Pour conclure, l’objectif principal de ce mémoire était d’expliquer le fonctionnement interne du schéma de surface CLASS de manière détaillée. D’abord, l’influence des albédos et des transmissivités sur le rayonnement de courtes longueurs d’onde a été expliquée. La valeur des albédos et des transmissivités de la canopée augmente en fin de saison lorsque la canopée devient moins dense. Cela fait en sorte que le rayonnement au sol augmente alors que celui à la canopée diminue. Puis, l’influence des résistances au transfert de chaleur a été détaillée. La résistance de couche limite de la feuille ralentit les transferts de chaleur sensible et latente à la canopée durant le jour, mais n’a aucune influence la nuit. La résistance aérodynamique au transfert turbulent de chaleur est plus élevée le jour que la nuit. Elle influe sur le flux de chaleur sensible ainsi que sur le flux de chaleur latente à la canopée. La résistance de surface au transfert de chaleur est très élevée le jour et peu élevée la nuit. Elle agit sur les flux sensible et latent au sol lorsque ceux-ci vont de la surface vers l’air. La résistance stomatale est très grande la nuit. Elle a beaucoup d’influence sur le transfert de chaleur latente à la canopée durant le jour et n’agit pas sur les flux de chaleur sensible. Ensuite, le comportement de la température moyenne ainsi que celui de la teneur en eau dans les trois couches de sol ont été mis en relief. Pour les deux variables, on a observé de grandes fluctuations dans les première et deuxième couches de sol. Tandis que la troisième couche de sol a montré une réaction très lente aux précipitations et aux variations de température à la surface du sol. Les interactions présentées dans la section des résultats sont supportées d’explications théoriques très détaillées dans la section théorie.
Un deuxième objectif qu’avait ce projet était de reprogrammer CLASS dans le cadre d’un exercice de rétroconception. Le schéma de surface devait être codé dans un langage modifiable, plus compatible ainsi qu’accessible à une plus grande variété d’utilisateurs. Cet objectif a été atteint avec succès puisque l’équipe de recherche dispose maintenant d’une version python du schéma de surface CLASS qui fournit presque exactement les mêmes résultats que l’ancien code. Les résultats de la version python et de l’ancienne version ont été comparés et les sources d’erreur ont été expliquées. La version python est opérationnelle et
ouverte pour tirer profit de l’exploitation de CLASS à petite échelle dans l’élaboration d’un outil pour estimer la concentration des phosphates dans un sol agricole. Ou encore pour utiliser son bilan énergétique complet et coupler ce dernier à un modèle hydrologique. Il serait aussi pertinent d’évaluer la performance du calcul d’évapotranspiration de CLASS et de lui apporter des modifications - si nécessaire - à même la version python du code. Dans cet ordre d’idée, il serait intéressant d’adapter l’utilisation de CLASS à l’hydrologie de manière plus spécifique.
Bibliographie
Bartlett, P.A., 2004: « Report on the formulation of rb, the boundary-layer resistance », unpublished report, Meteorological Service of Canada, 19 p.
Bonan, G.B., 1996: « A land surface model (LSM version 1.0) for ecological, hydrological and atmospheric studies: technical description and user’s guide », NCAR TN- 417+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, 150 p.
Choudhury, B.J. and Idso, S.B., 1985: « An empirical model for stomatal resistance of field-grown wheat », Agric. For. Meteorol. 36, 65-82.
Clapp, R.B., and Hornberger, G.M., 1978: « Empirical equations for some soil hydraulic properties », Water Resour. Res. 14, 601-604.
Deardorff, J.W., 1972: « Parameterization of the planetary boundary layer for use in general circulation models », Mon. Wea. Rev. 100, 93-106.
Dickinson, R.E., 1983: « Land-surface processes and climate-surface albedos and energy balance », in Advances in Geophysics, 25, 305-353.
Fisher, M.J., Charles-Edwards, D.A. and Ludlow, M.M., 1981: « An analysis of the effects of repeated short-term water deficits on stomatal conductance to carbon dioxide and leaf photosynthesis by the legume Macroptilium atropurpureum cv. Sirato », Austral. J. Plant Physiol. 8, 347-357.
Goudriaan, J, 1988: « The bare bones of leaf angle distribution in radiation models for canopy photosynthesis and energy exchange », Agric. For. Meteorol. 43, 155-169. Green, W.H., and Ampt, G.A., 1911: « Studies on soil physics: I. Flow of air and water
throught soils », J. Agr. Sci. 4, 1-24.
Idso, S.B., Jackson, R.D., Reginato, R.J., Kimball, B.A., and Nakayama, F.S., 1975: « The dependence of bare soil albedo on soil water content », J. Appl. Meteorol. 14, 109- 113.
Lin, Johnny Wei-Bing, 2012: « Why Python Is the Next Wave in Earth Sciences Computing ». Bull. Amer. Meteor. Soc., 93, 1823–1824.
Lee, T.J., and Pielke, R.A., 1992: « Estimating the soil surface specific humidity », J. Appl. Meteorol. 31, 480-484.
McNaughton, K.G, and van den Hurk, B.J.J.M., 1995: “A Lagrangian revision of the resistors in the two-layer model for calculating the energy budget of a plant canopy”, Boundary- Layer Meteorol. 74, 261-288.
Morais, A., 2012 : « Potentiel hydrométéorologique du schéma de surface canadien CLASS », Mémoire de maîtrise, Université Laval
Oren, R., Sperry, J.S., Katul, G.G., Pataki, D.E., Ewers, B.E., Phillips, N. and Schafer. K.V.R., 1999: « Survey and synthesis of intra- and interspecific variation in stomatal sensitivity to vapour pressure deficit », Plant Cell and Environ. 22, 1515-1526.
Pitman, A. J., 2003 : « Review : The evolution of, and revolution in, land surface schemes designed for climate models », Int. J. Climatol., 23:479–510.
Schulze, E.D., Leuning, R., and Kelliher, F.M., 1995: « Environmental regulation of surface conductance for evaporation from vegetation », Vegatatio 121, 79-87.
Steven, M.D., and Unsworth, M.H., 1980: « The angular distribution and interception of diffuse solar radiation below overcast skies », Q. J. R. Meteorol. Soc. 106, 57-61.
Townsend, A.A., 1964: « Natural convection in water over an ice surface », Q. J. R. Meteorol. Soc. 90, 248-259.
Verseghy, D.L., 1991: « CLASS – a Canadian land surface scheme for GCMs, I. Soil model », Int. J. Climatol. 11, 111-133.
Verseghy, D.L., 2009 : « CLASS – The canadian land surface scheme (version 3.4), technical documentation (version 1.1)», Environnement Canada, Division de recherche sur le climat, Branche de sciences et technologies.
Wilson, M.F., and Henderson-Sellers, A., 1985: « A global archive of land cover and soils data for use in general circulation climate models », J. Climatol. 5, 119-143.
Wu, A., Black, T.A., Verseghy, D.L., Novak, M.D., and Bailey, W.G., 2000, « Testing the α and β methods of estimating evaporation from bare and vegetated surfaces in CLASS », Atmosphere–Ocean 38, 15–35.