Thèse Gestion des Pâturages Pastoraux Échanges de Gaz à Effet de Serre et Potentiel de Séquestration du Carbone dans les Écosystèmes Arides de Djibouti une Approche Intégrée pour des Transitions D H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Laboratoire de recherche : LAERO - Laboratoire d'Aérologie Direction de la thèse : Dominique SERCA ORCID 0000000186881440 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Ce projet de thèse s'inscrit dans l'axe scientifique de BEST : « Quantifier et analyser l'impact sociétal du changement global ». Il cible les écosystèmes pastoraux arides de Djibouti, confrontés à des défis similaires à ceux des zones sèches d'Afrique de l'Est (Éthiopie, Corne de l'Afrique) : dégradation des sols, invasion d'espèces, pénurie d'eau, pression sur la végétation ligneuse (source d'énergie) et variabilité climatique.

Objectifs :
-Mesurer et modéliser les flux de GES (CO, CH, NO) à haute résolution pour affiner les inventaires nationaux (passer d'une méthode Tier 1 - facteurs d'émission par défaut du GIEC - à des méthodes Tier 2/3 avec des données locales).
-Évaluer le potentiel de séquestration du carbone dans les sols et la végétation, en comparant les zones dominées par les arbustes et les prairies ouvertes.
-Proposer des solutions fondées sur la nature pour améliorer la résilience climatique des communautés pastorales, en alignement avec les ODD 2 (Faim zéro), 13 (Action climatique) et 15 (Vie terrestre).

Le projet suit une approche intégrée (Nexus WEFE) et adopte une vision interdisciplinaire (climat, écologie, sciences animales, sociales) et participative (implication des pasteurs, décideurs, consultants) pour analyser les interdépendances entre :
-Eau : gestion des points d'eau et des bassins versants.
-Énergie : réduction de la dépendance au bois-énergie (cause majeure de déforestation) via des alternatives durables (ex. biogaz).
-Alimentation : sécurité alimentaire liée à la productivité des pâturages et du bétail.
-Écosystèmes : préservation de la biodiversité et des services écosystémiques (fertilité des sols, pollinisation).

Le projet met en oeuvre des innovations méthodologiques :
-Données de terrain : mesures des flux de GES, enquêtes auprès des pasteurs, transects pour évaluer la couverture végétale (LAI, diversité), les caractéristiques des sols (pH, texture, matière organique), et la structure des troupeaux.
-Modélisation : simulation des dynamiques carbone/eau/nutriments (modèles de végétation dynamiques et outils d'IA) pour prédire l'impact des pratiques pastorales.
-Mise à l'échelle régionale : collaboration avec l'Université de Haramaya (Éthiopie) pour une analyse comparative dans les zones sèches de la Corne de l'Afrique.
-Sciences participatives : implication des pasteurs dans la collecte de données et la co-conception de solutions.
-Analyse politique : évaluation des incitations pour la séquestration du carbone.

Le projet aura des impacts sociétaux et politiques :
-Renforcement des capacités : formation des communautés pastorales à la gestion durable et aux mécanismes de séquestration du carbone.
-Appui aux institutions djiboutiennes (ex. Ministère de l'Agriculture) pour l'élaboration de politiques climatiques.

