5.5 Inventaires des ´emissions
5.5.2 Inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence
Comme la climatologie CRU repr ´esente l’ensemble le plus complet de distributions climatologiques des param `etres m ´et ´eorologiques, nous l’avons adopt ´e pour ´etablir notre inventaire MHYCAN de r ´ef ´erence. La distribution adopt ´ee de l’indice de surface de feuille (LAI) est celle fournie par Myneni et al. (1995, 1997) (LAI-Myneni). Cette par-tie du chapitre pr ´esente les r ´esultats ainsi obtenus. Nous discuterons ensuite l’influence de l’utilisation d’autres climatologies, ainsi que d’autres tests de sensibilit ´es.
La Figure 5.12 pr ´esente, pour le mois de juillet, les distributions des ´emissions d’isopr `ene et de monoterp `enes utilisant la temp ´erature de la feuille dans les algorithmes d’ ´emission. Comme nous pouvons le voir `a la Figure 5.13, ces distributions pr ´esentent d’importantes diff ´erences par rapport `a celles de l’inventaire GEIA (Cf. Figure 5.1). Les ´emissions de monoterp `enes sont g ´en ´eralement inf ´erieures `a celles de GEIA dans les r ´egions tropicales, et sup ´erieures dans les r ´egions bor ´eales. Ces diff ´erences sont dues principalement aux diff ´erences de l’indice de surface de feuille entre les deux mod `eles (Cf. Figures 5.7 et 5.8). Le cas des ´emissions d’isopr `ene est plus complexe, en raison de leur d ´ependance au rayonnement actif pour la photosynth `ese. Les valeurs beau-coup plus faibles de l’ ´eclairement visible (PAR) sur les for ˆets tropicales humides dans la climatologie CRU (Cf. Figure 5.4) expliquent ainsi les ´emissions plus faibles calcul ´ees dans ces r ´egions. La prise en compte du cycle diurne de la temp ´erature de l’air (ab-sent le traitement de Guenther et al. (1995)) conduit `a une augmentation des ´emissions
dans la plupart des r ´egions. Les ´emissions calcul ´ees par MOHYCAN dans les r ´egions bor ´eales sont jusqu’ `a≥100% plus ´elev ´ees que dans l’inventaire GEIA. Ces diff ´erences sont dues d’une part aux valeurs plus ´elev ´ees de l’indice de surface de feuille dans ces r ´egions, et `a l’effet (40-60%) du cycle diurne de la temp ´erature de l’air. Dans les r ´egions arides, comme les for ˆets tropicales saisonni `eres `a la saison s `eche, le calcul de la temp ´erature de la feuille dans MOHYCAN conduit `a une augmentation consid ´erable des ´emissions d’isopr `ene, tandis que les ´emissions de monoterp `enes sont comparati-vement moins affect ´ees.
MOHYCAN: Flux d’isoprène Juillet Min = 0.0 Max = 5.5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 (g C m mois )-2 -1 a
MOHYCAN: Flux de monoterpènes Juillet Min = 0.0 Max = 1.4 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 (g C m mois )-2 -1 b
FIG. 5.12: Inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence : Distributions des ´emissions en juillet (a) d’isopr `ene et (b) des monoterp `enes estim ´ees par le mod `ele MOHYCAN en utilisant la temp ´erature de la feuille dans les algorithmes d’ ´emission, la climatologie CRU pour les variables m ´et ´eorologiques et la climatologie de Myneni et al. (1995, 1997) pour l’indice de surface de feuille (juillet).
La Figure 5.14 montre (a) la diff ´erence entre la temp ´erature effective du feuillage et la temp ´erature de l’air (∆Tef f =Tef f −Tair) et (b) la diff ´erence relative entre les ´emissions d’isopr `ene calcul ´ees avec la temp ´erature de la feuille et celles calcul ´ees en utilisant la temp ´erature de l’air.
On peut voir que les diff ´erences en temp ´erature (∆Tef f) sont comprises entre +2 et +3°C dans les r ´egions arides (Afrique australe et r ´egions m ´editerran ´eennes). Ailleurs, cette diff ´erence s’ ´echelonne entre 0 et 1°C. L’augmentation des ´emissions due `a l’utilisa-tion de la temp ´erature de la feuille est comprise entre 16 et 30% dans les r ´egions arides susmentionn ´ees et entre 0 et 6% ailleurs. Ces temp ´eratures plus ´elev ´ees sont li ´ees `a la faible couverture nuageuse (conduisant `a des valeurs ´elev ´ees de l’ ´eclairement) et aux facteurs de stress hydrique et de d ´eficit en vapeur d’eau importants dans ces r ´egions, conduisant `a un ´ecart de temp ´erature plus important entre la feuille et l’air.
Le Tableau 5.3 donne les ´emissions annuelles d’isopr `ene et de monoterp `enes, cal-cul ´ees avec la temp ´erature de la feuille ou la temp ´erature de l’air dans les algorithmes
Différence relative MOHYCAN - GEIA Emissions d’isoprène - Juillet
Min = -100.0 Max = 1.5E+04
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (%)
Différence relative MOHYCAN - GEIA Emissions de monoterpènes - Juillet
Min = -100.0 Max = 1.7E+04
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (%) a b
FIG. 5.13: Distribution des diff ´erences relatives entre les ´emissions (a) d’isopr `ene et (b) de monoterp `enes calcul ´ees dans l’inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence et dans l’inven-taire GEIA, en juillet.
