Simulation multi-scénarios du changement d'utilisation des terres et analyse de la vulnérabilité écologique du paysage à Fuzhou basée sur un couplage de modèles GA-PLUS

Pourquoi l'avenir des terres de Fuzhou importe

À mesure que les villes s'étendent, elles transforment forêts, exploitations, cours d'eau et côtes — souvent d'une manière qui augmente discrètement le risque d'inondations, d'érosion et de perte d'habitats. Cette étude porte sur Fuzhou, une ville côtière du sud-est de la Chine en plein développement, et pose une question simple mais urgente : comment les choix d'aujourd'hui concernant l'implantation et la protection influeront-ils sur la santé écologique de la ville en 2030 ? À l'aide d'un modèle informatique avancé, les auteurs explorent différents futurs possibles pour les terres de Fuzhou et montrent comment les décisions de politique peuvent aggraver ou atténuer la vulnérabilité environnementale.

Une ville entre montagnes et mer

Fuzhou se situe entre des montagnes abruptes au nord‑ouest et de basses plaines côtières au sud‑est, avec la rivière Min qui la traverse jusqu'à la mer. Cette géographie crée un gradient naturel allant des forêts fraîches aux terres agricoles fertiles puis aux zones humides côtières fragiles. Au cours des 20 dernières années, Fuzhou a connu une urbanisation rapide : environ 475 kilomètres carrés de nouvelles surfaces constructibles sont apparus, tandis qu'environ 506 kilomètres carrés de forêts ont été perdus. Le paysage actuel se résume par « terres agricoles dominantes, forêts dispersées et zones construites regroupées », avec un développement dense le long de la rivière et des axes routiers majeurs et des écosystèmes plus intacts dans les montagnes.

Trois trajectoires possibles jusqu'en 2030

Pour explorer l'avenir de Fuzhou, les chercheurs ont construit un modèle couplé GA‑PLUS, qui combine une chaîne de Markov (pour projeter l'évolution des terres dans le temps), un algorithme génétique (pour rechercher la meilleure combinaison de transitions d'usage du sol) et un simulateur spatial d'occupation des terres. Plutôt que de ne demander que « combien » de surface devrait appartenir à chaque catégorie, le modèle se concentre sur « quelle probabilité » qu'un type de sol se transforme en un autre — par exemple des terres agricoles devenant urbaines ou des forêts se rétablissant à partir de zones non utilisées. Ils ont ensuite conçu trois scénarios pour 2030 : développement naturel (ND), où les tendances se poursuivent avec peu d'intervention politique ; développement économique (ED), qui privilégie la croissance ; et protection écologique (EP), qui suit la récente planification écologique de Fuzhou et vise à maximiser les bénéfices écologiques.

Comment l'utilisation des terres évolue selon les choix

Dans tous les scénarios, les surfaces construites continuent de s'étendre, mais à des degrés très différents. Sous ED, les zones urbaines croissent le plus rapidement, avec une augmentation de 8,14 %, alimentée par des priorités économiques fortes et une extension le long de la rivière et de la côte. Sous ND, la construction s'étend toujours depuis le noyau urbain, mais à un rythme plus modéré. Le scénario EP adopte une approche différente : il réduit fortement les terres cultivées, en particulier dans les endroits vulnérables ou à faible rendement, afin d'accroître les superficies de forêts et d'eau. Les plans prévoient une augmentation des plans d'eau surtout sous EP, reflétant des investissements prévus dans les zones humides, la restauration des rivières et la protection côtière. Les forêts s'étendent également dans ce scénario, surtout sur les versants montagneux et dans les zones écologiques clés, montrant comment des « eaux claires et des montagnes verdoyantes » peuvent être considérées comme des atouts à long terme plutôt que comme des obstacles au développement.

Mesurer la santé du paysage et ses points faibles

Au-delà des simples totaux de surfaces, les auteurs ont examiné à quel point le paysage est morcelé ou connecté, et la diversité de son tissu d'unités de sol. Dans tous les futurs, la configuration territoriale devient plus fragmentée, avec davantage de lisières et des parcelles de plus petite taille pour les terres agricoles et urbaines. Pourtant, la cohésion globale des grandes masses de terre reste très élevée, suggérant que de vastes zones continues de forêts et d'autres habitats clés demeurent intactes. Le scénario de protection écologique se distingue par la plus grande diversité paysagère, ce qui signifie une plus grande variété de types de sols capables de soutenir davantage de fonctions et d'espèces. Lorsque l'équipe a traduit ces configurations en un indice de vulnérabilité du paysage — combinant la sensibilité des zones aux perturbations et leur capacité d'adaptation et de récupération — une image claire est apparue : la plaine côtière du sud‑est de Fuzhou reste la plus vulnérable, tandis que les montagnes du nord‑ouest restent les plus stables.

Ce que révèle l'étude sur les risques

Les trois scénarios aboutissent à des résultats de vulnérabilité très différents. Sous le développement économique, le niveau global de vulnérabilité écologique est le plus élevé, et les zones très vulnérables s'étendent vers l'intérieur des terres à mesure que la construction grignote les terres agricoles et se rapproche des côtes sensibles. Le développement naturel conserve la grande tendance « élevé au sud‑est, faible au nord‑ouest » mais améliore peu les points faibles. En revanche, la voie de protection écologique réduit substantiellement la surface des terres fortement vulnérables à environ 5,7 % de la ville et augmente la part des zones écologiquement saines à plus de 40 %. De nombreux endroits basculent d'une vulnérabilité élevée à modérée ou faible, notamment là où des forêts et zones humides restaurées amortissent les impacts de la croissance urbaine. Pour le grand public, le message principal est simple : en orientant soigneusement la croissance urbaine et la restauration de la nature, il est possible de soutenir le développement économique tout en réduisant le risque environnemental et en construisant un Fuzhou plus sûr et plus résilient.

Citation: Zhou, F., Wang, J., Li, Z. et al. Multi-scenario simulation of land use change and landscape ecological vulnerability analysis in Fuzhou City based on GA-PLUS coupled modeling. Sci Rep 16, 6331 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35642-y

Mots-clés: urbanisation, changement d'utilisation des terres, vulnérabilité écologique, modélisation de scénarios, villes côtières