Le transfert du rayonnement solaire dans la canop ´ee

Le rayonnement solaire global est celui rec¸u sur une surface horizontale, en l’occur-rence une feuille, dans un angle solide 2π. La mesure de ce rayonnement est appel ´ee

´eclairement et est exprim ´ee en W m⁻². Le rayonnement solaire est la somme de deux

rayonnements distincts : (1) le rayonnement solaire direct est celui provenant de l’angle solide du disque solaire rec¸u sur une surface perpendiculaire `a l’axe de l’angle solide et (2) le rayonnement solaire diffus est celui rec¸u sur une surface horizontale dans un angle

solide 2π `a l’exception de l’angle solide sous-tendu par le disque solaire. Le rayonne-ment solaire direct diff `ere donc du rayonnerayonne-ment solaire diffus car le premier vient d’une seule direction tandis que le second est dispers ´e dans toutes les directions. Le rayonne-ment solaire diffus peut encore ˆetre s ´epar ´e en deux composantes : (1) le rayonnerayonne-ment solaire diffus ´e par l’atmosph `ere, plus particuli `erement par les constituants gazeux, les nuages et les a ´erosols (not ´e«diffusa») et (2) le rayonnement solaire r ´efl ´echi ou trans-mis par n’importe quelle surface, en particulier, par les feuilles (not ´e«diffusf»).

L’ ´energie du rayonnement solaire est comprise `a 99% dans l’intervalle, appel ´e rayon-nement solaire,

0.250< λ <4µm

o `u elle se distribue, d’apr `es Quinet (1997); Iqbal (1983), comme suit :

4^a-9^b % dans l’UV 0.250 < λ < 0.380-0.400µm 45^a-55^b % dans le visible (VIS ou PAR) 0.380-0.400 < λ < 0.760-0.770µm 51^a-36^b % dans le NIR 0.760-0.770 < λ < 4µm

aCiel clair

bCiel nuageux

Signalons que la limite entre le visible et le proche infrarouge est prise `a ∼0.700

µm par certains auteurs (Goudriaan et van Laar , 1994; Salisbury , 1996). Dans la suite de notre travail, nous n ´egligerons le rayonnement UV et nous adoptons la d ´efinition du PAR de Goudriaan et van Laar (1994); Salisbury (1996), `a savoir des longueurs d’onde comprises entre ∼0.400 et ∼0.700 µm. Nous supposerons ´egalement le PAR comme

´etant ´egal `a la partie visible du rayonnement solaire.

Le rayonnement solaire, source d’ ´energie lumineuse, arrive au sommet de la ca-nop ´ee et est intercept ´e par cette derni `ere selon une loi exponentielle similaire `a la loi de Beer-Lambert (Ross, 1975; Waggoner , 1975; Norman, 1979; Campbell, 1981;

Gou-driaan et van Laar , 1994; Leuning et al., 1995; Larcher , 1995).

Chaque composante PAR et NIR est d ´etermin ´ee s ´epar ´ement en chaque couche j

de la canop ´ee pour une feuille au soleil et pour une feuille `a l’ombre. La th ´eorie qui a permis de d ´evelopper le mod `ele MOHYCAN est bas ´ee sur l’ ´etude de l’interception et de la diffusion du rayonnement par une canop ´ee (Goudriaan, 1977; Ross, 1975, 1981;

Weiss et Norman, 1985; Goudriaan et van Laar , 1994; Leuning et al., 1995).

Consid ´erons une canop ´ee constitu ´ee de feuilles individuelles, surplombant le sol. Le th ´eorie sera d ´ecrite en plusieurs ´etapes. D’abord les feuilles seront suppos ´ees hori-zontales et noires pour ´eviter les complications dues `a la r ´eflexion et `a la transmission des feuilles. Ensuite, ces contraintes seront rel ˆach ´ees une `a une pour consid ´erer le cas g ´en ´eral des feuilles non horizontales et pouvant r ´efl ´echir et transmettre le rayonnement solaire incident.

