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Carbo-IDF : flux de carbone en Ile-de-France, les forêts absorbent-elles le CO2 émis par les franciliens ?

Coordination : CIAIS Philippe - CEA

Objectifs scientifiques

L’objectif du projet est de mieux simuler les flux et les stocks de carbone dans les écosystèmes forestiers à différentes échelles. En effet, les forêts sont une composante essentielle du cycle du carbone terrestre de part leurs surfaces et leurs temps de vie qui permet un stockage du carbone dans la biomasse végétale et dans les sols.

Les modèles actuels de bilan carbonés, en particuliers les modèles globaux comme le modèle Orchidée utilisé par l’IPSL, simulent le bilan carboné des forêts de manière relativement simple. En effet, ces modèles ne prennent pas en compte les effets de la gestion sylvicole, bien que ceux-ci soient importants à nos latitudes.

Ce projet a donc pour objectifs de :

  • Tester le modèle Orchidée dans sa version d’origine dans différentes conditions bioclimatiques (exemple de l’Europe). Il sera dresser les atouts et les faiblesses du modèle ;
  • Créer et implémenter un module de gestion sylvicole et de mortalité des forêts gérées ;
  • Tester ce modèle à différentes échelles, en particulier à l’échelle de la région Ile-de-France et de l’Europe ;

Problématique

Plusieurs problématiques découlent de ces différents objectifs. Tout d’abord la question du test du modèle Orchidée sur les écosystèmes forestiers est posée.
Pour y répondre, les équipes compareront les sorties du modèle à des mesures. Le réseau de mesures de tour à flux CARBOEUROPE est un candidat idéal pour ces validations : des mesures de flux de carbone, d’eau et d’énergie sont réalisées sur plusieurs dizaines de forêts à travers l’Europe, et représentent une diversité d’écosystèmes et de météorologies associées, allant des forêts méditerranéennes aux forêts boréales. Certains de ces sites mesurent les flux en continus depuis plus de dix ans et permettent une analyse approfondie du déterminisme de la variabilité inter-annuelle des flux et de sa représentation par les modèles.

D’autre part, la gestion sylvicole doit être intégrée dans le modèle Orchidée afin d’assurer une meilleure simulations des stocks de carbone, des exportations, des cycles forestiers, de l’historique des parcelles. Ce module doit être implémenté dans un cadre semi-empirique permettant d’obtenir des simulations réalistes tout en conservant un aspect prédictif pouvant être utilisé par exemple dans le cadre des changements climatiques.

La problématique principale de ce type de simulations est la notion d’échelles : les modèles de gestion sylvicole existants fonctionnent à l’échelle d’un peuplement forestier (quelques hectares), alors que le modèle Orchidée a une maille de plusieurs kilomètres. Le module « sylviculture » de Orchidée devra donc fonctionner en simulations par classes d’âges, une classe d’âge pouvant être représentée par un peuplement moyen.
La validation de ce nouveau module doit donc être réalisée à différentes échelles :

  • à l’échelle du site, le modèle doit être capable de représenter correctement les flux et les stocks de carbone sur quelques années ;
  • à l’échelle de la région (par exemple l’Ile-de-France), les simulations seront comparées à des inventaires forestiers spatialement localisés pour valider précisément les croissances sur des périodes plus longues ;
  • à l’échelle de la France ou de l’Europe, les simulations doivent être en accord avec les statistiques régionales.

Une telle validation « multi-échelle » est un atout pour les utilisations futures du modèle.

Attendus

Ce projet assurera la :

  • prise en main du modèle Orchidée à travers différents projets ;
  • validation du modèle pour la photosynthèse brute, comparaison à d’autres modèles globaux, collaboration au sein du projet CARBOEUROPE (6eme PCRD) ;
  • approfondissement du point 2/ par une analyse détaillée des déterminants de la variabilité temporelle des flux de carbone à l’échelle de l’Europe ;
  • création d’un module de gestion sylvicole pour une classe d’age ;
  • utilisation de ce module pour des simulations par classes d’age ;
  • validation du modèle à différentes échelles : site / région / France-Europe.

Equipes et partenaires

  • LMD (Laboratoire de Météorologie Dynamique) ;
  • ESE (Ecologie, Systématique, Evolution), Université Paris 11 (UMR 8079) ;
  • INRA UMR Environnement et Grandes Cultures ; UMR Bioemco.