Des études récentes démontrent que l'impact économique lié au concept d'aménagement forestier en coupe dispersée dépend directement du niveau de morcellement et de l'agencement des interventions. Les objectifs de cette étude sont donc, dans un premier temps, de caractériser les différentes mosaïques d'intervention à l'aide de la science géomatique et, en second lieu, d'élaborer des fonctions de coût associées aux différents paramètres opérationnels. Les indices de paysage (IP) ont été utilisés afin d'atteindre le premier objectif de caractérisation. Les IP sont issus du domaine de l'écologie du paysage et permettent la quantification objective de la structure du paysage étudié. La seconde partie du projet a consisté à observer les corrélations possibles entre les IP et les différents éléments budgétaires (distance de transport, distance de débardage etc.) qui composent les coûts d'approvisionnement. L'étude a été réalisée avec les données des historiques d'intervention de trois aires communes distinctes les unes des autres.

Les Tables de gestion intégrée des ressources et du territoire (TGIRT) permettent aux acteurs du milieu de faire part de leurs préoccupations aux décideurs. Cette recherche permet de répondre à deux questions. D'abord, une approche qualitative de type exploratoire a été utilisée afin de déterminer ce que la Loi sur l'aménagement durable du territoire forestier (LADTF) entend par « prise en compte » des préoccupations des acteurs. Ensuite, pour la deuxième question, la dynamique auprès des trois tables présentes sur le territoire de la Capitale-Nationale a été étudiée afin de déterminer s'il est possible de considérer ces tables comme un mécanisme de gouvernance territoriale. Seize entrevues réalisées auprès de participants aux TGIRT ont permis de saisir les perceptions de chacun. Une typologie des TGIRT en fonction du discours des acteurs a été réalisée afin de mieux les analyser. Il a été possible de découvrir que la « prise en compte » des préoccupations est interprétée différemment au sein même des participants et selon les autorités. Cet élément sous-entend que le rôle des TGIRT et des acteurs eux-mêmes laisse place à interprétation. De plus, selon la perception des acteurs, la dynamique présente aux TGIRT ne permet pas à l'heure actuelle de les qualifier de mécanisme de gouvernance territoriale.

Bien que les stratégies de gestion du risque et de l'incertitude soient de plus en plus reconnues comme une dimension critique de l’aménagement des ressources naturelles, leur mise en œuvre reste encore à développer. Cependant la gravité du risque, les dommages potentiels qui y sont associés ainsi que sa probabilité d’occurrence demeurent souvent méconnus. Cette étude analyse différentes stratégies de gestion des risques utilisées dans la planification de l’aménagement forestier. Nous avons évalué des stratégies qui pouvaient protéger le niveau de récolte face aux risques de feu. Un modèle d'optimisation et de simulation a été conçu pour évaluer l'impact du risque de feu sur les calculs de possibilité forestière dans un contexte d’aménagement écosystémique de la zone boréale de la province de Québec au Canada. Nous avons comparé deux stratégies de mitigation des impacts. La stratégie dans laquelle les coûts d’une prime d'assurance sont pris en compte s’est révélée relativement meilleure que celle consistant à une mise en réserve de bois (chapitre I). Nous avons également évalué une stratégie menant à l’exclusion des peuplements les plus vulnérables au feu en raison de leur faible taux de croissance (chapitre II). Cette stratégie s’est également révélée meilleure que celle visant la mise en réserve de bois. Finalement, nous avons évalué le potentiel que présente la coupe partielle comme stratégie visant à réduire le temps d’exposition au risque. Combinée la mise en réserve de bois (fond de réserve), la coupe partielle s’avère un outil des plus utile (chapitre III). L’étude révèle qu’une stratégie ciblée telle que l’exclusion des peuplements vulnérables ou l’augmentation de la proportion des coupes partielles performe mieux qu’une stratégie non ciblée telle que le fond de réserve. Bien que nous ayons abordé différentes stratégies d’aménagement forestier dans cette thèse, des points importants restent encore à éclaircir, en particulier la tolérance au risque et le contexte dans lequel il se développe. / Although, management strategies dealing