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Impacts of drought on biomass and carbon fluxes in the Amazon rainforest / Yitong Yao (2022)  

Public Titre : Impacts of drought on biomass and carbon fluxes in the Amazon rainforest : a modeling approach Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Yitong Yao, Auteur ; Nicolas Viovy, Directeur de thèse ; Philippe Ciais, Directeur de thèse ; Emilie Joetzjer, Directeur de thèse Editeur : Bures-sur-Yvette : Université Paris-Saclay Année de publication : 2022 Importance : 300 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie These de doctorat de l’université Paris-Saclay, spécialité Surfaces continentales Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] Amazonie [Termes IGN] arbre mort [Termes IGN] biomasse forestière [Termes IGN] changement climatique [Termes IGN] distribution spatiale [Termes IGN] dynamique de la végétation [Termes IGN] forêt tropicale [Termes IGN] modèle de simulation [Termes IGN] placette d'échantillonnage [Termes IGN] puits de carbone [Termes IGN] sécheresse [Termes IGN] stress hydrique [Vedettes matières IGN] Végétation et changement climatique Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Les sécheresses ont eu un impact récurrent sur les forêts tropicales amazoniennes, amenuisant la capacité de puits de carbone de la biomasse forestière. La plupart des modèles globaux de surface terrestre utilisés pour les évaluations du budget mondial du carbone et les projections climatiques futures, n'intègrent pas la mortalité des arbres induite par la sécheresse. Leurs prévisions de la dynamique de la biomasse sont donc sujettes à de grandes incertitudes. Les faiblesses des modèles globaux sont liés à : (1) l’absence de la représentation explicite du transport hydraulique; (2) le manque d'équations basées sur les processus à travers la description de la façon dont une altération du système de transport hydraulique des arbres conduit à la mortalité ; (3) le manque de représentation de la mortalité à travers les tailles des arbres. Tout d'abord, j'ai implémenté une architecture hydraulique mécaniste qui a été conçue par E. Joetzjer, et un module de mortalité des arbres que j'ai conçu dans l'ORCHIDEE-CAN-NHA. Notre modèle a produit des taux annuels de mortalité des arbres comparables à ceux observés et a capturé la dynamique de la biomasse. Ce travail fournit une base pour des recherches ultérieures sur l'assimilation des données d'observation expérimentales afin de paramétrer la mortalité des arbres induite par la défaillance hydraulique. Deuxièmement, j'ai appliqué ORCHIDEE-CAN-NHA sur la forêt tropicale intacte de l'Amazonie. Le modèle a reproduit la sensibilité à la sécheresse de la croissance et de la mortalité de la biomasse aérienne (AGB) observée sur des réseaux de placettes d'inventaire forestier dans les forêts intactes d'Amazonie pour les deux récentes méga-sécheresses de 2005 et 2010. Dans le modèle, même si le changement climatique, avec des sécheresses devenant plus sévères, a eu tendance à intensifier la mortalité des arbres, l'augmentation de la concentration de CO2 a contribué à atténuer la perte de carbone due à la mortalité en supprimant la transpiration. Enfin, j'ai utilisé le modèle ORCHIDEE-CAN-NHA afin de simuler le futur du stockage du carbone dans la biomasse en Amazonie. La plupart des modèles climatiques (ISIMIP-2) projettent néanmoins de manière cohérente une tendance plus sèche dans le nord-est de l'Amazonie. La simulation forcée par le modèle climatique HadGEM dans le scénario RCP8.5 montre un assèchement plus prononcé dans l'est et le nord-est de l'Amazonie, avec un point d'intersection où le puits de carbone se transforme en source de carbone dans le bouclier guyanais et le centre-est de l'Amazonie, au milieu du 21e siècle. Cette étude permet de prédire l'évolution future de la dynamique de la biomasse de la forêt amazonienne avec un modèle amélioré basé sur les processus, capable de reproduire la mortalité induite par le changement climatique. Dans les sections conclusion et perspectives, des développements futurs et des priorités de recherche sont proposés, qui amélioreraient la fiabilité et les performances du modèle basé sur les processus présentés dans cette thèse, permettant de mieux capturer les mécanismes qui contrôlent l'évolution de la dynamique de la biomasse forestière face à des risques de sécheresse plus fréquents. Note de contenu : 1. General Introduction 1.1 The state of Amazon rainforest 1.2 The starting point for this PhD project 1.3 The drivers and occurrence of tree mortality 1.4 Mechanisms related to tree mortality 1.5 The performance of process-based models in simulating plant hydraulics 1.6 Simulating tree mortality 1.7 The past drought effects on forest biomass dynamics 1.8 The effect of elevated CO2 during drought 1.9 The future forest biomass carbon dynamics in Amazonian rainforest 1.10 The aim and research questions of this PhD project 2. Spatial distribution of tropical soil heterotrophic respiration and the climatic driver on its inter-annual variability 3. Forest fluxes and mortality response to drought: model description (ORCHIDEE-CAN-NHA) and evaluation at the Caxiuanã drought experiment 4. How drought events during the last Century have impacted biomass carbon in Amazonian rainforests 5. Future drought-induced tree mortality risk in Amazon rainforests 6. Conclusions and perspectives Numéro de notice : 26947 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Surfaces continentales : Paris-Saclay : 2022 Organisme de stage : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement LSCE nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 14/11/2022 En ligne : https://theses.hal.science/tel-03850701/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102210