Feuilles noires et horizontales

La surface de la projection (par des rayons parall `eles) d’une feuille horizontale sur le sol (suppos ´e ´egalement horizontal) est toujours ´egale `a sa propre surface, quelle que

soit la direction de la projection. Une couche de feuilles horizontales ne se recouvrant pas, de surface ´egale `a∆L_c(m²_feuillepar m²_sol), intercepte donc une fraction∆L_cdu rayon-nement incident.

Pour un grand nombre de couches superpos ´ees de m ˆeme ´epaisseur (∆L_c,i = ∆L_c, avec

i = 1, n), avec des feuilles dispos ´ees al ´eatoirement, la fraction transmise est 1−∆L_c, couche apr `es couche :

ϕ↓_n=ϕ↓₀ (1−∆L_c)ⁿ [W m⁻²] (2.6)

o `u

ϕ↓_n[W m⁻²] est le flux descendant apr `esn couches et

ϕ↓₀ [W m⁻²] est le flux descendant au-dessus de la canop ´ee.

Le flux descendant (ϕ ↓) peut aussi ˆetre exprim ´e en terme de quantit ´e de surface de feuille pr ´esente au-dessus du niveau consid ´er ´e. Cet indice de surface de feuille L_c est constitu ´e den couches de∆L_c chacune et donc,L_c est ´egal `an∆L_c. Si on remplacen

dans l’ ´equation 2.6 par le rapportL_c/∆L_c, on a

ϕ↓=ϕ↓₀ (1−∆L_c)Lc/∆Lc [W m⁻²] (2.7)

Quand∆L_c <<1(et le nombre de couchesndevient tr `es grand), cette expression tend vers :

ϕ↓=ϕ↓₀ exp (−L_c) [W m⁻²] (2.8)

o `uL_crepr ´esente la surface de feuille au-dessus du niveau consid ´er ´e et varie entre 0 et

Lt, la LAI totale (indice de surface de feuille4). D `es lors, Lc est la LAI cumul ´ee depuis le sommet de la canop ´ee jusqu’au niveau consid ´er ´e et le rayonnement qui atteint le sol peut ˆetre obtenu en substituant la valeur de la LAI totale,L_t, dans l’ ´equation 2.8.

Feuilles noires mais non n ´ecessairement horizontales

Supposons maintenant que les feuilles poss `edent toutes les orientations possibles. Dans cette situation, la surface de l’ombre projet ´ee par la feuille sur la surface du sol n’est g ´en ´eralement pas ´egale `a la surface de la feuille elle-m ˆeme, ce qui signifie qu’une fraction du rayonnement intercept ´e par une couche de surface de feuille ∆L_c n’est plus ´egale `a∆L<sub>c</sub>mais est proportionnelle `a celle-ci. Le facteur de proportionnalit ´e,κ, d ´epend de la direction du rayonnement et de l’orientation des feuilles. Dans le cas du rayonne-ment direct (une seule direction) et pour une orientation homog `ene des feuilles dans la

canop ´ee, la fraction du rayonnement intercept ´ee reste la m ˆeme, couche apr `es couche et vaut :

ϕ↓=ϕ↓₀ (1−κ∆L_c)Lc/∆Lc [W m⁻²] (2.9)

conduisant `a

ϕ↓=ϕ↓₀ exp (−κL_c) [W m⁻²] (2.10)

Cette ´equation de d ´ecroissance exponentielle est aussi la solution de l’ ´equation diff ´e-rentielle enϕ↓:

dϕ↓

dL_c ^{=−κϕ↓ [W m}

−2

feuille] (2.11)

Le coefficientκest habituellement appel ´e coefficient d’extinction.

