des jaunissements, des rougissements et des chutes de feuilles. Certains effets apparaissent avec un décalage. Les modifications du couvert ont également des conséquences sur l’ambiance du sous-bois. Une ouverture importante laisse pénétrer davantage de rayonnement. Elle peut augmenter les températures maximales et réduire l’humidité relative, tout en diminuant la concurrence entre arbres pour l’eau. Ces effets doivent être examinés ensemble.

Une question de gestion, sans recette universelle

Des expérimentations menées par INRAE, dans le cadre des projets TRONSAVE et EX-TRONSAVE, étudient justement les liens entre éclaircies, microclimat et fonctionnement hydrique des arbres. Elles illustrent la nécessité de confronter les choix de gestion à des mesures de terrain. La question ne se résume donc pas à rechercher systématiquement la forêt la plus dense. Il faut tenir compte des essences, du sol, de l’eau disponible et des objectifs de conservation. Le microclimat ajoute une dimension essentielle à ces décisions, car une intervention sur les arbres transforme aussi les conditions rencontrées par le reste de l’écosystème.

Préserver les arbres, c’est aussi préserver le climat du sous-bois

Une forêt constitue à la fois un ensemble d’habitats et un milieu qui transforme les conditions de vie de ses habitants. Son architecture filtre la lumière, modifie les mouvements d’air et influence les échanges d’eau et d’énergie. Cette fonction explique pourquoi les mesures réalisées au plus près du vivant sont si précieuses. Le reportage Forêts, au cœur d’un refuge climatique, sur la chaîne officielle du CNRS, permet de découvrir concrètement cette recherche. Publié en 2023, il montre comment une sensation ressentie au cours d’une promenade devient une question mesurable. Comprendre le microclimat forestier change ainsi notre regard sur les paysages. Sous un même ciel, la vie rencontre une multitude de climats locaux. Les préserver peut contribuer à maintenir des conditions favorables à certaines espèces, tout en accompagnant l’adaptation des forêts au réchauffement.

Sources et documentation

Projet IMPRINT : présentation des recherches et des terrains d’étude. Projet IMPRINT : protocole de collecte des données climatiques et forestières. Agence nationale de la recherche : fiche du projet IMPRINT, référence ANR-19-CE32-0005. Gril et collaborateurs, 2023 : Using airborne LiDAR to map forest microclimate temperature buffering or amplification, Remote Sensing of Environment. Gril et collaborateurs, 2025 : The affinity of vascular plants and bryophytes to forest microclimate buffering, Journal of Ecology. Ministère de l’Agriculture : conséquences de la sécheresse sur les forêts. INRAE : présentation des expérimentations TRONSAVE et EX-TRONSAVE sur les éclaircies et le microclimat forestier. CNRS Le journal : présentation du documentaire Forêts, au cœur d’un refuge climatique. Pour les repères généraux : le microclimat sur Wikipédia.