Perfectionnement du modèle CaB : paramétrisation de la résistance stomatique en relation avec la photosynthèse

Auteur.e.s

Florence Curie et Agnes Ducharne

Université

UMR Sisyphe, UPMC / CNRS

Le modèle CaB (Koster et al., 2000; Ducharne et al., 2000; Ducharne et al., 2001) décrit sur des bases physiques les flux d’eau et d’énergie entre le sol, la végétation et l’atmosphère (modèle de type SVAT pour Soil-Végétation-Atmosphère Transfers). Il permet donc de simuler la réponse de l’hydrologie continentale aux conditions climatiques et à leurs changements. Il est tout particulièrement adapté pour étudier l’impact du changement climatique simulé par les modèles de circulation générale (MCG) puisqu’il a été développé pour être couplé à un MCG (variables atmosphériques compatibles). Le modèle CaB est ainsi utilisé pour évaluer l’influence du changement climatique sur le fonctionnement hydrologique du bassin de la Seine, dans le cadre du programme PIREN-Seine et du programme GICC (Gestion et Impact du Changement Climatique) du Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable. Comme tous les modèles de type SVAT, CaB donne un rôle direct à la végétation dans la détermination des bilans d’eau et d’énergie de la surface. La transpiration dépend ainsi de la résistance de la canopée (résistance stomatique intégrée sur l’épaisseur du couvert), qui augmente face aux stress environnementaux. Cette résistance n’est cependant pas liée à la photosynthèse, alors que les échanges gazeux d’eau et de CO2 sont couplés au niveau des stomates (e.g. Ball, 1988). Or la photosynthèse est sensible à de nombreux facteurs, incluant la température et la pression partielle en CO2 de l’atmosphère, qui augmentent à cause des émissions de gaz à effet de serre par l’homme. Ceci a motivé le développement dans les modèles SVAT de paramétrisations permettant de relier la résistance de la canopée, et donc la transpiration et les bilans d’eau, à la photosynthèse (e.g Sellers et al., 1996 ; Calvet et Soussana, 2001). Ces paramétrisations permettent aussi de différencier les graminées dites en C3 (les plus répandues sous nos latitudes comme le Blé et les prairies) de celles dites en C4 (comme le Maïs). En effet, ces deux types de graminées présentent des caractéristiques différentes en termes de photosynthèse et de transpiration. Jusqu’à présent, le Maïs ne pouvait pas être représenté par le modèle CaB, alors que sa proportion augmente dans le bassin de la Seine et qu’il est particulièrement intéressant à considérer dans le cadre des relations entre changement climatique et changements agricoles. L’objectif de ce travail est donc d’introduire dans le modèle CaB une nouvelle paramétrisation de la résistance de la canopée, récemment développée à la NASA (Sellers et al., 1996c), qui rende compte du couplage photosynthèse/transpiration et qui permette de distinguer les plantes en C3 et en C4 .

Agnes.Ducharne@ccr.jussieu.fr