with risk and uncertainty have become a critical issue over the past several years, solutions are still to be developed. However, how can one judge the severity of risk when the potential damage and its probability are unknown? This study develops a framework for analyzing risk management strategies in forest management planning. We delineated how these management strategies could address the risk to protect timber harvest against disruptions. We tested optimization and simulation model to estimate the impact of risk associated with fire in timber supply calculations in an ecosystem context in boreal zone of the province of Quebec, Canada. Since paying, an insurance premium appeared to produce better results than partitioning buffer stock, (chapter I). The rating of wood volume available to harvest as a function of its vulnerability to fire can be used to reduce the impacts of fire on timber supply (chapter II). This idea was extended to test the adaptability of partial cutting coupled with buffer stock and accounting for the uncertainty induced by fire and projected climate scenarios (chapter III). As there are different levels of risk and different levels of tolerance to risk, the study results have shown that the process of risk evaluation itself needs to be accepted in its degree of uncertainties and its severity. As far as the insurance is concerned, it looks like a good strategy, but find an insurance company that is interested enough to believe there are enough potential customers to pay the premiums to make a profit could be required. The results also reveal that a targeted strategy such as excluding vulnerable stands from timber supply or adaptation of silvicultural treatment such as partial cutting may greatly interesting when facing risk scenario. Although, we covered different forest management strategies in this thesis, important issues still need to be considered in order to improve the knowledge associated with risk of fire; especially the context in which it develops.

En forêt boréale, la stratégie d'agglomération de coupes est utilisée pour émuler les grands feux dans un contexte d'aménagement écosystémique. Socialement, ces grandes coupes totales sont mal perçues principalement à cause de leurs impacts visuels importants. Cette étude présente une analyse de l'efficacité de deux mesures d'atténuation de l'impact visuel des grandes coupes dans le moyen plan, en forêt boréale. Elle vérifie si l'augmentation de la rétention de peuplements à l'échelle du paysage et le verdoiement du parterre de coupe par une rétention d'arbres à l'échelle du peuplement permettent d'améliorer le niveau d'acceptabilité visuelle des coupes agglomérées en pessière noire à mousses de l'Est. Il en ressort que l'acceptabilité visuelle est possible en ayant 50 % de rétention de peuplements. De plus, le verdoiement permet aux paysages avec 30 % de rétention de peuplements d'être considérés comme acceptables visuellement. Les résultats ne permettent pas de conclure à l'influence de l'apport d'informations écologiques expliquant le bien-fondé des coupes agglomérées.

Le processus de planification forestière hiérarchique présentement en place sur les terres publiques risque d’échouer à deux niveaux. Au niveau supérieur, le processus en place ne fournit pas une preuve suffisante de la durabilité du niveau de récolte actuel. À un niveau inférieur, le processus en place n’appuie pas la réalisation du plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière, contraignant parfois inutilement la planification à court terme de la récolte. Ces échecs sont attribuables à certaines hypothèses implicites au modèle d’optimisation de la possibilité forestière, ce qui pourrait expliquer pourquoi ce problème n’est pas bien documenté dans la littérature. Nous utilisons la théorie de l’agence pour modéliser le processus de planification forestière hiérarchique sur les terres publiques. Nous développons un cadre de simulation itératif en deux étapes pour estimer l’effet à long terme de l’interaction entre l’État et le consommateur de fibre, nous permettant ainsi d’établir certaines conditions pouvant mener à des ruptures de stock. Nous proposons ensuite une formulation améliorée du modèle d’optimisation de la possibilité forestière. La formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière (c.