Carbon fluxes along the European land-to-ocean continuum estimated by models and observations - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Carbon fluxes along the European land-to-ocean continuum estimated by models and observations

Les flux de carbone le long du continuum terre-océan européen par modèles et observations

Résumé

Since the industrial revolution, emissions of carbon dioxide (CO2) due to human activities have drastically increased carbon concentration in the atmosphere, perturbing the natural cycle of carbon (C). Oceans and the land biosphere have seen their C stocks increase. In order to better understand the dynamics of those sinks, it is essential to understand the link between them, the inland waters. In my thesis, I used three different methods to improve our understanding if the C dynamics in the European inland waters, with a focus on the fate of dissolved organic C (DOC) in the river network. First I applied a land surface model at the European scale to estimate and study the spatio-temporal variability of DOC leaching from land to rivers. I estimated that around 14 TgC per year are leached into the European river network, about 0.6% of the net primary production (NPP). I observed an important spatio-temporal variability with a maximum during winter and minimum in summer with the exception of nordic region where the maximum occurs in spring after the snow melt. Mes results showed that the fraction of NPP that is leached as DOC in the river primarly depends on the runoff and drainage while temperature only plays a secondary role. Secondly, I sampled the Meuse in order to study the biodegradability of DOC in the river. I estiamted a half-life time around 10 days, value inferior to the calculated water residence time in the Meuse, meaning that most of the DOC will be degraded before reaching the sea. Thirdly, based on literature, I built a C budget for European inland waters at the country scale in order to evaluate the import and export of C through border via rivers. I estimated that over Europe around 2.3 m-2 per year an-1 are imported and 4.4 gC m-2 per year exported leading to a net river C balance (RNCB) of 2.1 gC m-2 per year. With the exception of the Netherlands, Portugal, Estonia and Ukraine, all countries have a positive RNCB meani ng that the export more C than they import. I compared the RNCB against other components of the national C budget and against a other lateral flux of C between countries, the emissions related to wood and crop harvest trades. I showed that for some countries, the RNCB can be around the same order of magnitudes as harvest trades and thus should be included in national budget.
Depuis la révolution industrielle, les émissions de dioxyde de carbone (CO2) vers l’atmosphère dues à l’activité humaine ont fortement augmentées, perturbant le cycle naturel du carbone (C). Les océans et l’écosystème terrestre ont vu leur stock en C augmenter. Afin de mieux comprendre la dynamique de ces puits, il est essentiel de s’intéresser au lien antre le puits terrestre et les océans, c’est-à-dire les eaux continentales. Dans ma thèse, j’ai utilisé trois méthodes différentes afin d’améliorer notre compréhension de la dynamique du C dans le réseau hydrographique Européen et avec un focus sur le C organique dissous (COD). Tout d’abord, j’ai appliqué un modèle du système terre à l’échelle Européenne pour estimer et étudier la variabilité spatio-temporelle du transfert du C des terres jusqu’aux rivières. J’ai estimé qu’en moyenne environ 14.3 TgC par an sont transférés des terres vers le système hydrographique Européen, ce qui représente envrion 0.6% de la productivité primaire nette (NPP). J’ai observé également une importante variabilité spatio-temporelle avec un maximum en hiver et un minimum en été sauf dans les régions nordiques où le maximum a lieu au printemps lors de la fonte des neiges. Mes résultats montrent que la fraction de NPP transférée en tant que COD vers les rivières est principalement contrôlé par le ruissellement et le drainage. Ensuite, j’ai effectué des campagnes d’échantillonnage sur la Meuse afin d’étudier la biodégradation du COD. J’ai estimé un temps de demi-vie à environ 10 jours, valeur inférieure au temps de résidence de l’eau de la Meuse estimé sur tout le bassin à 24 jours, ce qui signifie que la majorité du COD aura été décomposé avant d’atteindre l’estuaire. Et finalement, sur base de la littérature, j’ai construit un budget C pour les eaux continentales pour chaque pays Européen pour évalue les imports et exports de C à travers les frontières via les rivières. J’ai estimé que sur toute l’Europe en m oyenne environ 2.3 gC m-2 an-1 sont importés et 4.4 gC m-2 an-1 sont exportés entraînant un bilan net de C dans les rivières (RNCB) de 2.1 gC m-2 an-1. A l’exception des Pays-Bas, du Portugal, de l’Estonie et de l’Ukraine, tous les pays ont un RNCB positif, ils exportent plus de C qu’ils n’en importent. J’ai comparé le RNCB avec d’autres composants du budget national de C et ainsi qu’avec un autre flux latéral de C d’un pays vers un autre, les émissions liées aux échanges de récoltes de bois et d’agriculture. J’ai montré que certains pays le RNCB est du même ordre de grandeur que les échanges de récoltes et devraient donc être inclus dans les budget nationaux de C.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03978596 , version 1 (08-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03978596 , version 1

Citer

Céline Gommet. Carbon fluxes along the European land-to-ocean continuum estimated by models and observations. Environment and Society. Université Paris-Saclay; Université libre de Bruxelles (1970-..), 2022. English. ⟨NNT : 2022UPASJ004⟩. ⟨tel-03978596⟩
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