Demande de renouvellement (2007-2010) - Cesbio

- Quels sont les effets de la variabilité climatique sur le fonctionnement des écosystèmes sahéliens ?- Quelle est l’évolution à long terme qui se dessine dans le contexte du changement global et del’expansion démographique ?- Quel est le rôle du Sahel dans le système climatique global et en particulier sur le système demousson qui affecte l’Afrique de l’ouest dans son ensemble ?3. Thèmes identifiésPour tenter de répondre aux questions précédentes, 3 thèmes de recherche ont été identifiés :- Analyse multi-échelles du fonctionnement de l’écosystème sahélien- Evolution à Long Terme du Sahel- Interactions Surface – Atmosphère3.1. Analyse multi-échelles du fonctionnement de l’écosystème sahélienLes objectifs principaux sont (a) de mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle desprocessus qui déterminent les flux et les stocks d'eau et leur couplage avec les cycles du carbone, del’eau et de l’azote, (b) d'utiliser les connaissances et les mesures de ces processus pour tester etaméliorer les modèles existants, (c) de renseigner ces modèles de l’échelle locale à méso-échelle aumoyen de bases de données préexistantes et de la télédétection. Il s'agit donc dans une première étaped'adopter une approche "stationnelle" avec un double objectif :- améliorer notre connaissance des couplages entre les différents processus du système sol-plante(cycles du carbone, de l'eau et de l’azote) et ce, à différents pas de temps (depuis la journée àla décennie) pour finalement intégrer ces connaissances dans les modèles de processusfonctionnant à l'échelle locale.- obtenir des mesures indépendantes permettant de paramétrer, d'une part, et de valider lesmodèles développés, d'autre part.Pour atteindre ces objectifs, des études de processus axées sur la paramétrisation et la validationde modèles existants sont réalisées, suivies d'une approche de modélisation ayant pour but dereprésenter les différentes échelles d'hétérogénéité et leurs impacts sur les flux de matières.1) Etudes de processus sur le terrain : Ces études ont deux buts : a) lever les points bloquants dela modélisation : par exemple, les réponses photosynthétiques des principaux groupes fonctionnels, lesliens entre phénologie et cycle de l'eau, les liens entre les mécanismes d'émission et les communautésmicrobiennes, les déterminants des flux de CO2 et des émissions de NOx, le rôle des dépôtsatmosphériques, etc. Ces études sont indispensables pour comprendre les processus, leur couplage -l'accent est mis sur des instrumentations coordonnées et colocalisées - et pour assurer unemodélisation rigoureuse. b) le deuxième objectif est de fournir des bases de paramétrisation et devalidation pour tous les modèles impliqués. En complément des études de processus, des campagnesde mesures sont donc menées afin de fournir les paramètres nécessaires à l’initialisation des modèlesde fonctionnement des surfaces (par exemple : caractéristiques du sol, dynamique et profondeurracinaires des herbacées et ligneux, …).2) Modélisation multi-échelles : Il s’agissait d’évaluer ici, dans un premier temps, l’importance dela structure spatiale et de la redistribution d'eau sur les flux et le fonctionnement des végétaux, à l’aidede simulations réalisées avec un modèle 3D du fonctionnement couplé végétation/sol (collaborationENS). Dans un deuxième temps, ces simulations devaient être comparées aux sorties d’un modèle 1Ddédiés au passage à l'échelle régionale (modèle mécaniste de végétation, STEP). En raison du retardpris dans le déploiement des stations de mesures de flux H2O et CO2, et donc de l’absence de donnéesde validation, ces simulations se sont pour l’instant focalisées sur l’analyse de la variabilité spatialedes flux de surface (H2O, CO2) à l’aide du modèle couplé ‘STEP-SETHYS’ et de sa spatialisationaprès assimilation de données satellitaires multispectrales sur le site du Gourma malien. Nos efforts se166