-à-d., maximisation du rendement soutenu en fibre) ne considère pas que le consommateur de fibre industriel souhaite maximiser son profit, mais suppose plutôt la consommation totale de l’offre de fibre à chaque période, peu importe le potentiel de création de valeur de celle-ci. Nous étendons la formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière afin de permettre l’anticipation du comportement du consommateur de fibre, augmentant ainsi la probabilité que l’offre de fibre soit entièrement consommée, rétablissant ainsi la validité de l’hypothèse de consommation totale de l’offre de fibre implicite au modèle d’optimisation. Nous modélisons la relation principal-agent entre le gouvernement et l’industrie à l’aide d’une formulation biniveau du modèle optimisation, où le niveau supérieur représente le processus de détermination de la possibilité forestière (responsabilité du gouvernement), et le niveau inférieur représente le processus de consommation de la fibre (responsabilité de l’industrie). Nous montrons que la formulation biniveau peux atténuer le risque de ruptures de stock, améliorant ainsi la crédibilité du processus de planification forestière hiérarchique. Ensemble, le modèle biniveau d’optimisation de la possibilité forestière et la méthodologie que nous avons développée pour résoudre celui-ci à l’optimalité, représentent une alternative aux méthodes actuellement utilisées. Notre modèle biniveau et le cadre de simulation itérative représentent un pas vers l’avant en matière de technologie de planification forestière axée sur la création de valeur. L’intégration explicite d’objectifs et de contraintes industrielles au processus de planification forestière, dès la détermination de la possibilité forestière, devrait favoriser une collaboration accrue entre les instances gouvernementales et industrielles, permettant ainsi d’exploiter le plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière. / The hierarchical forest management (HFM) planning process on public land may currently be failing on two levels. At the top level, HFM may not be providing credible assurance of long-term sustainability of timber supply and forest ecosystem integrity. At a lower level, HFM may be failing to fully realise the value-creation potential from timber-harvesting activities by over-constraining the harvest planning problem. These failures can be traced back to unrealistic assumptions implicitly embedded into long-term wood supply optimisation models, which may explain why this problem has received little attention in the literature. We model the hierarchical forest management planning process as a two-phase rolling-horizon iterative principal-agent problem, illustrate failure scenarios of the status quo planning process, and propose an improved wood supply model formulation. The classic wood supply optimisation model formulation (i.e. conventional even-flow wood supply maximisation model) does not explicitly consider the profit-maximising behaviour of the industrial fibre consumer, but instead implicitly assumes the complete consumption of the wood supply in every planning period, regardless of fibre type or value creation potential. We extend the status quo wood supply model to explicitly anticipate industrial fibre consumption behaviour, thereby improving the likelihood of the wood supply being entirely consumed in the first planning period, thus restoring the validity of the total-consumption assumption that is embedded in the long-term model formulation. We model the principal-agent relationship as a bilevel optimisation problem, where the top level (leader) represents the government wood supply planning process, and the lower level (follower) represents the timber consumption process (i.e. value creation network, or VCN). We show that the bilevel model formulation mitigates the risk of long-term wood supply failure and improves the credibility of the wood supply planning process. The bilevel wood supply model and solution methodology presented here constitute a technically feasible alternative to the methods currently used. Our bilevel model and iterative simulation framework represent a step forward in terms of value-driven forest management planning. Explicit integration of industrial objectives and constraints early on in the wood supply planning process could facilitate government-industry collaboration to realise the full value-creation potential of the public forest resource.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.