Le projet s'appuiera à la fois sur des partenariats académiques (ILRI, Université de Haramaya) et non -académiques (communautés pastorales, Ministère de l'Agriculture de Djibouti, bureau d'étude PASTOC).
. Ecosystèmes arides, pastoralisme et changement climatique
Les zones arides et semi-arides couvrent plus de 40 % des terres émergées et jouent un rôle ambivalent dans le cycle du carbone :
-Sources de GES : Les sols dégradés et les pratiques pastorales intensives (surpâturage, piétinement) libèrent du CO, du CH (méthane entérique des ruminants) et du NO (lié à la gestion des déjections).
-Puits de carbone potentiels : Les sols des pâturages et la végétation ligneuse (arbustes, arbres) peuvent stocker du carbone organique si les pratiques de gestion sont durables.
-Lacunes scientifiques : Les inventaires nationaux de GES (ex. ceux de Djibouti) utilisent des méthodes Tier 1 (facteurs d'émission par défaut de l'IPCC), peu précis pour les écosystèmes arides en raison du manque de données locales sur les activités pastorales (ex. taille des troupeaux, mobilité), et de l'absence de facteurs d'émission spécifiques aux contextes arides (ex. émissions liées à Prosopis juliflora).
L'impact du changement climatique dans les zones arides:
-Amplification des stress : sécheresses plus fréquentes, réduction des précipitations, et augmentation des températures exacerbent la dégradation des sols et la perte de biodiversité.
-Boucle de rétroaction : la dégradation des pâturages réduit leur capacité à séquestrer du carbone, aggravant ainsi le changement climatique.
Le pastoralisme est le mode de vie dominant dans les zones arides de Djibouti et de la Corne de l'Afrique, assurant sécurité alimentaire (viande, lait) pour des millions de personnes. Il a une certaine résilience face aux chocs climatiques grâce à la mobilité saisonnière des troupeaux.
Plusieurs paramètres tendent à accroitre la fragilité de ce système :
-La pression démographique augmente la demande en produits animaux et en bois-énergie.
-L'envahissement les arbustes Prosopis juliflora réduit la disponibilité des pâturages pour le bétail et modifie les flux de GES (ex. augmentation des émissions de NO dans les sols).
-La dégradation des sols liée à l'érosion, à la perte de matière organique, et à l'augmentation de la salinité (liée à l'irrigation mal gérée).
-La pénurie d'eau liée à la raréfaction des points d'eau et aux conflits d'usage (agriculture vs. pastoralisme).
-La marginalisation des pasteurs et le manque de politiques adaptées pour concilier conservation des écosystèmes et développement pastoral.
2. Contexte régional : Djibouti et la Corne de l'Afrique
Djibouti et les régions limitrophes d'Ethiopie et de Somalie (Corne de l'Afrique) abritent des écosystèmes semi-arides qui font face à différents défis environnementaux comme des invasions biologiques (e.g. Prosopis juliflora), une gestion de l'eau dépendante de nappes phréatiques surexploitées, des conflits entre pastoralistes, agriculteurs et villes, et une pression sur les ressources ligneuses (représentant 90 % des besoins énergétiques) entraînant une déforestation accélérée.
Les écosystèmes de la Corne de l'Afrique partagent certains points communs avec les écosystèmes d'autres régions arides, comme la dégradation des pâturages due au surpâturage et aux sécheresses, la dépendance au pastoralisme comme activité économique dominante, les dynamiques transfrontalières (transhumance), et les lacunes en données sur les flux de GES et la séquestration du carbone. Une grande partie des résultats devrait pouvoir être transposée à d'autres zones arides (Sahel, Méditerranée).
3. Contexte scientifique : approches intégrées
Différentes lacunes ont été identifiées dans la région de la Corne de l'Afrique qui sont regroupées (cf. suivant). En combinant différentes méthodes (données de terrain, modélisation, IA et sciences participatives), le projet se propose de combler ces lacunes.

Thématique/Lacunes identifiées/Contribution du projet
-Flux de GES/Peu de mesures in situ dans les écosystèmes arides de Djibouti/Mesures à haute résolution (chambres à flux, capteurs) + modélisation
-Séquestration du carbone/Manque de données de référence sur les stocks de carbone dans les sols et la végétation/Cartographie des stocks (sols, arbustes, prairies) et analyse des facteurs d'influence (drivers)
-Nexus WEFE Peu d'études intégrées sur les liens entre eau, énergie, alimentation et écosystèmes Approche systémique pour analyser les interdépendances
-Approches participatives/Les pasteurs sont rarement impliqués dans la recherche/Sciences citoyennes : co-collecte de données et co-conception de solutions
-Modélisation/Les modèles existants (ex. Tier 1) ne captent pas la variabilité locale/Modèles Tier 2/3 avec données locales + IA pour l'upscaling régional

Les défis scientifiques à relever sont regroupés comme suit:

Défi/Stratégie proposée
-Manque de données de base/Collecte de données in situ (transects, mesures de flux, enquêtes)
-Variabilité spatiale/temporelle/Utilisation de modèles dynamiques et de l'IA pour capturer la complexité.
-Implication des pasteurs/Approche participative : ateliers, formation, co-design de solutions.
-Upscaling régional/Collaboration avec Haramaya University pour une analyse comparative.
-Intégration des disciplines/Équipe interdisciplinaire (climatologues, écologues, sociologues, modélisateurs).

