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Méthodes d’évaluation du bilan de carbone forestier

Méthodes d’évaluation du bilan de carbone forestier. Nicolas Delpierre Ecophysiologie végétale, L.E.S.E. Université Paris Sud nicolas.delpierre@u-psud.fr Bât. 362 RdC, bureau 21. Septembre 2013. Stage M1 EBE Avril-Mai 2014. Etude de la variabilité inter-arbre

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Presentation Transcript

  1. Méthodes d’évaluation du bilan de carbone forestier Nicolas Delpierre Ecophysiologie végétale, L.E.S.E. Université Paris Sud nicolas.delpierre@u-psud.fr Bât. 362 RdC, bureau 21 Septembre 2013

  2. Stage M1 EBE Avril-Mai 2014 Etude de la variabilité inter-arbre de la phénologie du feuillage des forêts tempérées nicolas.delpierre@u-psud.fr RENECOFOR

  3. Module METO Bilan C forestier Introduction Méthodes d’estimation BC TP analyse séries temporelles flux nets de C TP inventaire forestier (partie 1 : terrain) Respiration du sol, réserves carbonées TP inventaire forestier (partie 2 : calculs) septembre novembre janvier

  4. Changements globaux et accroissement de [CO2]atm IPCC, 2007

  5. Variabilité interannuelle de [CO2]atm données Mauna Loa (www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/)

  6. Variabilité interannuelle de [CO2]atm www.esrl.noaa.gov

  7. Cycle global du carbone Stocks : Gt C – Flux : Gt C/an Atmosphère 750 +7.5 +90 -118 +60 +58 -90 -2.5 -2.2 +1.5 Combustibles Fossiles 6000 ? Surface 1000 Océans Zones profondes 38000 Végétation 650 Sols 3200 Sédiments 50 000 000 ? Robert et Saugier, 2005 Le Quéré et al., 2009

  8. Localisation des réservoirs de carbone Sabine et al., 2004

  9. Bilan de carbone d’un écosystème forestier Respiration écosystémique Photosynthèse Respiration canopée et troncs Activité microbienne Respiration racinaire VOC CH4 Sol organique DOC Sol minéral

  10. Bilan de carbone d’un écosystème forestier Respiration écosystémique Photosynthèse PNE = PPB - Reco Sol organique Sol minéral

  11. Forêt tempérée PPB 1700 gC m-2 an-1 Reco 1100 gC m-2 an-1 Temps de résidence moyen 18 ans Malhi et al., 1999

  12. FLUXNET Monitoring the vegetation / atmosphere C exchanges Forest sites Non-forest sites More than 400 sites worldwide 55% forest sites

  13. Investigation du bilan de C forestier : Flux et Stocks PPB Reco, Coupes, feux… Stock ± D Stock

  14. Investigation du bilan de C forestier : Mesure des stocks PPB Reco, Coupes, feux… Stock • Etat instantané de la biomasse du peuplement (répétable : D stock) • Très bonne représentativité spatiale (échelle de la forêt : 104 m²) • Exprimé en gC / m²sol

  15. Investigation du bilan de C forestier : Mesure des stocks Biomasse Bois sur pied  Inventaire forestier (jeudi / vendredi) • Biomasse foliaire • Mesure de surface foliaire et masse surfacique Stocks gC/m²sol MOS  dosage et densité Biomasse racinaire  excavation…

  16. Investigation du bilan de C forestier : Mesure des flux PPB Reco, Coupes, feux… Stock ± D Stock • Etat instantané des échanges avec l’atmosphère • Représentativité restreinte (organe à 102 m²) • Exprimé en gC / m²sol / seconde

  17. Investigation du bilan de C forestier : Mesure des flux Compartiments Feuilles Sol Tronc Photosynthèse foliaire (A) Respiration (Rtronc) Respiration (Rsol) Exprimé en gC / m²organe / seconde

  18. Investigation du bilan de C forestier : Mesure des flux Compartiments Feuilles Sol Tronc Photosynthèse foliaire (A) Respiration (Rtronc) Respiration (Rsol) Exprimé en gC / m²organe / seconde Méthode intégrative : Eddy covariance (gC/m²sol/seconde)

  19. Anémomètre Sonique (mesures u, v, w) Analyseur de gaz à infra-rouges (mesures c, q) http://max2.ese.u-psud.fr/SiteBarbeau/index.html

  20. - + h [CO2] Méthodologie Covariance des turbulences eddy covariance

  21. Eddy covariance données haute fréquence 1er juin 2013 – 10:30 (TU) Forêt de Barbeau

  22. Eddy covariance données haute fréquence 1er juin 2005 – 10:30 (TU) Forêt de Barbeau

  23. puits Saison de végétation PNE = PPB - R source Bilans annuels de CO2 Mesures semi-horaires Année 2005 flux mesurés flux simulés

  24. Courbe de réponse à la lumière mois d’août

  25. Pmax Pmax-Rn -Rn Courbe de réponse à la lumière mois d’août a

  26. Méthodologie Covariance des turbulences eddy covariance • Application Travaux Pratiques • Bilan annuel de C d’une hêtraie • Réponse de la PNE au rayonnement incident

  27. Rappels Ajustement d’un modèle linéaire

  28. Rappels Ajustement d’un modèle linéaire

  29. Rappels Ajustement d’un modèle linéaire

  30. Rappels Ajustement d’un modèle linéaire On cherche à minimiser la somme des carrés des erreurs => Annuler la dérivée de la fonction SCE

  31. Compléments

  32. es ea Tr Ta Rappels Humidité relative Déficit de pression de vapeur d’eau

  33. Mesures de flux Analyseurs de gaz à infra-rouges (IRGA) Spectres de transmittance Dioxyde de carbone Vapeur d’eau 100 100 50 50 0 0 Longueur d’onde (micromètres) Longueur d’onde (micromètres) 2.59 µm 4.26 µm

  34. Méthodologie Respiration du sol soil chambers CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Infra-Red Gas Analyser CO2

  35. Méthodologie Respiration du sol soil chambers IRGA Rsol : µmol/m²/s Ci : µmol/m3 t : s V : m3 A : m² h d

  36. Ct Ct’ C0 t0 t Méthodologie Respiration du sol

  37. Méthodologie Respiration du sol Ct C0 t0 t

  38. Méthodologie Respiration du sol • Application Travaux Pratiques • Influence de la température et de l’humidité sur la respiration du sol

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