Dans la quête de la mise en place d’une stratégie d’aménagement écosystémique (AE) dans la forêt boréale de l’est du Canada, nous avons réalisé une étude de faisabilité sur la viabilité économique, l’acceptabilité sociale et la pertinence écologique. À l’aide de modèles d’approvisionnement en bois, nous avons comparé une stratégie AE à une stratégie de normalisation des forêts (status quo) afin d’en évaluer sa robustesse et son l’adaptabilité face à l'augmentation du taux de brûlage et des anomalies de croissance induites par les changements climatiques. Les modèles d'approvisionnement en bois utilisent le plus souvent un modèle de croissance et de rendement calibré à l'échelle du peuplement (tables de production) pour projeter l’évolution du volume marchand des strates d’aménagement. Puisque les stratégies d'aménagement écosystémique ont tendance à repousser l'âge d'exploitabilité, il est pertinent d'évaluer jusqu'à quel degré les tables de production actuelles peuvent être utilisées comme intrant dans un contexte d'aménagement écosystémique. Lorsqu’une table de production est évaluée relativement à un modèle de croissance calibré à l’échelle de l’arbre, nous montrons que bien que le modèle à l’échelle d'arbre semble moins biaisé, aucun modèle performe de manière adéquate pour prédire la croissance en volume marchand dans notre aire d’étude, particulièrement lorsque nous subdivisons les données par les attributs qui peuvent jouer un rôle pendant la mise en place d’AÉ. Pour les deux modèles, la source majeure d’erreur est liée à la densité du peuplement. Grâce à leur simplicité relative, nous avons préféré utiliser les tables de production pour élaborer nos modèles d’approvisionnement en bois. La programmation linéaire standard a été utilisée pour tester les effets de quatre enjeux clefs sur le niveau d’approvisionnement en bois: (1) tendre vers une structure d’âge forestière établie à partir du régime naturel des feux et de la dynamique forestière, (2) agglomérer les blocs de récolte dans des chantiers de récolte afin de reproduire les patrons de perturbation naturelle à l’échelle du paysage, (3) maintenir les taux cumulés de coupe totale et de perturbation naturelle à l’intérieur du domaine historique de variabilité, et (4) exclure de la récolte les aires d’intérêt potentiel pour les peuples autochtones. Comparé à un scénario de status quo, l’inclusion des trois premiers enjeux résulte en une baisse de 3 à 22% de l’approvisionnement périodique et une période de restauration requérant que la coupe totale soit exclue sur 43 à 67% de la superficie productive pour les prochains 50 ans. Une validation des filtres bruts utilisés dans cette étude (les trois premiers enjeux) a été faite en utilisant les besoins en habitats du caribou des bois (Rangifer tarandus caribou). Pratiquement tous les scénarios induisaient un taux de perturbation susceptible de permettre le maintien du caribou des bois d’ici 25 ans. Enfin, nous avons intégré le taux de brûlage et la sensibilité des tables de production au climat dans nos modèles d’approvisionnement afin de quantifier les incertitudes induites par le climat et les feux pour les deux stratégies d’aménagements. Les deux modèles suggèrent une réduction de l’approvisionnement périodique en bois entre 13 et 79%. Même si les indicateurs écologiques favorisent l’AE par rapport la normalisation des forêts, juste un changement de stratégie n’est pas suffisant faire face aux impacts du risque de feu et des changements climatiques en forêt boréale. Mots clefs: Forêt boréale, aménagement écosystémique, croissance et rendement, faisabilité, adaptation, feux de la forêt, changements climatiques / In the quest of implementing an ecosystem-based management (EBM) in a boreal forest in eastern Canada, we conducted a feasibility study focusing on ecological suitability, economic viability and social acceptability. Through timber supply models, we compared the outputs of EBM with a business as usual (BAU) management to determine former’s robustness and adaptability to the increase in wildfire and growth anomalies induced by climate changes. Timber supply analyses use yield models, most often at the stand-level to project harvestable volume over the planning horizon. Since EBM tend to delay harvesting age, the question may be raised on to what extent existing yield tables can be used with such strategies. When a yield table is rated against a tree-level model, we show that although the tree-level model is less biased, none of the models performed adequately to predict the volume growth of our study area, especially when subdividing the data by attributes that may have an important role while implementing EBM. For both models, the major source of error was related to stand density. Due to its relative simplicity, we chose stand-level yield tables to build our timber supply models. We then carried out a feasibility study of implementing an EBM strategy in a boreal forest in eastern Canada. With standard linear programming, we tested four policy issues; age structure, harvest