Développement d'un modèle forestier générique simulant les flux et les stocks de carbonne et d'eau dans le cadre des changements climatiques

Abstract

Un modèle simulant les flux et les stocks de CO2 et H2O est décrit, paramétré, validé et amélioré à l échelle de la parcelle forestière et l extension spatiale à l échelle de la région est entreprise. L effet sur les flux simulés de l incertitude sur les paramètres d entrées est estimé. Chaque processus implémenté dans le modèle est ensuite évalué séparémment. Puis, le modèle est adapté à différents types d écosystèmes forestiers et validé de l heure à la décénnie par comparaison à des flux nets de carbone et a des croissances de bois mesurés. Pour améliorer le couplage eau carbone et la réponse de la photosynthèse au rayonnement, la résistance mésophyllienne au trajet du CO2 entre les stomates et les chloroplastes est implémentée. Pour améliorer la simulation de la croissance aérienne du bois, un modèle d allocation est développé pour les espèces décidues en utilisant deux sortes de contraintes fonctionnelles : l homéostasie de la quantité de réserves carbonées et les contraintes hydrauliques. Deux modules, l un simulant le LAI à partir de la concentration en réserves et l autre simulant la masse surfacique des feuilles à partir du rayonnement global, sont aussi développés et validés. Ensuite, l effet sur les flux de l aggrégation spatiale des principaux paramètres d entrées variant spatialement, est quantifié à l aide d une étude de sensibilité et de trois cas d étude à trois échelles différentes (de 1 à 1000 ha). Enfin, à l échelle du massif forestier, une relation linéaire entre le LAI moyen et le logarithme de l écart type du NDVI mesuré par télédétection, est mise en evidence et les bases théoriques de cette relation sont étudiées.A model simulating CO2 and H2O stocks and fluxes is described, parameterised, validated and improved at forestry stand scale and up scaling to the region is set about. The effect on simulated fluxes of the uncertainty on key input parameters is estimated. Each process implemented in the model is then separately evaluated. After that, the model is adapted to various forest ecosystems and validated from hours to decals by comparison with carbon fluxes and wood growth measurements. To improve the carbon water coupling and the response of foliar photosynthesis to irradiance, the mésophylle resistance for CO2 flux between stomata and chloroplasts is incorporated in the photosynthesis model. To improve the aerial wood growth simulation, an allocation scheme is developed for deciduous trees using two kinds of functional constraints: the carbohydrates homeostasis and the hydraulic equilibrium. Two models, one simulating the Leaf Area Index from carbohydrates content, the other simulating the Leaf mass per Area from absorbed irradiance by leaves, are also developed and validated. After that, the spatial aggregation effect of the key input parameters, spatially varying, on the simulated fluxes, is quantified using a sensitivity analysis and three study cases at three different scales (from 1 ha to 1000 ha). Lastly, at regional scale, a linear relationship between the average LAI and the logarithm of the standard deviation of NDVI measured by remote sensing is highlighted and the theoretical basis of this relationship is studied.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF