Facteurs contrôlant l'évolution de la végétation à long terme : de l'Holocène au futur

Factors controlling long-term vegetation change: from the Holocene to the future

• Auteur / Autrice : Isabeau Bertrix
• Direction : Didier Roche, Hisashi Sato
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/04/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de l'environnement d'Île-de-France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Modélisation du Climat (CLIM)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines

Mots clés

Mots clés libres

Climat

Végétation

Modélisation

Holocene

Futur

Anthropocène

Climate

Vegetation

Modelisation

Holocene

Future

Antropocene

Résumé

Démêler les impacts respectifs de l'activité humaine et du changement climatique naturel sur la couverture végétale de l'Holocène -- afin de mieux comprendre son évolution future -- est de combiner la reconstruction de la couverture végétale (pollens), la modélisation des processus et les scénarios futurs de l'impact humain. Plusieurs études récentes de l'évolution climatique de l'Holocène (12 kyrs BP à aujourd'hui) incluant l'évolution naturelle de la végétation ont montré que l'évolution des impacts humains sur les paysages européens suit une tendance attendue d'anthropisation de 6 kyrs BP à aujourd'hui. Cependant, l'évolution de la végétation à plus long terme (au-delà de 6 kyrs) ainsi que l'évolution dans des zones bioclimatiques spécifiques montrent un modèle plus complexe qui nécessite une étude plus approfondie. Cela pourrait potentiellement conduire à une meilleure compréhension de l'impact humain avant la révolution agricole ainsi que les potentiels de restauration à long terme (plusieurs milliers d'années). Les modèles dynamiques globaux de végétation (DGVM) actuels se concentrent principalement sur les processus opérant à l'échelle du siècle. Des processus tels que la migration ou le développement du sol sont rarement ou jamais pris en compte. Sur les latitudes moyennes telles que la zone européenne, le passage d'un climat glaciaire à un climat interglaciaire peut nécessiter plus qu'une simple succession végétale pour expliquer l'évolution vue des reconstitutions polliniques. Dans ce projet, nous proposons d'évaluer et d'inclure des facteurs à long terme pour l'évolution de la végétation à l'échelle de temps millénaire. Pour ce faire, nous prévoyons les étapes générales suivantes : 1-/ Évaluation des résultats d'un modèle de végétation dans une simulation transitoire des derniers douze mille ans 2-/ En fonction des résultats de 1-/, analyse des éventuels facteurs à long terme autres que le climat affectant l'évolution de la végétation à l'échelle du millénaire (migration des types de végétation ?, évolution des sols, etc.). Implémentation des mécanismes pertinents dans le modèle de végétation choisi. 3-/ Simulation de l'impact des mécanismes implémentés en 2-/ sous différents scénarios climatiques depuis 15 000 ans dans le passé jusqu'à 15 000 ans dans le futur.

Disentangling the relative impacts of human activity and natural climate change on the vegetation cover over the Holocene in the view of better understanding its future evolution is best done as a combination of vegetation cover reconstruction (pollens), process modeling and future scenarios of human impact. Modeling studies of the Holocene (12 kyrs BP to present) climate change including natural vegetation evolution at high resolution over Europe (Zapolska et al., 2022, submitted ; Zapolska et al., in prep.) showed that the evolution of human impacts on European landscapes is following an expected trend of anthropisation from 6 kyrs BP to present. However, the longer term vegetation evolution (beyond 6 kyrs) as well as the evolution in specific bioclimatic areas shows a more complex pattern that needs further investigation. Similar studies (e.g. Dallmeyer et al., 2022) at a global scale show that such issues on the early Holocene vegetation cover are not limited to Europe but are a feature of the current interglacial long-term vegetation evolution that need further investigation. This could potentially lead to a better understanding of the human impact before the agricultural revolution but also revise our understanding of the vegetation evolution in a future re-wilding context. Current Dynamic Global Vegetation Models (DGVMs) mostly focus on processes operating on the century timescales (e.g. Sato et al., 2022). Processes such as migration or soil development are rarely or never taken into account (Neilson et al., 2005), but are expected to have a significant impact. On mid-latitudes such as the European area, the shift from a glacial climate to an interglacial climate may require more than simple vegetation succession to explain the evolution seen pollen reconstructions. In this project, we propose to evaluate and include long-term factors for vegetation evolution at the millenial timescale into climate simulations of the European area. In order to do so, we plan the following general milestones : 1-/ Evaluation of the transient climate – vegetation results obtained in the Ph.D. thesis of A. Zapolska (VU Amsterdam) through the use of a different dynamical vegetation model. This step is required in order to investigate the inter-model spread of Holocene vegetation dynamics. 2-/ Depending on the results of 1-/, analysis of possible long-term factors other than climate affecting the vegetation evolution at millenial timescale (migration of vegetation types ?, soil development, etc.). Relevant mechanisms will be investigated in idealized point based simulations with the ORCHIDEE model that includes advanced mechanisms that are relevant to the issues highlighted here above (cf. Vuichard et al., 2019). Critical mechanisms will be backported into the simpler DGVM used in Zapolska et al., sub. or the model chosen in step 1-/, 3-/ Simulation of the impact of the mechanisms implemented in 2-/ under different climatic scenarios from 15,000 years in the past up to 15,000 years in the future.