agglomeration; limit of cumulative disturbance, and land base of aboriginal interest. These issues were dealt with 3% – 22% reduction in periodic wood supply and a transition period of 50 years where clear-cut needs to be excluded in 43% – 67% of the productive area. Validation of the outputs through habitat requirement of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) as a fine filter showed that most of the scenarios should likely allow a self-sustaining caribou population within next 25-years. Finally, we integrated climate sensitive fire burn rates and yield tables in the timber supply models to quantify the uncertainty induced by climate and fire under both management strategies. Both models responded with a reduction of periodic wood supply by 13% – 79%. Although ecological indicators are relatively better under EBM, merely switching the management strategy is not enough to address the impacts of fire and climate change in the boreal forests. Key words: Boreal forest, ecosystem-based management, growth and yield, feasibility, adaptation, wildfire, climate change

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Cette thèse aborde les défis de la planification forestière découlant des déséquilibres entre l'approvisionnement et la demande. En planification forestière, l'approvisionnement dépasse souvent la demande parce que tout l'approvisionnement est connu à l'avance pour chaque période de temps, tandis que les demandes ne sont connues que lorsqu'elles sont commandées. Ce phénomène conduit à ce qu'on appelle "écrémage" (creaming), ce qui signifie qu'une perspective locale privilégie les zones proches à court terme et laisse les zones plus éloignées pour des périodes ultérieures. Pour atténuer cela, nous proposons une approche novatrice où nous nous assurons que l'approvisionnement et la demande sont artificiellement équilibrés. Cela peut être réalisé en incluant des périodes de temps supplémentaires avec une demande prévue. À travers des simulations, nous évaluons l'approche par rapport aux méthodes traditionnelles et aux solutions théoriques. L'étude évalue trois approches de planification pour modéliser la demande étendue. La différence réside dans le nombre de périodes de temps et dans la durée de l'extension de la période de planification. La première, appelée "long-terme", suppose qu'elle couvre toutes les périodes à venir dans chaque cycle de planification, englobant les périodes avec une demande connue et inconnue, et incluant tout l'approvisionnement restant. La deuxième, "moyen-terme", comprend certaines, mais pas toutes, les périodes de temps avec une demande connue et une période de demande inconnue, englobant tout l'approvisionnement restant. La dernière, "court-terme", comprend certaines périodes de temps avec une demande connue et inconnue, mais n'englobe pas tout l'approvisionnement. Chacune des approches présente des performances différentes en termes de précision globale et de complexité informatique. L'approche à long terme fournit plus de détails et est comparable à une situation où l'on suppose que la véritable demande est connue à priori, appelée solution de l'oracle. Cette solution représente la solution optimale théorique et n'est bien sûr pas possible à trouver dans un environnement incertain où les prévisions sont utilisées pour décrire la demande. Malgré le temps d'exécution plus long de l'approche à long terme de 54 522 secondes par rapport aux 27 secondes de l'approche traditionnelle, ses performances justifient ce compromis. L'approche à court terme, bien qu'elle n'offre pas le même niveau de détail que l'approche à long terme, se distingue par un temps d'exécution plus court, en moyenne 713 secondes. De plus, elle présente une amélioration d'environ 4 % par rapport à l'approche traditionnelle. L'approche à moyen terme offre un niveau de détail comparable à l'approche à long terme, à l'exception de l'extension dans le temps. Cette approche trouve un équilibre entre l'efficacité des résultats et le temps d'exécution. Dépassant les approches traditionnelles et à court terme dans certains cas, elle atteint un temps d'exécution moyen de 14 secondes. En résumé, ce mémoire aborde les défis de la planification forestière en proposant trois approches, chacune ayant des forces et des compromis distincts, offrant ainsi des informations précieuses pour les décideurs en matière de planification forestière. / This thesis addresses planning challenges in forestry arising from supply-demand imbalances. In forest planning, the supply often exceeds the demand because all supplies are known in advance for each time period, while demands are only known when ordered. This phenomenon leads to so-called creaming, which means that a local view selects close areas in the near time and leaves areas further away for later times. To mitigate this, we propose a novel approach where we ensure that the supply and demand is balanced artificially. This can be achieved by including additional time periods with forecasted demand. Through simulations, we evaluate the approach against