Ce projet s'inscrit dans un contexte global de crise climatique et de dégradation des écosystèmes arides, avec des enjeux spécifiques de la Corne de l'Afrique (invasions biologiques, pression sur les ressources, manque de données). Il propose une approche innovante combinant :
-Mesures précises des flux de GES et des stocks de carbone.
-Modélisation avancée (Tier 2/3 + IA) pour prédire l'impact des pratiques pastorales.
-Intégration du Nexus WEFE pour une gestion durable des ressources.
-Participation des acteurs locaux (pasteurs, institutions) pour une recherche actionnable.

L'originalité du projet repose sur :
-Une première étude de cette envergure dans la Corne de l'Afrique
-Une approche systémique (écologie + climat + social + politique).
-Un potentiel de transposition à d'autres régions arides.

Les impacts attendus :
-Scientifique : avancées dans la compréhension des dynamiques carbone-GES en milieu aride.
-Sociétal : solutions concrètes pour les pasteurs et les décideurs (ex. politiques de séquestration du carbone).
-Politique : contribution aux objectifs climatiques nationaux et internationaux (ODD, Accord de Paris).

1. Arid Ecosystems, Pastoralism, and Climate Change
Arid and semi-arid zones cover over 40% of global land and play an ambivalent role in the carbon cycle:
- GHG sources: Degraded soils and intensive pastoral practices (overgrazing, trampling) release CO, CH (enteric methane from ruminants), and NO (linked to manure management).
- Potential carbon sinks: Pasture soils and woody vegetation (shrubs, trees) can store organic carbon if management practices are sustainable.
- Scientific gaps: National GHG inventories (e.g., Djibouti's) use Tier 1 methods (IPCC default emission factors), which are imprecise for arid ecosystems due to:
o A lack of local data on pastoral activities (e.g., herd size, mobility).
o The absence of emission factors specific to arid contexts (e.g., emissions linked to Prosopis juliflora).
Climate change impacts in arid zones:
- Amplified stress: More frequent droughts, reduced precipitation, and rising temperatures exacerbate soil degradation and biodiversity loss.
- Feedback loop: Pasture degradation reduces their carbon sequestration capacity, thereby worsening climate change.
Pastoralism is the dominant livelihood in the arid zones of Djibouti and the Horn of Africa, providing food security (meat, milk) for millions. It demonstrates resilience to climate shocks through seasonal herd mobility. However, several factors increase the system's vulnerability:
- Demographic pressure increases demand for animal products and fuelwood.
- Invasion by Prosopis juliflora reduces pasture availability for livestock and alters GHG fluxes (e.g., increased NO emissions in soils).
- Soil degradation due to erosion, loss of organic matter, and increased salinity (linked to poorly managed irrigation).
- Water scarcity due to the depletion of water points and use conflicts (agriculture vs. pastoralism).
- Marginalization of herders and a lack of policies to reconcile ecosystem conservation with pastoral development.

2. Regional Context: Djibouti and the Horn of Africa
Djibouti and neighboring regions in Ethiopia and Somalia (Horn of Africa) host semi-arid ecosystems facing environmental challenges such as:
- Biological invasions (e.g., Prosopis juliflora).
- Water management dependent on over-exploited aquifers.
- Conflicts between pastoralists, farmers, and urban areas.
- Pressure on woody resources (90% of energy needs), leading to accelerated deforestation.
The ecosystems of the Horn of Africa share similarities with other arid regions, such as:
- Pasture degradation due to overgrazing and drought.
- Dependence on pastoralism as the dominant economic activity.
- Transboundary dynamics (transhumance).
- Data gaps on GHG fluxes and carbon sequestration.
Many results could be transposed to other arid regions (Sahel, Mediterranean).

3. Scientific Context: Integrated Approaches
Several gaps have been identified in the Horn of Africa region, summarized in the table below. By combining field data, modeling, AI, and participatory science, the project aims to address these gaps.

