Cycle du carbone dans un modèle de surface continentale : modélisation, validation et mise en oeuvre à l'échelle globale

The carbon cycle in a land surface model : modelling, validation and implementation at a global scale

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Gibelin
• Direction : Jean-Christophe Calvet, Nicolas Viovy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de la Terre. Modélisation de la biosphère terrestre
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

2000-....

Changements climatiques

Dioxyde de carbone

Bioclimatologie

Cycle du carbone

Mots clés libres

Cycle du carbone

Interactions surface continentale et atmosphère

Végétation

Modèle de surface continentale

Leaf Area Index

Echelle globale

Fluxnet

Validation

Changement climatique

Carbon cycle

Land surface – atmosphere interactions

Vegetation

Land surface model

Leaf Area Index

Global scale

Fluxnet

Validation

Climate change

Résumé

ISBA-A-gs est une option du modèle de surface continentale du CNRM, ISBA, qui simule les échanges de carbone entre la biosphère terrestre et l'atmosphère. Au cours de cette thèse, le modèle est utilisé pour la première fois à l'échelle globale en mode forcé. Plusieurs simulations globales sont réalisées pour évaluer la sensibilité des flux turbulents et du LAI à un doublement de CO2 et au changement climatique prévu pour la fin du XXIe siècle. Une nouvelle option du modèle, nommée ISBA-CC, est aussi développée afin de simuler de manière plus réaliste la respiration de l'écosystème, en distinguant la respiration autotrophe et la respiration hétérotrophe. La validation de la dynamique de la végétation et des flux de carbone échangés, à la fois à l'échelle globale à l'aide de données satellitaires, et à l'échelle locale sur 26 sites de mesure du réseau FLUXNET, montre que le modèle de surface est suffisamment réaliste pour être couplé à un modèle de circulation générale, afin de simuler les interactions entre la surface continentale, l'atmosphère et le cycle du carbone.

ISBA-A-gs is an option of the CNRM land surface model ISBA which allows for the simulation of carbon exchanges between the terrestrial biosphere and the atmosphere. The model was implemented for the first time at the global scale as a stand-alone model. Several global simulations were performed to assess the sensitivity of the turbulent fluxes and Leaf Area Index to a doubling of the CO2 atmospheric concentration, and to the climate change simulated by the end of the 21st century. In addition, a new option of ISBA, referred to as ISBA-CC, was developed in order to simulate a more detailed ecosystem respiration by separating the autotrophic respiration and the heterotrophic respiration. The vegetation dynamics and the carbon fluxes were validated at a global scale using satellite datasets, and at a local scale using data from 26 sites of the FLUXNET network. All these results show that the model is sufficiently realistic to be coupled with a general circulation model, in order to account for interactions between the terrestrial biosphere, the atmosphere and the carbon cycle.