La valeur de κ d ´epend de l’orientation des feuilles et de la direction du rayonne-ment incident (Figure 2.2). Il est possible de calculer la valeur de ce coefficient pour diff ´erentes orientations des feuilles. L’approche la plus d ´etaill ´ee utilise des mod `eles num ´eriques (Goudriaan, 1977; Ross, 1981; Goudriaan et van Laar , 1994; Leuning et al., 1995). De tels mod `eles requi `erent une connaissance d ´etaill ´ee de l’architecture de la ca-nop ´ee, qui n’est g ´en ´eralement pas disponible. Dans ce travail, nous supposerons une orientation sph ´erique (ou isotrope), la plus utilis ´ee des distributions angulaires de feuille. Dans cette distribution, les feuilles n’ont pas d’orientation privil ´egi ´ee, en d’autres termes, les ´el ´ements de surface de feuille ont la m ˆeme distribution que ceux d’une sph `ere. Dans ce cas et pour un angle d’ ´el ´evation solaireβ_s du rayonnement direct, la valeur du coef-ficientκn’est plus ´egale `a 1 comme dans le cas des feuilles horizontales mais vaut :

κ= ^G

sinβ_s ^(2.12)

o `uGest la fonction de l’orientation des feuilles (Wang et Baldocchi, 1989). Dans le cas d’une distribution sph ´erique,

G= 0.5 (2.13)

Dans le cas du rayonnement diffus, toutes les directions de la lumi `ere sont pr ´esentes et chacune sera intercept ´ee `a un taux diff ´erent. Le rayonnement incident sous un angle

βsfaible sera intercept ´e presque imm ´ediatement au sommet de la canop ´ee tandis qu’un rayonnement vertical incident p ´en ´etrera plus profond ´ement dans la canop ´ee. La valeur du coefficient d’extinctionκ, dans le cas du rayonnement diffus, peut ˆetre approch ´ee `a partir d’un ensemble de coefficients κ diff ´erents associ ´es `a un ensemble de profils du rayonnement sous des angles d’ ´el ´evation solaire diff ´erents. La valeur moyenne obtenue vaut 0.8.

k>1 k=1 k<1 k=1 k<1 k>1 k=0.5/sinb s bs

FIG. 2.2: L’interception du rayonnement est affect ´ee par l’orientation de la feuille, mais

de diff ´erente fac¸on selon l’angle d’ ´el ´evation solaireβs:βs = 90° (au milieu),βs <90° (en haut). Pour une distribution angulaire sph ´erique des feuilles (en bas),κ= 0.5/sinβ_S.

Feuilles horizontales mais non noires

Lorsque les feuilles ne sont pas noires, du rayonnement peut ˆetre transmis et addi-tionn ´e au flux descendant. D `es lors, le rayonnement peut p ´en ´etrer plus profond ´ement dans la canop ´ee et le coefficient d’extinction sera plus petit que 1 (valeur de κ pour des feuilles noires et horizontales). De plus, le rayonnement peut ˆetre r ´efl ´echi (vers le haut). Donc, `a c ˆot ´e du flux descendant (ϕ↓), le flux ascendant (ϕ↑) doit ˆetre introduit. Nous supposons que le feuillage est suffisamment dense pour pouvoir n ´egliger l’in-fluence du sol sur le flux ascendant (ϕ↑). Nous appellerons diffusion du rayonnement par les feuilles, la r ´eflexion et la transmission du rayonnement par les feuilles. La solu-tion g ´en ´erale, pour n couches, peut ˆetre obtenue en r ´esolvant l’ensemble d’ ´equations diff ´erentielles des flux descendant et ascendant. Notons les flux descendant et ascen-dant au niveau de la couche j par ϕ ↓ (j) et ϕ ↑ (j) respectivement (Figure 2.3), le coefficient de r ´eflexion de la feuille par ρf et le coefficient de transmission de la feuille parτ_f. Les ´equations pour les rayonnements descendant et ascendant `a lajieme couche s’ ´ecrivent :

ϕ↓(j) = (1−∆L_c)ϕ↓(j−1) + ∆L_c(τ_fϕ↓(j−1) +ρ_f ϕ↑(j)) [W m⁻²] (2.14a)

ϕ↑(j) = (1−∆L_c)ϕ↑(j+ 1) + ∆L_c(ρ_fϕ↓(j) +τ_fϕ↑(j+ 1)) [W m⁻²] (2.14b)

Dans ces ´equations, le premier terme(1−∆Lc)d ´ecrit la transmission `a travers l’espace entre les feuilles, tandis que le terme avec τ<sub>f</sub> d ´ecrit la transmission `a travers la feuille elle-m ˆeme. Le dernier terme (avecρ_f) d ´ecrit la r ´eflexion par les feuilles.