This project is set against a global backdrop of climate crisis and arid ecosystem degradation, with specific challenges in the Horn of Africa (biological invasions, resource pressure, data scarcity). It proposes an innovative approach combining:
1. Precise measurements of GHG fluxes and carbon stocks.
2. Advanced modeling (Tier 2/3 + AI) to predict the impact of pastoral practices.
3. Integration of the WEFE Nexus for sustainable resource management.
4. Involvement of local stakeholders (herders, institutions) for actionable research.
Project originality:
- First study of this scale in the Horn of Africa.
- Systemic approach (ecology + climate + social + policy).
- Potential for transposition to other arid regions.
Expected impacts:
- Scientific: Advances in understanding carbon-GHG dynamics in arid environments.
- Societal: Concrete solutions for herders and decision-makers (e.g., carbon sequestration policies).
- Policy: Contribution to national and international climate goals (SDGs, Paris Agreement).


Objectif 1 : Quantifier et modéliser les flux de gaz à effet de serre (GES) dans les écosystèmes pastoraux arides de Djibouti
Contexte :
Les inventaires nationaux de GES à Djibouti utilisent actuellement des méthodes Tier 1 (facteurs d'émission par défaut du GIEC), peu adaptées aux spécificités locales (manque de données d'activité et de facteurs d'émission propres au pays). Ce projet vise à améliorer la précision des estimations en passant à des méthodes Tier 2 (facteurs d'émission nationaux) ou Tier 3 (données locales spécifiques).
Sous-objectifs :
-Mesurer les flux de GES (CO, CH, NO) à haute résolution spatiale et temporelle dans des sites pilotes (pâturages, enclos à bétail, points d'eau, gradients de pâturage) à l'aide de chambres à flux selon des transects pour évaluer la variabilité spatiale.
-Identifier les sources et puits de carbone : comparer les émissions entre zones dominées par des arbustes invasifs (Prosopis juliflora) et des prairies ouvertes, et analyser l'impact des pratiques pastorales (mobilité saisonnière, gestion des enclos) sur les flux.
-Modéliser les dynamiques carbone/eau : utiliser des modèles de végétation dynamiques et des outils d'IA (réseaux de neurones) pour prédire l'évolution des flux de GES en fonction des pratiques, et intégrer les résultats à l'échelle régionale (Corne de l'Afrique) via des collaborations avec l'Université de Haramaya (Éthiopie).

Objectif 2 : Évaluer le potentiel de séquestration du carbone dans les sols et la végétation
Contexte :
Les écosystèmes arides de Djibouti manquent de données de référence sur les stocks de carbone (sols et végétation). Pourtant, les pâturages pourraient jouer un rôle clé dans l'atténuation du changement climatique via la séquestration.
Sous-objectifs :
-Caractériser les stocks de carbone : mesurer la matière organique des sols (SOM), le carbone organique (SOC), et la biomasse végétale dans différents types de paysages (zones arbustives vs. prairies), et évaluer l'impact de la dégradation des sols (érosion, perte de fertilité) et de l'encroûtement par les arbustes sur la séquestration. Ces travaux pourront être réalisés en partenariat avec l'ILRI (International Livestock Research Insitute) d'Abbis-Abeba (Ethiopie) et de Nairobi (Kenya) spécialistes de ces mesures en Afrique de l'Est.
-Identifier les leviers pour augmenter la séquestration : étudier le rôle des pratiques de gestion durable (ex. rotation des pâturages, restauration des zones dégradées), et analyser l'influence des espèces végétales natives (vs. invasives) sur le stockage du carbone.
-Proposer des stratégies de restauration : développer des solutions fondées sur la nature (ex. agroforesterie pastorale, réhabilitation des pâturages) pour améliorer la résilience des écosystèmes.

Objectif 3 : Adopter une approche intégrée (Nexus WEFE) pour analyser les interdépendances
Contexte :
Le projet utilise le cadre WEFE (Water-Energy-Food-Ecosystems Nexus) pour aborder les défis de manière holistique, en tenant compte des liens entre ressources et services écosystémiques.
Sous-objectifs :
-Eau : optimiser la gestion des points d'eau et des bassins versants pour réduire la pression sur les ressources, et étudier l'impact de l'irrigation et de l'approvisionnement en eau des villes sur les écosystèmes pastoraux.
-Énergie : réduire la dépendance au bois-énergie (cause majeure de déforestation) via des alternatives durables (ex. biogaz à partir de déjections animales).
-Alimentation : assurer la sécurité alimentaire des communautés pastorales en améliorant la productivité des pâturages et du bétail.
-Écosystèmes : préserver la biodiversité (espèces végétales natives, pollinisateurs) et les services écosystémiques (fertilité des sols, cycle des nutriments).

