Études relatives à l'impat de la végétation

Le modèle Big-Leaf

Les premiersmodèles du système sol-végétation développés sont souvent appelés mo-dèlesBig-leaf,arilsmodélisentlaanopéeommeuneseulegrossefeuille.Cesmodèles transposent les phénomènes onnus à l'éhelle de la feuille à l'éhelle du ouvert végétal danssonensemble.Lagure3.1bshématiseleprinipegénéraldefontionnementdees modèles.La prinipale nouveauté est la prise en ompteexpliite de l'évapotranspiration par la végétation. Le terme évapotranspiration n'est pas toujours employéave le même sens. Ii, l'évapotranspiration représentera la somme de la transpiration (eau du sol ex-traite par la végétation) et de l'évaporation du réservoir d'intereption (évaporation de l'eau présentesur lesfeuillesaprès la pluie).

La transpirationest alulée suivantla formule:

Tr =βρ^{qsat(Ts)−q(Ta)} ra+rs

(3.6)

Par rapport à l'équation 3.4, on ajoute don une résistane supplémentaire, appelée ré-sistane stomatiquers, qui représente la résistane du végétal à la transpiration.? (?) a proposé une paramétrisationde ette résistane de laforme:

où r_smin est la résistane stomatique minimale, PAR (photosyntheti ative radiation) est la partie du rayonnement solaire utilisable pour la photosynthèse, Ψ représente le stress hydrique subit par le végétal, δe représente la diérene de saturation entre la feuilleetl'airenvironnant,etTest latempératurede lafeuille.Cetteéquationpermetde prendre en ompte les prinipaux fateurs environnementaux qui ontrlent l'ouverture des stomatesetlaphotosynthèse.Larésistanestomatiqueminimaleest, elle,fontiondu type de plante onsidéré. Dans les modèles des années 1980 et 1990, l'inuene du CO2

n'étaitpaspriseen omptedanslesmodèlesde surfae,letermef(CO2)estainsisouvent gardé onstant.

Laformulationde l'évaporation de l'équation3.4 est onservée pour l'évaporationdu sol Es. En revanhe, des formulations plus élaborées du terme β que elle proposée par ? (?) sont utilisées. Ces modèles simulent aussi l'intereption des préipitations par le feuillage.Unepartiedes pluiesrestesur lefeuillageetn'atteintpas lesolavantd'être éva-porée(termeEi).L'évaporationdel'eauintereptéesuitaussilaformulationdel'équation 3.4 mais en prenant β = 1.

Une autre amélioration importante de la modélisation onerne la disponibilité en eau du sol. La profondeur des raines détermine la quantité d'eau disponible pour la transpiration.Lesolestainsidiviséenplusieursouhesavemodélisationdel'inltration entre lesouhes etdelatempératuredes diérentsréservoirs. Laplupartde esmodèles inluent égalementune paramétrisationde laneige et du gelde l'eau dans lesol.

?(?)ontmontréqueesnouveauxmodèlesamélioraientnotablementlasimulationdes uxensurfaeàl'éhellemensuelle.Lameilleurereprésentationphysiquedesphénomènes s'aompagne bien d'une amélioration des simulations. ? (?) montrent que la prise en omptede lavégétation améliorelasimulationde lamousson, en partiulierson intensité et larépartition des préipitations.

Études de sensibilité à la végétation

Ces nouveaux modèles sont plus réalistes mais ils néessitent de spéier un ertain nombre de paramètres qui dépendent du type de végétation. Le liste des paramètres à spéier dépend du modèle, mais on peut iter au moins l'albédo de la végétation, sa longueur de rugosité,son émissivité, sarésistane stomatique minimaleainsi que la pro-fondeur des raines (oule prolrainaire). Engénéral, quelques types de végétation sont dénis et l'on détermine les paramètres moyens pour haque type. Une artographie des typesdevégétationpermetensuited'obteniruneartographiedesparamètres.Cetteétape de déterminationdesparamètres aétéfailitée parledéveloppement desobservations

sa-Les premiers modèles de e type sont BATS (?) et SIB (?). Grâe à es nouveaux modèles, de nombreuses études de sensibilité du limat à la ouverture végétale ont pu être menées. La nouvelle formulation permet de modier de façon ohérente toutes les propriétés de la végétation plutt que de ne hanger qu'une seule aratéristique de la surfae ommeela était fait auparavant.

