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Flux et bilan de carbone en forêt tropicale humide guyanaise Le dispositif « Guyaflux » B. Burban (INRA Kourou) D. Bonal (INRA Nancy) Séminaire organisé par le projet CARPAGG « le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013 » 1

Le dispositif Guyaflux

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1/10/13 - Séminaire Carpagg, Cirad, Guyane

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Page 1: Le dispositif Guyaflux

Flux et bilan de carbone en forêt tropicale humide guyanaise

Le dispositif « Guyaflux »

B. Burban (INRA Kourou)

D. Bonal (INRA Nancy)

Séminaire organisé par le projet CARPAGG « le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013 »

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Page 2: Le dispositif Guyaflux

• Evaluer les ECHANGES (flux) de CO2 entre l’écosystème forestier tropical humide et l’atmosphère

• Etudier les VARIATIONS de ces échanges dans le temps et faire des BILANS annuels

• Comprendre L’INFLUENCE du CLIMAT (pluie, sécheresse, rayonnement solaire, température) sur les flux et le fonctionnement des différents compartiments de l’écosystème (sol, tronc, feuilles)

Objectifs

2 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Les objectifs scientifiques du dispositif Guyaflux sont les suivants …
Page 3: Le dispositif Guyaflux

Transfert de masse ou d’énergie par turbulence

respiration brute

photosynthèse brute

h = 57 m

RAPPEL Mesure des flux de CO2 et H2O échangés entre l’écosystème et l’atmosphère par la Méthode des Corrélations Turbulentes

Installation de capteurs au-dessus de la forêt (57 m)

Intégration des flux sur une surface de forêt de 50-100 ha

3 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Je vous rappelle : Pour mesurer les flux entre l’écosystème et l’atmosphère (qui représentent la photosynthèse et la respiration de l’écosystème), nous utilisons la méthode des corrélations turbulentes, qui est basée sur les transferts de masse et d’énergie par les turbulences et le vent. Cette méthode consiste à mesurer la concentration en CO2 dans l’air et la vitesse verticale du vent. Pour cela, nous devons installer des capteurs au-dessus de la forêt
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Installation expérimentale Guyaflux

mise en place en 2003 - 55 m de haut

http://www.ecofog.gf/guyaflux

Dispositif intégré dans des réseaux nationaux et internationaux :

4 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Le dispositif Gx a été installé en 2003. Ce dispositif pérenne fonctionne continuellement depuis, et est intégré dans des réseaux nationaux ou internationaux. Les données enregistrées sont intégrées dans des bases de données disponibles aux chercheurs du monde entier.
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Installation expérimentale Guyaflux

Vue des capteurs au sommet de la Tour

5 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Page 6: Le dispositif Guyaflux

6 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Vue sur la forêt depuis le sommet de la tour
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Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Variations journalières

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

165.0 165.3 165.5 165.8 166.0 166.3 166.5 166.8 167.0

0

500

1000

1500

2000NEERayonnement solaire

Nuit Jour Jour Phot

osyn

thès

e ne

tte

Resp

iratio

n ne

tte

1 point bleu ou jaune représente 30-min

Fortes variations journalières des flux de CO2

7 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Comment se font les échanges de CO2 au cours d’une journée ? Je vous présente ici en jaune les variations du rayonnement solaire (montrer sur le graph !) et en bleu le flux net de CO2 (NEE) (montrer sur le graph !) au cours de 2 journées. Chaque point est la valeur moyenne enregistrée sur 30 min. Le rayonnement en jaune est nul de nuit (!!). Nous voyons qu’au cours de la nuit, la forêt dégage du CO2 vers l’atmosphère (montrer sur le graph !) (Les points bleus sont positifs = NEE > 0) : C’est normal, elle respire ! De jour, le flux net est négatif (montrer sur le graph !), ce qui signifie que la forêt absorbe plus de CO2 qu’elle n’en rejette => Il y a toujours de la respiration, mais l’absorption de CO2 par la photosynthèse des feuilles est plus forte que la respiration. Conclusion : Nous observons donc de fortes variations de ces flux au cours de la journée, en lien avec le rayonnement solaire
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Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Variations saisonnières

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0 50 100 150 200 250 300 350

Time

Flux

de

C

-

NEEO (mol CO2 m-2 jour-1)

Fortes variations saisonnières des échanges nets de CO2

La forêt stocke du CO2 essentiellement en saison sèche (fort rayonnement, malgré l’influence négative de la sécheresse) et rejette du CO2 en saison des pluies (faible rayonnement => la respiration devient plus forte que la photosynthèse de jour)