MOHYCAN: Différence de températureDTeff Juillet Min = -1.6 Max = 11.1 -0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 (°C)
MOHYCAN: Différence relative Emissions d’isoprène - Juillet
Min = -16.2 Max = 258.2 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 (%) b a
FIG. 5.14: Inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence : (a) Diff ´erence entre la temp ´erature ef-fective du feuillage et le temp ´erature de l’air (∆Tef f = Tef f − Tair) et (b) diff ´erences relatives entre les ´emissions d’isopr `ene calcul ´ees avec la temp ´erature de la feuille dans l’algorithme d’ ´emission et celles calcul ´ees en utilisant la temp ´erature de l’air, pour le mois de juillet.
TAB. 5.3: Estimations des ´emissions annuelles globales par plusieurs ´ecosyst `emes
d ´efinis par Olson (1992) dans notre inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence.
Estimations annuelles globales - MOHYCAN (Tg C an−1)
Code utilisant Tf utilisant Tair
d’Olson Classification Isopr `ene Monoterp `enes Isopr `ene Monoterp `enes
21 Conif `eres bor ´eaux 3.4 8.1 3.2 8.1
29 For ˆets tropicales 70.2 18.2 65.2 18.1
saisonni `eres
32 Feuillus des 109.2 10.0 96.3 9.7
r ´egions s `eches
33 For ˆets tropicales 76.9 7.3 74.6 7.4
humides
43 Savane 61.2 11.8 54.5 11.4
Total global 620 126 561 123
d’ ´emission, pour 5 ´ecosyst `emes d’Olson. Consid ´erons d’abord les r ´esultats obtenus lorsque la temp ´erature de l’air est utilis ´ee dans les algorithmes d’ ´emission. Les ´emis-sions annuelles de monoterp `enes par les for ˆets bor ´eales sont plus ´elev ´ees que dans l’inventaire GEIA (environ +75%) `a cause des valeurs nettement plus faibles de l’indice de surface de feuille utilis ´e par Guenther et al. (1995) (LAI-G95) par rapport `a celles estim ´ees par Myneni et al. (1995, 1997) dans ces bandes de latitude. Les ´emissions d’isopr `ene sont ´egalement plus ´elev ´ees que dans GEIA mais cette diff ´erence est moins marqu ´ee (environ 40% en diff ´erence relative) du fait des valeurs plus faibles de l’ ´eclai-rement du rayonnement actif pour la photosynth `ese dans la climatologie CRU. Les ´emissions de monoterp `enes par les for ˆets tropicales humides et saisonni `eres sont plus faibles que dans GEIA (-20 `a -30% en diff ´erence relative) en raison des valeurs plus faibles de l’indice de surface de feuille de Myneni et al. (1995, 1997). Pour l’isopr `ene, les effets combin ´es de l’indice de surface de feuille et des diff ´erences d’ ´eclairement conduisent `a des diff ´erences relatives quasiment nulles dans le cas des for ˆets tropi-cales saisonni `eres, et de l’ordre de -11.5% dans le cas des for ˆets tropitropi-cales humides. Les ´emissions de monoterp `enes par les feuillus des r ´egions s `eches sont plus ´elev ´ees (+50%) dans l’inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence `a cause des valeurs plus ´elev ´ees de l’indice de surface de feuille. Finalement, les ´emissions par la savane calcul ´ees dans notre inventaire sont proches de celles de l’inventaire GEIA (-12% pour les mono-terp `enes et +12-13% pour l’isopr `ene).
L’influence sur les ´emissions de l’emploi de la temp ´erature de la feuille est comprise entre 0.35 et 3.5% dans le cas des monoterp `enes et entre 3 et 13.5% dans le cas de l’isopr `ene. Les diff ´erences les plus marqu ´ees se pr ´esentent dans les r ´egions les plus s `eches (les feuillus des r ´egions s `eches et la savane).
En moyenne globale, les ´emissions annuelles des monoterp `enes et des autres com-pos ´es organiques volatils (ORVOC+OVOC) sont plus faibles que dans GEIA lorsque la temp ´erature de l’air est utilis ´ee dans le calcul des ´emissions et valent respectivement 123 et 435 Tg C contre 127 et 520 Tg C dans GEIA. Les ´emissions annuelles globales d’isopr `ene dans l’inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence s’ ´el `event `a 561 Tg C, contre 503 Tg C dans GEIA. Ces r ´esultats montrent ainsi une diminution des ´emissions respective-ment de 2.8% et 16.4% pour les monoterp `enes et pour les autres compos ´es organiques, et une augmentation d’environ 11.5% pour l’isopr `ene dans l’inventaire MOHYCAN de r ´ef ´erence. Lorsque la temp ´erature de la feuille est utilis ´ee, les ´emissions d’isopr `ene et de monoterp `enes sont plus ´elev ´ees, 620 et 126 Tg C respectivement.