Objectif 4 : Proposer des solutions pour une transition vers un pastoralisme intelligent face au climat
Contexte :
Les communautés pastorales de Djibouti sont vulnérables aux chocs climatiques (sécheresses, variabilité des précipitations) et aux pressions anthropiques (surpâturage, surexploitation des ressources). Le projet vise à co-construire des solutions adaptatives avec les acteurs locaux.
Sous-objectifs :
-Analyser les pratiques pastorales actuelles : enquêtes sur la mobilité saisonnière, la gestion des troupeaux, et l'utilisation des ressources (eau, pâturages, bois-énergie) ; évaluation de l'impact de ces pratiques sur la santé des écosystèmes (ex. pression sur la strate herbacée) et les émissions de GES.
-Co-concevoir des solutions avec les pasteurs : réduire les émissions en optimisant la gestion des enclos (réduction des émissions de CH), et en recyclant les effluents d'élevage ; améliorer la résilience en sécurisant la mobilité saisonnière des troupeaux, promouvoir des alternatives au bois-énergie (ex. biogaz, énergies renouvelables).
-Renforcer la sécurité alimentaire : lier la productivité du bétail à la gestion durable des pâturages, et intégrer les besoins nutritionnels des communautés dans les stratégies de gestion.

Objectif 5 : Générer un impact sociétal et politique
Contexte :
Le projet vise à renforcer les capacités locales et à informer les politiques publiques pour une gestion durable des écosystèmes arides.
Sous-objectifs :
-Renforcement des capacités : former les communautés pastorales aux techniques de gestion durable (ex. rotation des pâturages, séquestration du carbone), et sensibiliser aux mécanismes de financement climatique (ex. crédits carbone).
-Appui aux institutions : collaborer avec le Ministère de l'Agriculture de Djibouti pour élaborer des politiques climatiques adaptées (ex. incitations pour la séquestration du carbone) et produire des notes politiques (policy briefs) pour les décideurs.

Objectif transversal : Innover méthodologiquement
Approches clés :
-Sciences participatives : Impliquer les pasteurs dans la collecte de données (ex. suivi de la couverture végétale) et la co-conception de solutions.
-Interdisciplinarité : Combiner climatologie, écologie, sciences animales, et sciences sociales pour une analyse globale.
-Outils technologiques : modélisation dynamique (ex. modèles de végétation + IA pour prédire les flux de carbone) et télédétection (satellites, drones) pour le suivi des écosystèmes à grande échelle.

En résumé :
Cette thèse combine recherche fondamentale (mesures, modélisation) et recherche appliquée (solutions pour les communautés) pour répondre aux défis climatiques, écologiques et socio-économiques des écosystèmes arides de Djibouti, tout en s'inscrivant dans une démarche participative et interdisciplinaire.

Objective 1: Quantify and Model Greenhouse Gas (GHG) Fluxes in Arid Pastoral Ecosystems of Djibouti
Context:
National GHG inventories in Djibouti currently rely on Tier 1 methods (IPCC default emission factors), which are poorly suited to local specificities due to a lack of activity data and country-specific emission factors. This project aims to improve estimation accuracy by transitioning to Tier 2 (national emission factors) or Tier 3 (local, high-resolution data) methods.
Sub-objectives:
- Measure GHG fluxes (CO, CH, NO) at high spatial and temporal resolution in pilot sites (grazing lands, livestock enclosures, water points, grazing gradients) using flux chambers along transects to assess spatial variability.
- Identify carbon sources and sinks: Compare emissions between areas dominated by invasive shrubs (Prosopis juliflora) and open grasslands, and analyze the impact of pastoral practices (seasonal mobility, enclosure management) on fluxes.
- Model carbon/water dynamics: Use dynamic vegetation models and AI tools (neural networks) to predict GHG flux evolution based on practices, and upscale results to the regional level (Horn of Africa) in collaboration with Haramaya University (Ethiopia).