Pour trouver la solution de ce syst `eme d’ ´equations, nous supposons que pour chaque couche, les flux descendant et ascendant sont r ´eduits par le m ˆeme facteur M (ind ´e-pendant dej). Ecrivons alors :

ϕ↓(j+ 1) =Mϕ ↓(j) [W m⁻²] (2.15a)

ϕ↑(j+ 1) =Mϕ ↑(j) [W m⁻²] (2.15b)

La m ´ethode est consid ´erablement simplifi ´ee en supposant que τ_f = ρ_f. D’un point de vue physique, c’est une bonne approximation. La somme des coefficients de r ´eflexion et de transmission est appel ´ee le coefficient de diffusion de la feuille et est not ´e σ_f. En combinant les ´equations 2.14 et 2.15, nous trouvons le rapport ρ_can du flux ascendant au flux descendant :

ρ_can = ^ϕ↑(j)

ϕ↓(j) ⁼

(M −1 + ∆L_c)

(1−M(1−∆Lc)) ^(2.16)

L’hypoth `ese d’un facteur de r ´eduction constant M (ind ´ependant dej) est ´equivalente `a l’hypoth `ese d’une extinction exponentielle. Le coefficient d’extinctionκest li ´e `aM par :

M = exp (−κ∆Lc) (2.17) Pour des petites valeurs de∆Lc, cette expression tend vers :

M = 1−κ∆L_c (2.18)

En combinant cette ´equation avec les ´equations 2.16, 2.14 et 2.15 et si la simplification

τf =ρf = 0.5σf est utilis ´ee, alors nous obtenons :

κ=^p1−σ_f (2.19)

L’expression pourκpeut ˆetre substitu ´ee dans l’ ´equation 2.18 et ensuite dans l’ ´equation 2.16. Le rapport du flux ascendant au flux descendant est ind ´ependant dej et repr ´esente le coefficient de r ´eflexion de la canop ´eeρ_can. Il peut alors ˆetre ´ecrit comme :

ρ_can= ⁽¹⁻

p

1−σ_f)

Couchej-1 j¯(j-1) j­(j-1) j¯(j) j­(j) j¯(j+1) j­(j+1) Couchej Couchej+1

FIG. 2.3: Sch ´ema repr ´esentant la g ´eom ´etrie des couches pour le calcul des flux

des-cendant et asdes-cendant du rayonnement solaire (Goudriaan et van Laar , 1994).

Supposons maintenant queτ_f 6=ρ_f. Pour des petites valeurs de∆L_c, les coefficients d’extinction (κ) et de r ´eflexion de la canop ´ee (ρ_can) sont donn ´es par (Goudriaan et van

Laar , 1994) : κ= q (1−τ_f)2 −(ρ_f)2 (2.21) ρ_can = ^{(1−τf −κ)} ρ_f ^(2.22)

Feuilles non noires et non n ´ecessairement horizontales

Dans cette situation g ´en ´erale, les feuilles ne sont pas limit ´ees `a la position horizon-tale et peuvent transmettre et r ´efl ´echir le rayonnement incident. L’extinction du rayonne-ment ne suit plus stricterayonne-ment une loi exponentielle. Cependant, les mod `eles num ´eriques (Goudriaan, 1977; Ross, 1981) montrent que le coefficient d’extinction apparent κ est raisonnablement approch ´e par

κ=κ_noire^p1−σ_f (2.23)

o `u κ_noire est le coefficient d’extinction pour les feuilles noires. κ_noire est donn ´e par l’ ´equation 2.12 dans le cas du rayonnement direct et κ_noire vaut 0.8 dans le cas du rayonnement diffus.

