Présentation du site atelier de Hesse

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Présentation du site atelier de Hesse

Bernard Longdoz, Patrick Gross, André Granier

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Bernard Longdoz, Patrick Gross, André Granier. Présentation du site atelier de Hesse. Réunion Groupe de Recherche Français FLUOVEG, Feb 2003, Champenoux, France. 25 p. �hal-02833542�

PRÉSENTATION DU SITE ATELIER DE HESSE

B. Longdoz, P. Gross et A. Granier

INRA Nancy, UMR Écologie – Écophysiologie forestière

1. OBJECTIFS

• Quantification flux-stocks à l’échelle du couvert (carbone, eau et énergie)

• Étude du fonctionnement de l’écosystème (variables qui influencent les flux)

• Changement d’échelle (up & down, modèle) 2. FINANCEMENTS

• INRA ONF GIP ECOFOR CARBO-EUROFLUX

Euroflux Euroflux Euroflux Euroflux

+ + + +

Ameriflux Ameriflux Ameriflux Ameriflux

+ + + + LBA LBA LBA LBA

+ + + +

Asiaflux Asiaflux Asiaflux Asiaflux

= = =

=

FLUXNET

FLUXNET FLUXNET

FLUXNET

3.LOCALISATION ET CLIMAT

• Hesse (Moselle) 48°40’ N 7°05’ E à 65 km à l’est de Nancy

à 10 km au sud de Sarrebourg altitude : 300 m

• Température moyenne 9,9°C Précipitations 975 mm

Rayonnement global 3850 MJ m ^-2

• Deux parcelles étudiées : Hesse-1 et Hesse-2

200 m

Hesse 1

Hesse 2 N

Vents dominants

4. CARACTÉRISTIQUES DES COUVERTS

Hêtre 90%

Age 35 ans (1968)

Hauteur 15m

LAI 6.2-4.8 m ² m ^-2 Densité 3800-3000 n ha ^-1 Diamètre moyen 10,1-10,7 cm

Biomasse aérienne

78-61 t ha ^-1

Increment bois

11,5 m ^-2 ha ^-1 an ^-1

HESSE-1

Hêtre + feuillus (charmes)

Age 12 ans

Hauteur 6 m

HESSE-2

CARACTÉRISTIQUES DU SOL

Type de sol : luvisol/stagnic luvisol (FAO) RP2 (sys. Fr. nouveau)

5 horizons : A, S1, Sg2, II Cg, III C Carbone dans sol 9.5 kg m ^-2

Profils : éléments (C, N, P, K, Na, Ca, Mg) texture

CEC

5. DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL Pièce maîtresse :

Système de covariance turbulentes (eddy covariance)

=

•Anémomètre sonique tridimensionnel

•Analyseur de gaz IR

•Système d’acquisition et de traitement des données

•Tour

=> Fc, LE (E), H

(haute fréquence)

-15 -10 -5 0 5 10

293 295 297 299 301 303 305 307 309

DOY (2001)

F c ( m o l m -2 s -1 )

Fc Hesse-1 Fc Hesse-2

Fc à l’automne

Hesse Hesse Hesse

Hesse- - - -1 1 1 1

• Mai 1996: début des mesures Mai 1996: début des mesures Mai 1996: début des mesures Mai 1996: début des mesures

• Mars 1999: éclaircie (25%) Mars 1999: éclaircie (25%) Mars 1999: éclaircie (25%) Mars 1999: éclaircie (25%)

• Décembre 1999: tempête; nouvelle tour Avril 2000 Décembre 1999: tempête; nouvelle tour Avril 2000 Décembre 1999: tempête; nouvelle tour Avril 2000 Décembre 1999: tempête; nouvelle tour Avril 2000

• Problèmes avec l’IRGA (retour à l’usine) Problèmes avec l’IRGA (retour à l’usine) Problèmes avec l’IRGA (retour à l’usine) Problèmes avec l’IRGA (retour à l’usine)

• Octobre 2001: début des mesures Octobre 2001: début des mesures Octobre 2001: début des mesures Octobre 2001: début des mesures

• very noisy and peaks very noisy and peaks very noisy and peaks in very noisy and peaks in in the wet periods in the wet periods the wet periods the wet periods

Hesse Hesse Hesse

Hesse- - - -2 2 2 2

Hesse 1996-2002

-15 -10 -5 0 5 10

0 365 730 1095 1460 1825 2190 2555

jour depuis le 1-01-1996

F c ( g C m -2 j o u r- 1 )

Interannual variation of NEE at Hesse

-1000 -800 -600 -400 -200 0

1996 1997 1998 1999 2000 2001

N E E g C m -2 a -1

Annèes Annèes Annèes

Annèes sèches sèches sèches sèches

Années humides

Années humides

Années humides

Années humides

Mesures complémentaires

• Analyse des flux (mesures micro-climatiques)