Denombreusesexpérienes dedéforestationontainsiétémenées(?;?;?;?;?;?).Dans es expérienes, la forêt tropiale est remplaée par de la prairie. Ces études montrent une rédution de l'évaporation sur la région déforestée ainsi qu'une augmentation de la températureen surfae.Laplupartd'entre ellessimulentune rédutiondes préipitations loales par diminution du reylage ontinental. ? (?) ont montré que es modiations du limatrégionalpeuvent avoirun impatsur lairulation généralepar l'intermédiaire des ellules de Hadley. ? (?), ? (?), ? (?) se sont plus spéiquement intéressés à la désertiation surle Sahelen simulantune diminutionde laouverturevégétaledanses régions.Ces études montrent aussi une rédution de l'évaporationet une diminutiondes préipitationsloales.

D'autres étudessesont intéressées àl'impatde laforêtboréaleauxhautes latitudes. Ainsi, ?(?) ont montré que le remplaement de la toundra par la forêt boréale entraîne un fort réhauement aux hautes latitudes en hiver en raison de l'eet masquant de la forêt sur la neige, et don d'une très forte rédution de l'albédo. Ils simulent aussi un réhauementenétéenraisond'unerétroationdesoéans:lefortréhauementhivernal induit une augmentation de température de l'oéan aux hautes latitudes, anomalie qui, du fait de l'inertie thermique des oéans, perdure jusqu'en été. Une autre étude (?) a montré que la végétation des hautes latitudes pouvait avoir joué un rle important de rétroation positive durant l'holoène : le réhauement induit par la modiation de l'orbite terrestre pourrait avoir été largement amplié par l'extension vers le nord de la forêt boréale provoquée par e réhauement. Ces études ont bien montré la forte interativitédu système ouplésurfae-atmosphère.

Cespremières étudesontsouventproédéàdeshangementradiauxdelaouverture végétale. Des études plus réentes ontproédé à des hangementsde ouverture végétale plus réalistes. Ainsi plusieurs études ont analysé l'impat des modiations de la distri-butionde la végétation survenues auours des derniers sièles (?;?; ?), es hangements étantmajoritairementdus àl'utilisationdes sols.?(?)montrentquelarédutiondu ou-vert végétalaunimpatopposéauprintempseten étédanslesrégionsméditerranéennes. Au printemps,une végétation plus dense favorise l'évaporation et provoque un refroidis-sement.Leréservoird'eauétant plusrapidementvidé,lavégétation subitensuiteun plus fort stress hydrique au milieu de l'été, qui se traduit par une forte rédution de l'év apo-rationetune augmentation des températures. ?(?) réalisent lemêmetypede simulation

de peu dense à dense. Ces résultats quelque peu ontrastés montrent que les han-gements de végétation induisent des hangements de plusieurs paramètres qui peuvent avoirdeseets opposés. Laombinaisonnon-linéairede eseets peutainsi expliquerque les diérents modèles simulent des impats diérents. ? (?) et ? (?) ont réalisé e type d'étude en global. Ils montrent que les hangements survenus sous les tropiques ont un impat opposé à eux survenus aux moyennes latitudes, et qu'il n'y a pas d'impat en moyenne globale.En revanhe, de tels hangementsde végétation peuvent aussi modier la irulation et engendrer des perturbations sur d'autres régions que elles diretement onernées par les hangementsde végétation.

Danslaplupartde es études, lesartesde végétation utiliséespour représenter la vé-gétation des derniers sièles étaient des artes dites de végétation potentielle. Ces artes sont produites par des modèles de végétation à l'équilibre(?), qui sont basés sur le prin-ipe de la orrespondane entre les zones de végétation et le limat. Ils évaluent ainsi le type de végétation qui serait en plae si le système limat-végétation était en équilibre. Toutefois, mêmesans l'ationde l'homme,ettevisionest erronée ar lavégétationsubit des perturbationsd'originenaturelle(feux,maladies,parasites,...).Cetteapprohe,sielle peutêtreutiliséeen première approximationpour évaluerlavégétation dessièles passés, est peu utile pour les simulationsdu futur. Vule rythme quasi-exponentiel de l'augmen-tationde laonentrationen GHGsetduhangementlimatiqueassoié, leXXI

`eme

sièle est pluttune phasede transitionpour laquellel'approhe àl'équilibreest peu adéquate.