Cycle du carbone des forêts et des cultures d Île-de-France simulé par le modèle ORCHIDEE: Présentation du projet

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1 Cycle du carbone des forêts et des cultures d Île-de-France simulé par le modèle ORCHIDEE: Présentation du projet Guerric le Maire R2DS Post-doc au LSCE, CEA-CNRS Saclay Séminaire PIREN-Seine, 24 nov. 2006

2 Post-doc au LSCE avec Philippe Ciais, financement Région Ile-de-France, réseau R2D2 Projet : «Scientifique» : 1. Amélioration du modèle de bilan carboné ORCHIDEE (croissance des forêts tempérées et gestion sylvicole) 2. Simulations des flux de carbone à une échelle intermédiaire et peu étudiée (~100km), validation sur de nombreuses données différentes, échelle compatible avec la télédétection à haute résolution spatiale 3. Tests des changements d échelle, effets relatifs sur le bilan de carbone régional des chgts climatiques, urbanisation, occupation des sols, pratiques culturales, pollution, «Politique»: 1. Financement Île-de-France : carte des flux et stock de CO2 2. Comparaison avec les émissions anthropiques 3. Impact des politiques menées sur les émissions

3 La région Île-de-France Forêts : 23 %, avec des grands massifs, feuillus et résineux Cultures : 50 % Variabilité climatique Source : Atlas rural et agricole de l Île-de-France (Iaurif-Driaf 2004)

4 Comment simuler le bilan de carbone de la région? Paramètres d entrée, données cartographiques résolutions d origine (fine) 1 couche SIG par paramètre Simulations par pixel avec ORCHIDEE météo végétation sols Mise à la résolution souhaitée Paramètres d entrée Mesures : statistiques inventaires mesures sur sites télédétection Comparaisons Sorties par pixel flux de carbones et croissances stocks de carbone (végétation et sols bilans hydriques

5 Le modèle ORCHIDEE Forçage météo SECHIBA Énergie, cycle de l eau & photosynthèse t = 1 h ORCHIDEE Eau du sol, T de surface, GPP LAI, rugosité, albedo Végétation prescrite P, T, RH, Rayt, vent, CO2 Types fonctionnels de végétation (PFT et CFT) STOMATE Cycle du carbone, végétation et sol t = 1 j Coniferes tempérés Feuillus tempérés C3 hiver C3 été C4 été Flux de chaleur, de CO2, etc. Sorties Développements faits ou en cours - Couplage avec les modèles STICS et PASIM - Cycle de l azote - Routage de l eau - Croissance des forêts et gestion sylvicole

6 Le modèle ORCHIDEE Pas de temps 30 à 1 heure - Bilan énergétique: - Flux de chaleur sensible - Flux de chaleur latent * Transpiration * Évaporation du sol nu et feuilles * Sublimation - Rayonnement net - Température du sol et de surface - Photosynthèse - Routage de l eau Pas de temps 1 à 5 jours - Phénologie - Respiration - Allocation des assimilas vers les 8 compartiments de biomasse - Mortalité - Modèle de décomposition du carbone dans la litière et le sol CENTURY Biomass(npts, npft, npart)

7 Types de simulations : Simulation classique «libre» 1 carte d occupation des sols 1 carte de RU Spinup = mise à l équilibre sur une année Ex : 1948 Prise en compte variabilité du climat, augmentation CO2 Ex : Simulations Ex : Simulation classique «contrainte» 1 carte d occupation des sols par X année 1 carte de RU Spinup = mise à l équilibre sur une année Prise en compte variabilité du climat, augmentation CO2 simulations Cultures Simulation avec croissance des forêts Date de la dernière coupe 1 carte d occupation des sols 1 carte de RU Prise en compte variabilité du climat, augmentation CO2, type de gestion sylvicole simulations Forêts

8 Couches SIG des paramètres d entrée (/!\ idées uniquement ) : Météo : T, P, Rayt, VPD, Vent, Press données Météo France existantes à haute résolution mais inaccessibles données simulations REMO utilisées dans Carboeurope à 0.25, journalier, de 1948 à 2005 corrections avec des données mesurées sur sites (Fontainebleau, NCDC, etc.) données PIREN-Seine Végétation : cartographie précise pour affecter un % de pft (et type de culture) à chaque pixel carte d occupation des sols très précise (ex : ECOMOS 2000 de l IAURIF) type de culture : recensements agricoles, comment prendre en compte la variabilité interannuelle? classification par télédétection (images LANDSAT) autres infos : LAI max avec LANDSAT, phénologie avec MODIS Sols : réserve utile à partir de cartes de textures informations sur le drainage paramètres du routages de l eau (bassins versants, pente)

9 Source : IFN

10 Source : Agreste 2000

11 Source : INRA Infosol

12 Validation des simulations : Comparaison avec les inventaires forestiers ONF et IFN, surtout sur la forêt de Fontainebleau (mesures et simulations CASTANEA), mais également par petite région forestière. Comparaison avec les données de rendement agricole moyen ou spatialisé Comparaison avec des mesures de flux sur sites (Fontainebleau, ) LAI ou phénologie avec les données MODIS Hydrique, PIREN-Seine

13 Paramètres spatialisés à partir d inventaires Réserve utile (mm) No data < >200 Biomasse initiale (gc/m²) No data < > Kilomètres Kilomètres

14 Simulations CASTANEA Flux net de carbone (gc m-2 an-1) Croissance du bois (gc m-2 an-1) No data No data Kilometers Kilometers

15 Autres simulations (à long terme ) : changements de résolution des simulations climat passé et futur pratiques culturales et changements d occupation des sols : cultures, forêts (tempête 99), urbanisation pollution (ozone, dépôts azotés) années particulières : 1999, 2003, 2005 tests d autres estimations comme MODIS

16 Source : Agreste, IAURIF

17 Source : Diren, Draf, Dre, Iaurif IDF