Les perturbations sont des agents importants dans les écosystèmes forestiers. Elles façonnent la composition et maintiennent la biodiversité. Les incendies de forêt sont l'une des perturbations naturelles les plus importantes dans les forêts boréales et hémiboréales, le climat ayant été leur principal moteur tout au long de l'Holocène. L'influence croissante de l'homme a modifié les régimes de perturbation et la composition de la végétation dans ces forêts au cours des derniers siècles. Cette thèse a permis de distinguer les contributions relatives de la variabilité climatique et des activités humaines aux changements historiques des régimes d'incendie et de la végétation dans deux sections de la zone boréale.

Dans l'est de l'Amérique du Nord, j'ai réalisé une synthèse de données sur l'historique des incendies dans les forêts de pins rouges (Pinus resinosa Ait.) et j'ai modélisé la dynamique de la végétation sous l'influence du climat, des incendies et de la récolte forestière. Dans cette région, où les changements historiques du régime des incendies ont été principalement attribués aux activités humaines, j'ai pu isoler le signal climatique expliquant l'historique des incendies pour la période 1700-1900. J'ai étudié la relation entre les années de forte activité du feu (HFAY) et la variabilité des indices climatiques à grande échelle. Les résultats ont montré que les années de forte activité du feu étaient associées aux états positifs de la configuration de l'Atlantique Pacifique Nord et de l'oscillation australe El Niño, qui à leur tour étaient liés à des conditions climatiques propices aux incendies (anomalies positives de la pression et de la température de la troposphère moyenne) dans la région. J'ai également examiné les effets individuels du changement climatique, des modifications du régime des incendies et de l'exploitation du bois en tant que facteurs d'évolution de la végétation forestière régionale entre 1830 et 2020. J'ai simulé la composition de la forêt et les perturbations dans le cadre de différents scénarios et j'ai déterminé que l'exploitation du bois avait le plus grand impact sur les changements dans la composition de la végétation, et que lorsque l'on contrôle l'exploitation du bois, l'écosystème était capable de maintenir sa résilience et sa composition forestière d'avant la colonisation.

En Suède, j'ai élaboré la première synthèse nationale de l'histoire des incendies afin de distinguer les effets de la variabilité climatique et de l'utilisation humaine des forêts sur la fréquence des incendies depuis la fin des années 1550. J'ai analysé les patrons spatio-temporels de la suppression des incendies et les effets individuels de la densité de la population humaine et des précipitations estivales sur l'activité des incendies. J'ai constaté que le sud de la Suède avait connu une extinction des incendies plus précoce que le nord, et que la densité de population et les précipitations estivales avaient toutes deux une influence significative sur l'activité des incendies. Dans l'ensemble, mon étude a démontré que même si les activités humaines sont devenues les principaux moteurs de l'activité des incendies au cours des derniers siècles dans les forêts de l'est de l'Amérique du Nord et de la Suède, le signal climatique est resté un moteur important de l'activité des incendies. Toutefois, ce sont les pratiques humaines, en particulier l'exploitation du bois, qui ont le plus contribué à modifier la composition de la végétation dans les forêts de l'est de l'Amérique du Nord.

Abstract Spatially explicit reconstructions of fire activity in northwestern boreal Canada are rare, despite their importance for modeling current and future disturbance regimes and forest dynamics. We provide a dendrochronological reconstruction of historical fire activity along Highway 3 in the Northwest Territories (NWT), Canada, within the boreal subarctic zone. We dated 129 fires that occurred between 1202 and 2015 CE, using samples from 479 fire-scarred living and dead jack pine trees (Pinus banksiana Lamb.). Three distinct periods can be distinguished in terms of historical fire cycle (FC) and fire occurrence. Initially (1340?1440 CE), fire activity was low (FC = 572 years; 1 fire/decade), before increasing notably between 1460 and 1840 (FC = 171 years; 4.45 fires/decade), and even more in recent times (1860?2015 CE; FC = 95 years; 7.63 fires/decade). Climate has been an important factor controlling changes in fire frequency and FC in the NWT since the 1300s. The 1440s and 1850s correspond with periods of increased fire activity synchronized with shifts from negative to positive Pacific Decadal Oscillation (PDO) phases. Since the mid-1800s, human activities may have contributed to the increase in fire activity, but climate remained the leading factor. During the 20th century, years with increased area burned corresponded to periods with drier-than-average conditions associated with positive PDO, suggesting fire activity in the study region is still influenced by climate. Spatial teleconnection patterns among PDO, drought, and large fire years (LFYs) in the NWT reveal persistent relationships between ocean-atmosphere circulation patterns and fire activity. PDO dynamics hold strong potential for predicting regional fire hazards across northwestern North America.

The vegetation composition of northeastern North American forests has significantly changed since pre-settlement times, with a marked reduction in conifer-dominated stands, taxonomic and functional diversity. These changes have been attributed to fire regime shifts, logging, and climate change.

Large-scale modes of climate variability influence forest fire activity and may modulate the future patterns of natural disturbances. We studied the effects of long-term changes in climate upon the fire regime in the red pine forests of eastern North America using (a) a network of sites with dendrochronological reconstructions of fire histories over 1700–1900 A.D., (b) reconstructed chronologies of climate indices (1700–1900), and (c) 20th century observational records of climate indices, local surface climate and fire (1950s-2021). We hypothesized that (H1) there are states of atmospheric circulation that are consistently associated with increased fire activity, (H2) these states mark periods of increased climatological fire hazard, and (H3) the observed decline in fire activity in the 20th century is associated with a long-term decline in the frequency of fire-prone states. At the annual scale, years with significantly higher fire activity in the reconstructed and modern fire records were consistently associated with the positive phases of the Pacific North American pattern (PNA), either independently or in combination with the positive phase of the El Niño-Southern Oscillation index (ENSO). During years with both ENSO and PNA in their positive state, the region experienced positive mid-tropospheric heights and temperature anomalies resulting in drought conditions. The fire-prone climate states identified in the reconstructed records became less frequent in 1850 but re-emerged in the 20th century. While our study did not demonstrate a direct influence of climate on the observed decrease in fire activity in the 20th century, it does reveal a clear climate signal embedded within the fire history reconstruction of the region over the past centuries. This study underscores the importance of considering large-scale climatic patterns in understanding historical fire regimes and highlights their role for future fire dynamics in the region and shaping ecological effects of future fires.