Puits

de

C So

urce

de

C

1 point correspond à la somme des flux nets de NEE sur 10 jours 8

Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Nous nous intéressons maintenant aux variations des flux de CO2 au cours de l’année, et à l’influence des saisons. Sur ce graphique, les couleurs bleues en haut montrent les périodes de saisons des pluies (montrer sur le graph !), et les périodes en jaune les saisons sèches (montrer sur le graph !). Les points bleus correspondent à la somme des flux nets de CO2 que nous avons enregistrés. Quand les valeurs sont positives (montrer sur le graph !), cela signifie que la forêt rejette plus de CO2 vers l’atmosphère qu’elle n’en absorbe. Quand ces valeurs sont négatives (montrer sur le graph !), cela signifie que la forêt est un puits de CO2 sur cette période. Nous observons que la forêt à Guyaflux montre une alternance de périodes au cours de l’année où elle est une source et un puits (montrer sur le graph !). De plus, nous pouvons noter que les périodes de source correspondent aux saison des pluies, et les périodes de puits aux saisons sèches. Nous avons montré que le rayonnement solaire est le facteur principal qui contrôle ces bilans : quand il est faible en saison des pluies, la respiration est plus forte que la photosynthèse et la forêt dégage du CO2; Quand le soleil est fort, la forêt absorbe plus de CO2 par photosynthèse que la respiration , et la sécheresse influe plus fortement la respiration que la photosynthèse Année représentative.
Page 9: Le dispositif Guyaflux

La forêt de Paracou est un puits de carbone de l’ordre de 1.6 ± 0.5 tC ha-1 an-1

Faible variabilité inter-annuelle

Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Bilan annuel

respiration

Photosynthèse

1.6 ± 0.5 tC ha-1 an-1

9 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Ce dispositif nous permet également de calculer un bilan des flux de CO2 sur une période qui nous intéresse. Par exemple, (Faire afficher le chiffre) le bilan calculé sur une année, depuis l’installation en 2003, montre que la forêt autour de Guyaflux absorbe environ 1.6 tonnes de carbone par hectare et par an. Cela signifie que cet écosystème STOCKE un peu de Carbone chaque année. Nous avons montré par ailleurs que le bilan des années est assez semblables (Faire afficher le chiffre) : La faible variabilité de ce bilan peut être expliqué par la relative stabilité du climat en Guyane, même si les saisons sont très marquées.
Page 10: Le dispositif Guyaflux

10 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Bilan 2004 - 2006

1 point vert ou orange ou bleu représente la somme des échanges sur 1 jour

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

2004

2005

2006

Cum

ul d

e Ca

rbon

e da

ns l’é

cosy

stèm

e tC

ha-1

an-1

Page 11: Le dispositif Guyaflux

Dans la biomasse aérienne ?

Dans la biomasse souterraine ?

Guyafor

respiration

Photosynthèse

Dans le sol ? (matière organique non-décomposée)

Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Où va ce carbone ?

11 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
Le CO2 peut être stocké aussi dans le sol (matière organique non-décomposée) (montrer sur le graphique), ou la biomasse souterraine (racines) (montrer sur le graphique), mais nous n’avons pas d’informations précises pour l’instant
Page 12: Le dispositif Guyaflux

Evolution de la biomasse aérienne à Paracou de 1984 à 2007 dans 6 parcelles

310

320

330

340

350

360

370

380

1984 1986 1988 1990 1992 1994 1997 2001 2005

Biom

asse

aér

ienn

e vi

vant

e (T

)

Bilan tC ha-1an-1

P6

P15 P14 P13

P11

P1

+ 1,55 [0,95; 1,98]

+ 0,50 [-0,18; 0,96]

+ 1,52 [0,62; 2,15] + 0,76 [-0,56; 1,31]

+ 0,34 [-0,44; 0,77]

- 0,38 [-1,68; 0,37]

Rutishauser et al. 2010

Les flux de CO2 dans l’écosystème forestier Où va ce carbone ?

5 parcelles sur 6 montrent un bilan positif depuis 1984, cad un stockage de CO2 dans la biomasse aérienne (le bilan moyen est de 0.7tC ha-1 an-1)

-> Cohérent avec les résultats de la tour à flux 12

Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Présentateur
Commentaires de présentation
A partir des inventaires forestiers effectués depuis 1984 à Paracou, à proximité de Guyaflux, nous voyons que 5 parcelles sur 6 montrent un bilan positif depuis 1984, cad un stockage de CO2 dans la biomasse aérienne. Ce stockage est de l’ordre de grandeur 0.8 tonnes de C par hectare et par an, ce qui est tout à fait cohérent avec le stockage global de 1.6 tc ha-1 an-1 de la tour
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Perspectives

• Comparaison des variations saisonnières des flux de CO2 et des bilans annuels avec ceux d’autres forêts Amazoniennes (Brésil, Costa Rica)

• Modélisation de ces flux afin de simuler l’influence des changements climatiques sur le rôle des forêts tropicales humides dans le puits de carbone biosphérique

• Confrontation des bilans avec ceux des prairies et modélisation pour comprendre les conséquences en termes de flux de C de la transformation des forêts en prairies

13 Le carbone en forêt et en prairies issues de déforestation en Guyane, 1° octobre 2013

Page 14: Le dispositif Guyaflux

Merci de votre attention

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