Les coefficientsκ_noireetρ_cand ´ependent de l’angle d’incidence du rayonnement. Lorsque celui-ci vient d’une direction verticale, il p ´en ´etre plus profond ´ement et peu de rayonne-ment diffus ´e par les feuilles s’ ´echappe de la canop ´ee. Le coefficient de r ´eflexion qui en r ´esulte est plus petit que celui pour un rayonnement incident avec un angle d’incidence proche de l’horizon. Une expression pr ´ecise de ce coefficient ρ_can n’est pas possible mais une approximation raisonnable, pour une distribution sph ´erique et pour le rayon-nement direct, est donn ´ee par (Goudriaan, 1977; Leuning et al., 1995) :

ρ_{can,spher,dir} = 1−exp · −2ρ_can,horizκ_noire,dir (1 +κ_noire,dir) ¸ (2.24) o `u

κ_noire,dir est le coefficient d’extinction pour des feuilles noires et pour le rayonnement direct,

ρ_can,horiz est le coefficient de r ´eflexion de la canop ´ee en accord avec l’ ´equation 2.20. Pour le rayonnement diffus, on aura :

ρcan,spher,dif = ²

1 + 1.6 sinβ_s^{ρcan,horiz (2.25)}

Les valeurs typiques utilis ´ees dans le mod `ele MOHYCAN sont donn ´ees au Tableau 2.2 et `a l’Annexe C.

TAB. 2.2: Valeurs typiques des coefficients d’extinction (κ) et de r ´eflexion (ρcan) pour le rayonnement diffus.

Feuilles noires Feuilles non-noires

PAR NIR

κ_spher,dif 0.8 0.715 0.358

ρ_{can,spher,dif} 0 0.057 0.389

Distribution spectrale des feuilles

Les coefficients de r ´eflexion et de transmission poss `edent une d ´ependance remar-quablement semblable avec la longueur d’onde (Figure 2.4). Comme il est montr ´e sur cette figure, le proche infrarouge est beaucoup plus ais ´ement transmis et r ´efl ´echi par les feuilles que le rayonnement visible ( 400-700 nm).

Transmission Réflexion (%) 60 40 20 0 400 560 700 2000 nm PAR NIR

FIG. 2.4: D ´ependance spectrale typique des coefficients de r ´eflexion et de transmission

d’une feuille verte, suppos ´ee en bonne sant ´e (Goudriaan et van Laar , 1994).

Le coefficient de diffusion,σ_f, dans le visible vaut environ 0.2 (10% pour la r ´eflexion et 10% pour la transmission), contre environ 0.8 (40% pour la r ´eflexion et 40% pour la transmission) dans le proche infrarouge. Le Tableau 2.2 donne les valeurs des coeffi-cients d’extinction et de r ´eflexion de la canop ´ee.

«Clustering»

Le ph ´enom `ene de «clustering» se produit lorsque les feuilles se regroupent pour former des amas. Dans ces conditions, les feuilles se font de l’ombre les unes aux autres dans cet amas («cluster»). Exp ´erimentalement, la valeur du coefficient d’extinction est d ´etermin ´ee comme ´etant plus faible que la valeur th ´eorique. Un facteur correctif, nomm ´e facteur de «cluster5 », multiplie le coefficient d’extinction κ pour tenir compte de ce ph ´enom `ene.

Distribution de l’absorption de la lumi `ere sur une canop ´ee de feuilles

La lumi `ere est un param `etre indispensable dans le calcul des ´emissions de com-pos ´es organiques volatils biog ´eniques ; non seulement pour la d ´ependance directe des ´emissions au rayonnement actif pour la photosynth `ese (PAR) mais aussi pour la d ´etermination de la temp ´erature de la feuille ( ´equations 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 et 2.5) qui d ´epend de la quantit ´e totale absorb ´ee du rayonnement solaire (PAR+NIR). Il y a deux sources principales d’in ´egalit ´e d’illumination des feuilles : (1) l’extinction graduelle du rayonnement avec la profondeur de la canop ´ee et (2) la pr ´esence de feuilles au soleil et des feuilles `a l’ombre.

La Figure 2.5 illustre les diff ´erentes composantes du rayonnement solaire tombant sur une feuille. Distinguons les feuilles au soleil et les feuilles `a l’ombre. Seules les feuilles au soleil rec¸oivent du rayonnement solaire direct.