Objective 2: Assess Carbon Sequestration Potential in Soils and Vegetation
Context:
Arid ecosystems in Djibouti lack baseline data on carbon stocks (soils and vegetation). Yet, pastures could play a key role in climate change mitigation through sequestration.
Sub-objectives:
- Characterize carbon stocks: Measure soil organic matter (SOM), soil organic carbon (SOC), and plant biomass across landscape types (shrub-dominated vs. grassland areas), and evaluate the impact of soil degradation (erosion, fertility loss) and shrub encroachment on sequestration. This work will be conducted in partnership with ILRI (International Livestock Research Institute) in Addis Ababa and Nairobi, specialists in such measurements in East Africa.
- Identify leverage points for enhanced sequestration: Study the role of sustainable management practices (e.g., rotational grazing, restoration of degraded areas) and analyze the influence of native vs. invasive plant species on carbon storage.
- Propose restoration strategies: Develop nature-based solutions (e.g., agro-pastoral forestry, pasture rehabilitation) to improve ecosystem resilience.

Objective 3: Adopt an Integrated (WEFE Nexus) Approach to Analyze Interdependencies
Context:
The project uses the Water-Energy-Food-Ecosystems (WEFE) Nexus framework to address challenges holistically, accounting for links between resources and ecosystem services.
Sub-objectives:
- Water: Optimize the management of water points and watersheds to reduce resource pressure, and study the impact of irrigation and urban water supply on pastoral ecosystems.
- Energy: Reduce dependence on fuelwood (a major driver of deforestation) through sustainable alternatives (e.g., biogas from animal waste).
- Food: Ensure food security for pastoral communities by improving pasture and livestock productivity.
- Ecosystems: Preserve biodiversity (native plant species, pollinators) and ecosystem services (soil fertility, nutrient cycling).

Objective 4: Propose Solutions for a Climate-Smart Pastoralism Transition
Context:
Pastoral communities in Djibouti are vulnerable to climate shocks (droughts, precipitation variability) and anthropogenic pressures (overgrazing, resource overexploitation). The project aims to co-develop adaptive solutions with local stakeholders.
Sub-objectives:
- Analyze current pastoral practices: Conduct surveys on seasonal mobility, herd management, and resource use (water, pastures, fuelwood); assess the impact of these practices on ecosystem health (e.g., pressure on herbaceous layers) and GHG emissions.
- Co-design solutions with herders: Reduce emissions by optimizing enclosure management (CH reduction) and recycling livestock effluents; improve resilience by securing seasonal herd mobility and promoting alternatives to fuelwood (e.g., biogas, renewable energy).
- Strengthen food security: Link livestock productivity to sustainable pasture management, and integrate nutritional needs of communities into management strategies.

Objective 5: Generate Societal and Policy Impact
Context:
The project aims to strengthen local capacities and inform public policies for the sustainable management of arid ecosystems.
Sub-objectives:
- Capacity building: Train pastoral communities in sustainable management techniques (e.g., rotational grazing, carbon sequestration) and raise awareness of climate finance mechanisms (e.g., carbon credits).
- Institutional support: Collaborate with Djibouti's Ministry of Agriculture to develop tailored climate policies (e.g., incentives for carbon sequestration) and produce policy briefs for decision-makers.

Cross-Cutting Objective: Methodological Innovation
Key Approaches:
- Participatory science: Involve herders in data collection (e.g., vegetation cover monitoring) and co-design of solutions.
- Interdisciplinarity: Combine climatology, ecology, animal science, and social sciences for a comprehensive analysis.
- Technological tools: Use dynamic modeling (e.g., vegetation models + AI to predict carbon fluxes) and remote sensing (satellites, drones) for large-scale ecosystem monitoring.

Summary:
This PhD combines fundamental research (measurements, modeling) and applied research (community solutions) to address the climatic, ecological, and socio-economic challenges of Djibouti's arid ecosystems, while adopting a participatory and interdisciplinary approach.
La méthodologie repose sur une approche mixte combinant recherche de terrain, modélisation, outils d'IA, et sciences participatives. Elle est organisée en 4 phases : collecte de données, analyse, modélisation, et validation/co-conception.

