Monitoring and Characterizing the Spatio-Temporal Dynamics of Landscapes in Sub-Antarctic Environments Using Remote Sensing : The Case of the Kerguelen Islands

Les milieux subantarctiques connaissent aujourd'hui des transformations rapides liées au changement climatique, marquées aux îles de Kerguelen (49° S, 69° E) par des records de réchauffement de l'air de +1,5 °C depuis le milieu du XXᵉ siècle et une baisse des précipitations. Selon les projections en glaciologie, la calotte glaciaire Cook est susceptible de disparaître totalement d'ici 2100. Ce constat illustre la vulnérabilité des écosystèmes et la nécessité de développer des méthodes capables de suivre et d'interpréter les changements environnementaux à l'échelle régionale. Dans ce contexte, la cartographie des paysages apparaît comme un outil essentiel pour identifier, suivre et interpréter les trajectoires environnementales à l'échelle régionale.Cette thèse propose une approche de cartographie et de caractérisation fondée sur l'exploitation conjointe des séries temporelles NDVI MODIS (2003-2022) et des réanalyses climatiques issues du modèle de MAR. Trois méthodes complémentaires ont été développées : (i) la stratification et classification en paysages radiométriques ; (ii) le suivi des tendances de verdissement et brunissement et leur relation avec les facteurs climatiques ; (iii) la caractérisation phénologique par télédétection et son lien avec les aléas climatiques. Le concept de paysage radiométrique, défini comme une unité spatiale homogène issue des signatures temporelles du NDVI, constitue le point d'entrée de cette recherche ainsi que le socle de l'analyse des trajectoires environnementales.La méthodologie développée a permis de cartographier cinq types de paysages : mosaïques littorales dispersées, altitudes intermédiaires, haute altitude, transition et de plaine. Validée localement par des données de terrain, des métriques topographiques et les réanalyses climatiques, cette typologie révèle des différences significatives et constitue la première carte des grands domaines paysagers de l'archipel, offrant un cadre de contextualisation spatiale robuste pour l'étude des écosystèmes subantarctiques.Les dynamiques végétales révèlent un contraste marqué entre l'ouest, globalement stable, et l'est de l'archipel, où les évolutions sont plus hétérogènes. Le centre-est se distingue par un fort verdissement, particulièrement dans les paysages de haute altitude et de transition, tandis que les plaines et zones littorales de l'Est présentent une mosaïque plus contrastée dominée par des tendances au brunissement. La température de l'air apparaît comme le principal facteur explicatif, rendant compte de 79 % des variations observées. Sur le plan phénologique, un allongement généralisé de la saison de croissance, atteignant jusqu'à 30 jours supplémentaires, est observé dans l'ensemble des cinq paysages. Cet allongement s'accompagne d'une hausse significative du signal NDVI, révélant une intensification de la productivité végétale sur près de 28 % des surfaces reconnues comme végétalisées.En réinterrogeant les trajectoires paysagères, ce travail souligne la diversité des dynamiques récentes entre verdissement, brunissement et stabilité. Il met en évidence, pour la première fois aux îles de Kerguelen, le potentiel des séries MODIS pour cartographier et analyser à long terme les trajectoires des paysages de l'archipel. Les méthodes développées, robustes et reproductibles, ouvrant la voie au suivi d'autres régions isolées et sensibles au climat. Replacés dans un contexte plus large, ces résultats témoignent des dynamiques de profonds des bouleversements écologiques qui s'opèrent sur les environnements terrestres du système Terre, qui s'accompagneront de conséquences majeures pour le fonctionnement ou la survie des écosystèmes actuels.