traditional methods and theoretical solutions. The study evaluates three planning approachesto model the extended demand. The difference is in the number of time periods and how long the planning period is extended. The first, referred to as “long-term”, assumes it covers all upcoming time periods in each planning cycle, encompassing periods with known and unknown demand, and including all remaining supplies. The second, "medium term", consists some, but not all, time periods with known demand and one unknown demand period, encompassing all remaining supplies. The last one, "short-term", comprise some time periods with known and unknown demand, but it does not encompass all supplies. Each of the approaches has a different performance in overall accuracy and computational complexity. The long-term approach provides more details and is comparable with a situation when we assume that the true demand is known a prior, called the oracle solution. This solution represents the theoretical optimal solution and is of course not possible to find in an uncertain environment where forecasts are used to describe the demand. Despite the long-term approach's longer runtime of 54,522 seconds compared to the traditional approach's 27 seconds, its performance justifies this trade-off. The short-term approach, while not offering the same level of detail as the long-term approach, distinguishes itself with a shorter runtime, averaging 713 seconds. Moreover, it provides an improvement of approximately 4% when compared to the traditional approach. The medium-term approach offers a level of detail comparable to the long-term approach, except for expansion in time periods. This approach strikes a balance between outcome effectiveness and computational efficiency. Outperforming the traditional and short-term approaches across some instances, it achieves an average runtime of 14 seconds. In summary, this thesis addresses forestry planning challenges, proposing three approaches, each has distinct strengths and trade-offs, offering valuable insights for forest planning decision-makers.

La planification annuelle des approvisionnements forestiers est une tâche complexe qui vise à rendre des volumes de bois disponibles aux divers centres de transformation. Pour se faire, une multitude d'activités doivent être coordonnées dans le temps et l'espace afin de livrer les bons produits, aux bons endroits et aux bons moments. La coordination des diverses activités impliquées est davantage complexifiée lorsque plusieurs entreprises partagent les mêmes parterres de coupe et se rendent mutuellement des services d'approvisionnement. Dans ce contexte, un planificateur est confronté à deux problèmes inter reliés : la planification de ses opérations forestières sur le territoire et la coordination de celles-ci avec celles des autres entreprises. En général, la planification s'effectue sans support mathématique autre qu'une feuille de calcul pour équilibrer les livraisons de bois aux usines. Dans ces conditions, les planificateurs éprouvent de la difficulté à évaluer la qualité de leurs décisions et s'appuient principalement sur leurs intuition et expérience. Cette thèse vise à développer une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers basée sur l'usage de modèles mathématiques afin de pallier à ce problème. Dans un premier temps, un processus de planification centralisée est présenté et testé. Par la suite, une approche de planification décentralisée des approvisionnements forestiers est proposée afin de coordonner les activités des diverses entreprises entre elles. L'approche de coordination proposée est testée et comparée à l'approche actuellement en usage. / Wood procurement planning is a complex task which aims to provide wood volumes to diverse processing mills. To do so, several activities must be coordinated in time and space in order to deliver the right volumes, to the right mill, and at the right moment. The coordination of the diverse activities involved in wood procurement planning is further complicated when several companies share the same procurement areas, and companies provide each other with procurement services. In this context, a planner faces two interdependent problems: planning its forest opérations over the land base, and coordination of its opérations with those of other companies. In gênerai, managers still largely rely on intuition and expérience without mathematical programming support other than a spreadsheet to try to balance wood delivery to their mills. Planners therefore struggle to evaluate the quality of their décisions. The aim of this thesis is to develop a distributed wood procurement planning approach based on the use of mathematical models to overcome this problem. First, a centralized planning process that allows a company to plan its procurement activities is presented and tested. Then, a distributed planning approach to coordinate the firms' procurement activities among themselves is proposed. The proposed coordination approach is tested and compared to the approach currently in use.