Le projet repose tout d'abord sur une collecte de données de terrain (in situ) afin d'obtenir des données locales et précises sur les flux de GES, les stocks de carbone, et les pratiques pastorales. Ces données seront complétées par des données secondaires (statistiques sur le pastoralisme, données satellites couverture végétale, NDVI...).

Les données seront ensuite traitées par analyse descriptive (moyennes, écarts-types, et tests de normalité et analyse de variance (ANOVA). Une analyse multivariée avec ACP sera conduite pour identifier les variables clés influençant les flux de GES et des régressions multiples seront pratiquées pour modéliser les relations entre pratiques pastorales et flux de GES et entre caractéristiques des sols (ex. SOM) et stocks de carbone. Les données de flux de GES et de stocks de carbone seront interpolées spatialement (krigeage) pour la cartographie, la superposition de couches (végétation, sols, pratiques pastorales) permettant d'identifier les zones critiques (ex. points chauds d'émissions).

La modélisation dynamique de la végétation pourra être conduite avec les modèles LPJ-GUESS et/ou DayCent. Une fois calibrés, les modèles seront utilisés pour tester des scénarios de gestion des pratiques agricoles, de réhabilitation des zones dégradées (ex. suppression de Prosopis) et des scénarios climatiques pour évaluer l'impact du changement climatique sur les flux de GES et la séquestration.
L'IA (Réseaux de neurones (ex. Random Forest) sera utilisés pour faire le changement d'échelle afin de faire la prédiction de flux de GES à partir de données climatiques, de couverture végétale, et de pratiques pastorales, et d'extrapoler les résultats à l'échelle de la Corne de l'Afrique.

La science participative impliquera les pasteurs dans la collecte de données (déplacements saisonniers des troupeaux) et dans l'élaboration des pratiques durables (ex. rotation des pâturages, gestion de l'eau) avec des présentations des résultats préliminaires aux pasteurs pour ajustement.
Des entretiens semi-directifs auront lieu avec les décideurs (Ministère de l'Agriculture, ONGs) pour élaborer une analyse SWOT (Forces, Faiblesses, Opportunités, Menaces) pour évaluer les politiques existantes (ex. subventions pour la séquestration du carbone). Des recommandations pour les institutions djiboutiennes pourront être faites sous forme de policy briefs.

The methodology relies on a mixed approach combining field research, modeling, AI tools, and participatory science. It is organized into 4 phases: data collection, analysis, modeling, and validation/co-design.
The project begins with in-situ field data collection to obtain precise local data on:
- GHG fluxes.
- Carbon stocks.
- Pastoral practices.
This data will be supplemented with secondary data (pastoralism statistics, satellite data on vegetation cover, NDVI, etc.).
Data Analysis
- Descriptive analysis: Means, standard deviations, normality tests (Shapiro-Wilk), and analysis of variance (ANOVA).
- Multivariate analysis: Principal Component Analysis (PCA) to identify key variables influencing GHG fluxes.
- Multiple regressions: To model relationships between:
o Pastoral practices and GHG fluxes.
o Soil characteristics (e.g., SOM) and carbon stocks.
- Spatial interpolation: Kriging for mapping GHG fluxes and carbon stocks.
- Layer overlay: Vegetation, soils, and pastoral practices to identify critical areas (e.g., emission hotspots).
Dynamic Modeling
- Vegetation dynamics will be modeled using LPJ-GUESS and/or DayCent.
- Once calibrated, models will test scenarios for:
o Pasture management practices.
o Rehabilitation of degraded areas (e.g., Prosopis removal).
o Climate scenarios to assess the impact of climate change on GHG fluxes and sequestration.
AI and Upscaling
- Machine learning (e.g., Random Forest) will be used to:
o Predict GHG fluxes from climatic, vegetation cover, and pastoral practice data.
o Extrapolate results to the Horn of Africa scale.
Participatory Science
- Herders will be involved in:
o Data collection (e.g., seasonal herd movements).
o Co-design of sustainable practices (e.g., rotational grazing, water management).
- Preliminary results will be presented to herders for feedback and adjustment.
Stakeholder Engagement
- Semi-structured interviews with decision-makers (Ministry of Agriculture, NGOs) to conduct a SWOT analysis (Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats) of existing policies (e.g., subsidies for carbon sequestration).
- Policy recommendations for Djiboutian institutions in the form of policy briefs.