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Université Paris Saclay (2018)

Modélisation des interactions entre sécheresses et nutriment dans la forêt et étude de leur impact sur la productivité et la mortalité des arbres.

Yao Yitong

Titre : Modélisation des interactions entre sécheresses et nutriment dans la forêt et étude de leur impact sur la productivité et la mortalité des arbres.

Auteur : Yao Yitong

Université : Université Paris Saclay

Discipline : Surfaces continentales

Sous la direction de : Nicolas Viovy et de Philippe Ciais.

Résumé partiel
Les forêts jouent un rôle clé dans l’atténuation du changement climatique en absorbant jusqu’à un quart des émissions anthropiques de CO2 chaque année. Le stockage du carbone forestier est cependant vulnérable aux fortes sécheresses et autres perturbations induites par le climat, et à la carence en nutriments dans le sol, entraînant une limitation de la productivité de l’écosystème. Sur le court terme les sécheresses et carences en nutriment affectent le stockage du carbone par une baisse de la productivité. Mais à plus long terme ce type de phénomènes peut conduire à une mortalité accrue de la forêt avec un relargage possible du carbone vers l’atmosphère. Or l’ensemble de ces processus, pourtant fondamentaux pour comprendre l’évolution du cycle du carbone continental, sont encore très mal connu et modélisés. Pour cette thèse, nous chercherons à comprendre l’effet des sécheresses récentes et des événements extrêmes induits par le climat sur la mortalité des forêts, à partir d’un nouvel ensemble de données globales sur les interactions entre la sécheresse et la disponibilité des nutriments. Le travail se basera sur le modèle d’écosystème global ORCHIDEE. Le modèle ORCHIDEE est capable aujourd’hui de prendre en compte les limitations d’azote (N) et de phosphore (P) sur la croissance et la minéralisation des matières organiques du sol. Mais les interactions entre cycle des nutriments et sécheresse sont encore mal pris en compte. Un premier objectif de la thèse sera donc de développer et paramétrer ces processus dans ORCHIDEE. Ce travail se basera sur un ensemble unique de données de flux et stocks de carbone observé sur une plantation d’eucalyptus au Brésil pour laquelle plus de 10 ans de mesures du bilan des nutriments ont été mesurés et sur des sites forestiers où l’exclusion pluviométrique artificielle a été appliquée depuis plusieurs années, dans les tropiques et les régions tempérées. Ce travail sera réalisé en collaboration avec Dr Sara Vicca à l’Université d’Anvers et N Delpierre à l’ESE. On étudiera en particulier les changements de l’allocation des assimilats des plantes et des rapports stœchiométriques entre nutriments de la plante et du sol pendant les sécheresses. La encore on se basera sur les mesures disponibles montrant en particulier une augmentation des ratios N : P des plantes ce qui suggère que P deviendra un nutriment plus limitant en forêt en cas d’accroissement des sécheresses. Une fois ce travail d’amélioration de l ‘impact couplé sécheresse/nutriment réalisé, la deuxième partie de la thèse sera axée sur l’amélioration de la représentation de la mortalité des arbres liée à la fois avec la mortalité induite par la sécheresse basée sur la défaillance hydraulique et et la mortalité liée à l’épuisement des réserves de carbohydrates. Après avoir développé une paramétrisation semi-mécaniste de la mortalité des arbres, le résultat du modèle sera comparé à un nouveau jeu de données sur la mortalité des forêts compilé par T Hickler de l’Université Goethe de Francfort. Ce travail se place dans le cadre de l’institut de convergence CLAND et plus précisément dans le cadre de l’axe consacré à l’optimisation de la gestion forestière sous contrainte climatique (RL 2.3) .La thèse sera cofinancée par l’institut de convergence. Les forêts jouent un rôle clé dans l’atténuation du changement climatique en absorbant jusqu’à un quart des émissions anthropiques de CO2 chaque année. Le stockage du carbone forestier est cependant vulnérable aux fortes sécheresses et autres perturbations induites par le climat, et à la carence en nutriments dans le sol, entraînant une limitation de la productivité de l’écosystème. Pour cette thèse, nous cherchons à comprendre l’effet des sécheresses récentes et des événements extrêmes induits par le climat sur la mortalité des forêts, à partir d’un nouvel ensemble de données globales et des interactions entre la sécheresse et la disponibilité des nutriments. Pour ce faire, le modèle d’écosystème global ORCHIDEE capable de prendre en compte les limitations d’azote (N) et de phosphore (P) sur la croissance et la minéralisation des matières organiques du sol sera développé et paramétré pour modéliser la réponse des forêts aux flux et stocks de carbone observés sur une plantation d’eucalyptus au Brésil pour laquelle plus de 10 ans de mesure du bilan des nutriments a été mesuré et sur des sites forestiers où l’exclusion pluviométrique artificielle a été appliquée depuis plusieurs années, dans les tropiques

En préparation depuis le : 30-09-2018

Source : Theses.fr

Page publiée le 10 novembre 2019