La recherche des bois aux propriétés désirées soumet les forêts du bassin du Congo (BC) à une exploitation sélective. La pratique dans le BC est d’utiliser la possibilité et la rotation comme paramètres déterminants de la gestion durable. Cette exploitation se fait avec pour hypothèse que le respect des règles de gestion garantit le maintien en bon état de ces espaces forestiers. L’Okan est une espèce commerciale de bois à haute valeur, endémique des forêts du BC. Il s’agit de la seule espèce du genre Cylicodiscus. Il y a quelques années, l’espèce était peu connue des marchés du bois. L’objectif général de l’étude a été de contribuer à l’aménagement de l’Okan. Cette contribution est reflétée par de meilleures connaissances sur : (i) le prélèvement et (ii) la reconstitution du potentiel ligneux de l’espèce. Le prélèvement a porté sur l’estimation des volumes de bois bruts et commerciaux. La reconstitution a fait l’objet d’intérêt à travers la régénération naturelle au pied de ses semenciers, d’une part et dans ses trouées d’autre part. Des tiges d’Okan ont été mesurées pour produire des tarifs de cubage et des inventaires de régénération ont été effectués au pied des semenciers d’Okan et dans ses trouées. Les résultats sont les suivants : 1) Les tarifs de cubage utilisés au Cameroun pour l’Okan devraient être révisés et complétés. Les tarifs à deux et trois entrées [V=f(DHP, H)], [V=f(DHP, Dx)], [V=f(DHP, H, Dx)] ont de meilleurs R², AIC et RSE que ceux à une entrée. Ces tarifs fournissent un gain de précision même lorsque les méthodes et instruments utilisés sont sujets à des erreurs de mesure, normalement distribuées, de la longueur du fût (écart type ≤ 1,8 m) et du deuxième diamètre (écart type ≤ 3,25 cm). 2) La modélisation de la proportion des rebuts, bien qu’aboutissant à un faible R², est mieux décrite en considérant la longueur du fût et la classe de qualité. En plus de la possibilité d’utiliser des paramètres quantitatifs mesurés sur les fûts, les volumes commerciaux d’Okan sont estimés par : (i) la proportion des rebuts, (ii) l’utilisation d’un classement de qualité (ONADEF, 1992) et (iii) la mesure des longueurs commerciales des fûts. Ces équations peuvent améliorer les estimations des volumes commerciaux de bois d’Okan dans la zone étudiée. / 3) Des densités de 5,5 et 2,3 Okan par hectare ont été dénombrées respectivement pour les plantules et la régénération acquise sous le couvert de semenciers d’Okan. La probabilité d’observer des plantules d’Okan est significativement influencée par la distance et son interaction avec l’azimut (par rapport au semencier) (p<0,0001 et p=0,0151), la surface terrière des végétaux autres que les héliophiles (sous-bois) (p=0,0150) et marginalement par la hauteur du semencier (p=0,061). Seules la distance (p < 0,0032) et la hauteur du semencier (p = 0,0416) influencent significativement la probabilité d’observer la régénération acquise. 4) Dans les trouées d’Okan, 74,9% des espèces arborées dénombrées appartiennent au groupe des espèces pionnières, 15% aux héliophiles, 9,3% aux sciaphiles et 0,8% à des groupes indéterminés. L’Okan compte pour moins de 0,03% du total de tiges inventoriées dans ses trouées (soit 6,1 Okan par hectare) et aucune nouvelle régénération d’Okan n’a été observée depuis la coupe. Les variables qui contribuent à expliquer de manière statistiquement significative la probabilité qu’une espèce située en bordure des trouées soit également retrouvée dans la régénération dénombrée à l’intérieur de celles-ci sont son tempérament (p = 6,6e-06), sa fréquence en bordure (p = 0,001) et son mode de dissémination (p = 0,01). Les observations effectuées sous le couvert de ses semenciers et dans les trouées classent l’espèce comme semi-héliophile. La rareté de l’Okan dans ses trouées s’explique, entre autres, par son tempérament, son mode de dissémination (anémochore) et le manque de semenciers aux abords des trouées. En définitive, l’aménagement durable de l’Okan passe d’une part par une révision de ses tarifs de cubage au bois brut et par l’élaboration des tarifs de cubage au bois commercial. D’autre part, des variables expliquant la présence de l’espèce au pied des semenciers et dans les trouées ont été identifiées mais c’est surtout la faible densité de la régénération de l’Okan qui devrait orienter les actions des gestionnaires forestiers. Ces résultats peuvent