Echanges sol-végétation-atmosphère de carbone-eau-azote dans une prairie alpine (col du Lautaret) : comparaison modèle – observations

Laboratoire de rattachement : IGE

Stage gratifié d’une durée de 5 à 6 mois

Encadrant : Didier Voisin (didier.voisin univ-grenoble-alpes.fr)

Téléphone : 0 456 520 999

Co-Encadrant : Arnaud Foulquier (LECA)

Mots clés : cycles biogéochimiques ; échanges atmosphère - écosystème

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote sont fortement perturbés par les activités anthropiques et interagissent de manière complexe entre eux, avec le cycle de l’eau et avec le climat. Les zones de montagnes sont très sensibles à ces perturbations. Les écosystèmes y sont adaptés à un régime nival susceptible de changer fortement (diminution du couvert neigeux et modification du régime hydrique). Ils sont aussi adaptés à des apports d’azote faibles. Or les activités anthropiques (combustions et usage d’engrais azotés) ont augmenté ces apports : dans les Alpes ils représentent aujourd’hui 10 kg ha-1 an-1 soit environ le double des apports constatés dans le Colorado, où ils ont des impacts visibles sur l’écosystème et son fonctionnement.

Prédire l’évolution des interactions biosphère/atmosphère nécessite : une compréhension fine des processus bio-physico-chimiques qui contrôlent les transferts d’eau, de carbone, d’azote et d’énergie à l’interface ; des modèles de zone critique représentant ces processus avec un niveau de détail suffisant ; des observations permettant l’évaluation de ces modèles.

L’IGE et le LECA sont engagés depuis quelques années dans une démarche d’observation des échanges atmosphère – sol au col du Lautaret : installation d’une tour à flux dans une prairie à fétuque paniculée, suivi isotopique des nitrate du dépôts à l’exutoire via le sol et les plantes, …

L’objectif du stage proposé est d’évaluer le modèle de surface CLM4.5 vis à vis des mesures existantes et en cours. Ce modèle intègre les couplages entre cycle du carbone, de l’eau et de l’azote au niveau de la description des traits physiologiques des plantes. Il sera alimenté par les forçages météorologiques enregistrés au Pré des Charmasses depuis 2016. Les dépôts atmosphériques nécessaires seront issus d’une modélisation régionale (MOCAGE). Le modèle sera d’abord évalué sur la croissance du couvert végétal par comparaison avec les mesures de NDVI disponibles sur site, et sur les flux de CO2 et de vapeur d’eau.
Dans un second temps, les Plant Functional Types présents dans CLM seront analysés au regard des résultats récemment obtenus sur l’assimilation des dépôts d’azote par les plantes endémiques du col (assimilation directe d’azote réactif atmosphérique en particulier). Des modifications de ces PFT seront proposées en conséquence et testées au regard des points d’évaluation précités

Pré-requis :
– formation en sciences de l’atmosphère ou du climat, en hydrologie, ou en écologie ;
– goût pour les problèmes pluridisciplinaires ;
– une certaine aisance numérique.