Feuille au soleil Rayonnement solaire direct Rayonnement solaire diffusé par l’atmosphère Rayonnement solaire réfléchi par toute surface (ex.: feuille) (« »)¯

Rayonnement solaire réfléchi par toute surface

( (ex.: feuille) « »)­ direct _diffus a diffus_f diffusf Feuille à l’ombre Rayonnement solaire diffusé par l’atmosphère Rayonnement solaire réfléchi par toute surface (ex.: feuille) (« »)¯

Rayonnement solaire réfléchi par toute surface

( (ex.: feuille) « »)­

diffus_a

diffus_f

diffus_f

FIG. 2.5: Les diff ´erentes composantes du rayonnement solaire ´eclairant une feuille au

soleil et une feuille `a l’ombre (Shaw et Decker , 1979).

La Figure 2.6 sch ´ematise le mod `ele de canop ´ee. Dans chaque couche, on va calcu-ler l’ ´eclairement ´energ ´etique par unit ´e de surface pour les composantes visible (PAR) et proche infrarouge (NIR) du rayonnement solaire tombant sur une feuille au soleil et sur une feuille `a l’ombre.

Emissions de BVOC (soleil-ombre)

PAR (rayonnement visible) (composantes directe, diffuse et diffuse )

( )

soleil

a f

QPAR,soleil

NIR (rayonnement proche infrarouge) (composantes diffuse et diffuse )

ombre

a f

NIR (rayonnement proche infrarouge) (composantes directe, diffuse et diffuse )

soleil

a f

PAR (rayonnement visible) (composantes diffuse et diffuse )

( )

ombre

a f

QPAR,ombre

SWsoleil(rayonnement solaire)

Température de la feuille (T_f-soleil- T_f-ombre)

SWombre(rayonnement solaire)

FIG. 2.6: Sch ´ema repr ´esentant les diff ´erentes composantes du mod `ele de canop ´ee

MOHYCAN.

Les fractions directe et diffuse au sommet de la canop ´ee du rayonnement solaire sont d ´etermin ´ees `a l’aide d’un mod `ele qui calcule le transfert radiatif depuis le som-met de l’atmosph `ere jusqu’ `a la surface terrestre, dit mod `ele «2-Stream». Il est bas ´e sur le mod `ele de calcul de photolyse de Madronich et Flocke (1998), lui-m ˆeme bas ´e sur l’approximation«delta-Eddington»d ´evelopp ´ee par Joseph et al. (1976). Le mod `ele 2-Stream compte 71 niveaux dans la verticale et 130 intervalles spectraux. Il a ´et ´e utilis ´e pour calculer l’ ´eclairement visible (PAR) `a la surface terrestre ainsi que les frac-tions diffuses dans le visible (PAR) et le NIR pour toute une s ´erie d’angles z ´enithaux et d’ ´epaisseurs optiques des nuages. Les nuages sont suppos ´es s’ ´etendre entre 2 et 6 km d’altitude, avec un alb ´edo de simple diffusion et un param `etre d’asym ´etrie ´egaux `a 1 et 0.86, respectivement (Chang et al., 1987; M ¨uller , 1993). Afin de d ´eterminer l’ ´epaisseur optique nuageuse `a partir d’une mesure de l’ ´eclairement visible (PAR), celle-ci est com-par ´ee aux valeurs mod ´elis ´ees pour l’angle z ´enithal de la mesure et pour diff ´erentes ´epaisseurs optiques nuageuses. Les fractions diffuses sont alors d ´eduites de cette ´epaisseur optique. La couverture nuageuse (entre 0 et 1) est calcul ´ee simplement en divisant l’ ´epaisseur optique ainsi d ´etermin ´ee par l’ ´epaisseur optique maximale qui a ´et ´e fix ´ee `a 20 dans notre ´etude.