• Répartition des flux nets (GPP, Reco, Rs, Tr, Ev,…)

• Quantification des stocks et de leur évolution

• Changement d’échelle

Respiration totale de l'écosystème (1997 à 1999, forêt de Hesse)

0 5 10 15

0 5 10 15 20

Tsol 10cm (°C)

Reco (mol m-2 s-1)

Déterminisme des flux de carbone échangés Déterminisme des flux de carbone échangés Déterminisme des flux de carbone échangés Déterminisme des flux de carbone échangés

entre la forêt et l’atmosphère entre la forêt et l’atmosphère entre la forêt et l’atmosphère entre la forêt et l’atmosphère

Flux de carbone diurne entrant dans l'écosystème (forêt de Hesse, 1999)

-10 0 10 20 30

0 500 1000 1500 2000

rayonnement PAR (µµµµmol m-2 s-1)

Fc (mol m-2 s-1)

Analyse des flux élémentaires

0 1 2 3 4

g c (c m s -1 )

Hesse Le Bray Puéchabon

Soroe Hyytiälä Tharandt

Co Co Co

Conductance nductance nductance nductance du couvert pour la vapeur d’eau en du couvert pour la vapeur d’eau en du couvert pour la vapeur d’eau en du couvert pour la vapeur d’eau en condition de rayonnement saturant

condition de rayonnement saturant condition de rayonnement saturant

condition de rayonnement saturant

Hesse 2000

-30 -20 -10 0 10

0 1000 2000

PAR ( µ µ µ µ mol m-2 s-1)

F c ( m o l m -2 s -1 )

D <1.5 kPa D >1.5 kPa

Assimilation nette du couvert de hêtres (LAI=7)

Assimilation nette du couvert de hêtres (LAI=7)

Assimilation nette du couvert de hêtres (LAI=7)

Assimilation nette du couvert de hêtres (LAI=7)

forêt de Hesse

-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500

fl u x d e C (g m -2 a n -1 )

GPP Reco NEE

Variations Variations Variations

Variations interannuelles interannuelles interannuelles du bilan de carbone interannuelles du bilan de carbone du bilan de carbone du bilan de carbone

assimilation brute 1340

respiration

aérienne - souterraine

400 640

(en g C . m

. an

)

Le cycle du carbone dans la forêt de Hesse, 1999 Le cycle du carbone dans la forêt de Hesse, 1999 Le cycle du carbone dans la forêt de Hesse, 1999 Le cycle du carbone dans la forêt de Hesse, 1999

flux net annuel de carbone

300

Stock C biomasse aérienne

Stock C biomasse souterraine

Etablissement de bilans annuels

Grid (50mx50m) for ground measurements: stand structure, LAI, soil in ca. 200 plots (Bréda and Bouriaud)

200 m

100 200 300 400 500 600 700 100

200 300 400 500 600 700

100 200 300 400 500 600 700

L A I 4 L A I 4 . 5 L A I 5 L A I 5 . 5 L A I 6 L A I 6 . 5 L A I 7 L A I 7 . 5 L A I 8 L A I 8 . 5 L A I 9

L A I 4 L A I 4 . 5 L A I 5 L A I 5 . 5 L A I 6 L A I 6 . 5 L A I 7 L A I 7 . 5 L A I 8 L A I 8 . 5 L A I 9

Indice foliaire Indice foliaire Indice foliaire

Indice foliaire spatialisé spatialisé spatialisé ((((Bouriaud spatialisé Bouriaud Bouriaud et Bouriaud et et et Bréda Bréda Bréda)))) Bréda

Site

Site

Site

Site

Hesse 1997-2001

Sun leaves : LMA >=75 g.m

Date Sample Size NbLeaves/sample N g/kg P g/kg

mean s.e mean s.e

05/08/97 11 10 23.35 0.91 1.33 0.04

31/07/98 9 8 20.80 0.78 1.19 0.03

17/08/99 8 8 22.78 0.79 1.34 0.07

08/08/00 12 10 22.64 0.91 1.25 0.06

9-10/08/01 8 1 21.89 0.54

Date Sample Size NbLeaves/sample Vcmax Jmax

mean s.e mean s.e

9-10/08/01 8 1 80.74 3.75 137.54 4.22

performances de performances de performances de

performances de l’appareil foliaire l’appareil foliaire l’appareil foliaire ((((Montpied l’appareil foliaire Montpied Montpied Montpied et D et D et D et Dreyer reyer reyer reyer))))

Modèle CHANCE

Détermination des flux de CO ₂ , d’H ₂ O et d’énergie

à l’échelle du couvert

Connaître le comportement de l’écosystème

Comparaison avec les mesures E.C.

Améliorer les techniques de modélisation

(up-scaling) Info sur feuilles, sol, bois

Calcul du climat et des propriétés physiologiques +