améliorer la gestion de l’Okan dans les « forêts permanentes ». / 3) Densities of 5.5 and 2.3 Okan per hectare were recorded for seedlings and established regeneration under the cover of Okan seed trees respectively. The probability of observing Okan seedlings is significantly influenced by distance and its interaction with direction (from the seed tree) (p < 0.0001 and p = 0.0151), basal area of plants (p = 0.0150) other than heliophilous (undergrowth) and marginally by the height of the seed tree (p = 0.061). Only the distance (p <0.0032) and the height of the seed tree (p = 0.0416) significantly influence the probability of observing established regeneration. 4) In the Okan gaps, 74.9% of tree species belong to the group of pioneer species, 15% to heliophilous, 9.3% to sciaphilous and 0.8% to indeterminate groups. Okan accounts for less than 0.03% of the total number of stems counted in its gaps (corresponding to 6.1 Okan per hectare) and no new Okan regeneration has been observed since its felling. Variables that contribute to a statistically significant explanation of the probability that a species located at the edge of the inventoried gaps is also found in the regeneration enumerated within are the guild of the species (p = 6.6e-06), its border frequency (p = 0.001) and its mode of dissemination (p = 0.01). Observations made under the cover of its seed trees and in the gaps classify the species as semi-heliophilous. The rarity of the Okan in its gaps is explained amongst other things by the guild of the species, its mode of dissemination (anemochore) and the lack of seed trees around the gaps. Finally, the achievement of Okan’s sustainable management requires on one hand a revision of its volume equations for gross volume estimates and the elaboration of volume equation to estimate its commercial timber. On the other hand, variables explaining the presence of the species at the foot of the seed trees and in the gaps have been identified but it is the low density of Okan regeneration that should guide the actions of forest managers. These results can improve the management of Okan and other species in permanent forests. / The search for wood with desired properties submits the Congo Basin (CB) forests to a selective logging. The practice in the CB is to use the possibility and rotation as key determinants of sustainable management. The hypothesis of this logging is that, the respect of the rules of management guarantees the maintenance in good state of these forest areas. Okan is a commercial timber species of high value, endemic to the CB forest. It is the only species of the genus Cylicodiscus. A few years ago, the species was not well known in the timber market. The main objective of this study was to contribute to the sustainable management of Okan. This contribution is reflected by a better understanding of: (i) wood harvesting and (ii) the reconstitution of the woody potential. Wood harvesting was based on the estimation of gross and commercial volumes. The reconstitution was the subject of interest through the natural regeneration at the foot of the seed trees on the one hand, and in gaps on the other. Okan stems were measured to produce volume equations and inventories were carried out at the foot of the seed trees of Okan and in the gaps of the species. The following results were obtained: 1) The volume equations used in Cameroon for Okan should be revised and completed. Volume equations with two and three entries [V = f (DBH, H)], [V = F (DBH, Dx)], [V = F (DBH, H, Dx)] have better R², AIC, and RSE than those with a single entry. These estimates provide a gain of precision even when the methodology and instruments used are subject to measurement errors, normally distributed, to the length of the stem (standard deviation ≤1.8 m) and of the second diameter (standard deviation ≤ 3.25 cm). 2) The modeling of the proportion of rejects, although resulting in a low R², is better described by considering the length of the stem and quality grade. In addition to the possibility of using quantitative parameters measured on stems, Okan’s commercial volumes are estimated by the: (i) proportion of rejects, (ii) use of a quality grade (ONADEF, 1992) and (iii) measurement of commercial length of stems. These equations can contribute to improve the estimation of commercial volumes of Okan wood in the study area.