Le rayonnement diffus (diffus ´e par l’atmosph `ere)

Comme expos ´e pr ´ec ´edemment, la d ´ependance du rayonnement `a la profondeur de la canop ´ee (exprim ´ee en surface de feuille cumul ´ee (LAI cumul ´ee (Lc)) est pratiquement exponentielle, `a la fois pour le flux ascendant et le flux descendant, respectivementϕ↑

les flux entrants et les flux sortants. L’absorption par unit ´e de surface de feuille, Q_dif, est :

Q_dif =κ(ϕ↓ −ϕ↑) [W m⁻²] (2.26) ou, en combinant les ´equations 2.16 et 2.10,

Q_dif =κϕ↓_0,dif (1−ρ_can) exp (−κL_c) [W m⁻²] (2.27) En fait, cette ´equation d ´ecrit l’extinction du rayonnement avec la profondeur de la ca-nop ´ee, que le rayonnement soit direct ou diffus. La distinction est signifi ´ee en ajoutant l’indice «dif» ou «dir». Le coefficient d’extinction pour le rayonnement diffus κ_spher,dif

est obtenu en utilisant l’ ´equation 2.23, qui conduit `a la valeur de 0.715 pour le visible (PAR). La valeur correspondante du coefficient de r ´eflexion est calcul ´ee `a l’aide de l’ ´equation 2.25. Les m ˆeme ´equations s’appliquent `a l’extinction du rayonnement proche infrarouge (NIR), avec les valeurs appropri ´ees du coefficient de diffusion de la feuille. Il est `a noter que ces valeurs doivent encore ˆetre corrig ´ees pour tenir compte de l’effet de clustering. La canop ´ee est divis ´ee enn couches de m ˆeme ´epaisseur mais d’indices de surface de feuille (LAI) diff ´erents. Les ´eclairements et les temp ´eratures sont calcul ´ees `a mi-hauteur de chaque couche. Des profils de LAI (Cf. Figure C.1) et des valeurs ty-piques de la LAI totale pour chacun des 7 types de v ´eg ´etation du mod `ele MOHYCAN sont donc utilis ´es pour d ´eterminer la LAI cumul ´ee (depuis le sommet de la canop ´ee jus-qu’ `a mi-hauteur de la couche) dans le calcul de l’extinction du rayonnement. L’Annexe C (Tableau C.1) pr ´esente les diff ´erentes valeurs des diff ´erents param `etres utilis ´es dans le mod `ele MOHYCAN.

Le rayonnement direct

Dans le cas du rayonnement direct, il existe non seulement une in ´egalit ´e de distri-bution du rayonnement avec la profondeur de la canop ´ee mais aussi, `a chaque niveau, entre les feuilles au soleil et les feuilles `a l’ombre. Comme les feuilles n’onta priori pas de pr ´ef ´erence pour une position au soleil ou `a l’ombre, la fraction de surface de feuille au soleil, `a chaque niveau, est ´egale `a la fraction de lumi `ere directe `a ce m ˆeme niveau. L’extinction du rayonnement direct est uniquement d ´etermin ´ee par l’interception ; la dif-fusion par les feuilles g ´en `ere de la lumi `ere diffuse uniquement. D `es lors, le coefficient d’extinction pour les feuilles noires (Eq.: 2.12) doit ˆetre utilis ´e pour d ´eterminer la fraction de surface de feuille au soleil, fsoleil, `a la profondeurLc:

f_soleil= exp (−κ_noire,dirL_c) (2.28)

Les profils de la fraction de surface de feuille au soleil et du rayonnement direct ont une forme identique, puisqu’ils suivent une loi exponentielle avec le coefficient d’extinction

κnoire,dir.

La somme des flux du rayonnement direct et du rayonnement diffus (diffus ´e par les feuilles) s’att ´enue `a un plus faible taux que le rayonnement direct seul. Nous avons vu

pr ´ec ´edemment que le coefficient d’extinction pour le rayonnement total est donn ´e par

Dans le document Th`esesoutenueenvuedel’obtentiondugradedeDocteurenSciencesSabineWALLENS Mod´elisationdes´emissionsdecompos´esorganiquesvolatilsparlav´eg´etation (Page 50-62)