Surface & Réservoir

REPRISE – Financement : STIC-AmSud / Pilotage : Bertrand Guenet
Les changements climatiques futurs sont principalement prévus par des modèles du système terrestre. Les climatologues ne se fient pas à un seul modèle et plusieurs modèles ont été développés dans le monde. Grâce à l’ensemble de plusieurs modèles, nous pouvons calculer les trajectoires climatiques futures et les incertitudes associées. Une source d’incertitude provient de la structure des modèles et de la manière dont les différents mécanismes sont représentés et paramétrés. L’un des principaux défis des climatologues est de réduire ces incertitudes. Une option possible est le développement de modèles, mais cela prend du temps et nécessite d’importantes ressources informatiques et humaines. La deuxième option est de contraindre les projections du modèle sur la base des observations actuelles, afin de calculer les biais et de corriger ensuite les données modélisées. Cette approche est connue sous le nom de cadre de contrainte émergente. Dans le cadre de la collaboration REPRISE, nous allons analyser les simulations actuelles du modèle du système terrestre et analyser différentes variables de sortie liées au cycle du carbone, à l’usage des terres et au climat, qui seront comparées aux produits basés sur les observations. Ce travail sera effectué par le biais deux work packages. Le premier se concentrera sur le cadre de contrainte émergent pour réduire les incertitudes dans les projections futures, pour des variables de sortie et des régions spécifiques. Le second se penchera sur les résidus de modèle et identifiera leurs facteurs pour souligner les aspects spécifiques des modèles du système terrestre qui doivent être améliorés pour réduire les incertitudes des projections climatiques. Ces deux ensembles de travaux seront réalisés avec un accent particulier sur l’Amérique du Sud afin de réduire les incertitudes liées au changement climatique dans cette région. Deux work packages supplémentaires dédiés à la recherche de financement et à la communication/diffusion des résultats seront également inclus pour assurer la continuité du consortium actuel après le projet REPRISE et pour atteindre les parties prenantes locales.

CHROME – Financement : Marie Skłodowska-Curie / Pilotage : Nuria Catalan
Le carbone organique est exporté des écosystèmes terrestres vers les écosystèmes d’eau douce où il est non seulement dégradé et finalement perdu sous forme de dioxyde de carbone, mais où cette dégradation se produit également plus rapidement que dans les sols ou les systèmes marins. Dans les eaux douces, les variations de la dégradation et de la réactivité de la matière organique ont été liées aux changements de composition de la matière organique. Le flux des systèmes terrestres vers les systèmes aquatiques semble augmenter en raison des perturbations anthropiques. Cependant, malgré l’importance de ces flux pour le cycle global du carbone, les modèles du système terrestre (ESM) commencent à peine à les prendre en compte. En ce sens, l’Arctique est une région particulièrement cruciale qui mérite une attention urgente, car les sols du pergélisol contiennent un stock massif de carbone qui est susceptible d’être mobilisé vers les eaux douces. Un tel transfert pourrait transformer ce stock de carbone vulnérable d’un puits en une source de dioxyde de carbone. Par conséquent, déterminer la réactivité de ce flux de matière organique et l’incorporer dans les modèles de surface est essentiel à l’heure actuelle. Le fondement de CHROME est l’idée que la diversité chimique de la matière organique explique sa réactivité et, à ce titre, doit être prise en compte dans les modèles biogéochimiques. CHROME représente la première tentative d’incorporer la diversité chimique de la matière organique dans les MSE, et le fera en : i) développant et en sélectionnant des indices de diversité chimique fonctionnelle comme indicateurs de la réactivité de la matière organique arctique et ii) en mettant en œuvre ces connaissances dans une branche régionale d’un MSE.

CCiCC – Financement : H2020 / Pilotage : Pierre Friedlingstein
Le projet CCiCC vise à combler le manque crucial de connaissances sur la sensibilité du climat aux émissions de dioxyde de carbone, en réduisant l’incertitude de notre compréhension quantitative des interactions et des rétroactions carbone-climat. Cet objectif sera atteint par une intégration innovante des modèles et des observations, en fournissant de nouvelles contraintes sur les interactions carbone-climat modélisées et les projections climatiques, et en soutenant les évaluations du GIEC et les objectifs politiques. Pour atteindre cet objectif, CCiCC (a) apportera un changement radical dans notre capacité à quantifier les processus clés qui régulent le système couplé carbone-climat, (b) utilisera les contraintes d’observation et une meilleure compréhension des processus pour fournir des prévisions à court terme et des projections à long terme multi-modèles du climat en réponse aux émissions anthropiques, et (c) fournira des voies d’émissions de dioxyde de carbone pertinentes pour les politiques, en accord avec les objectifs de l’Accord de Paris (AP) de la CCNUCC (Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques). Pour atteindre ses objectifs, le CCiCC développera et utilisera : des modèles du système terrestre (MST) de pointe, y compris des processus biogéochimiques non inclus dans les précédents rapports du GIEC ; de nouvelles observations pour limiter le cycle du carbone contemporain et sa variabilité naturelle ; des prévisions décennales basées sur les MST, y compris les rétroactions carbone-climat et de nouvelles méthodes d’initialisation ; de nouvelles contraintes émergentes et méthodes de pondération pour réduire l’incertitude dans les projections du cycle du carbone et du climat ; et de nouveaux scénarios climatiques suivant des voies d’émission de CO2 adaptatives. Le CCiCC soutiendra deux éléments centraux de l’AP. Premièrement, les bilans mondiaux de l’AP, en fournissant des prévisions pertinentes pour les politiques en matière de CO2 atmosphérique et de climat en réponse aux contributions nationales déterminées. Deuxièmement, les ambitions de l’AP de maintenir le réchauffement de la planète bien en dessous de 2°C, en fournissant des estimations solides des budgets carbone restants et des voies disponibles. Le CCiCC rassemblera des groupes européens de premier plan dans le domaine de la modélisation du climat et de la recherche sur le cycle du carbone, assurant ainsi de manière unique le leadership de l’Europe dans le domaine de la science pratique nécessaire aux évaluations du GIEC.

HoliSoils – Financement : H2020 / Pilotage : Raisa Mäkipää
Le manque de connaissances sur les processus des sols forestiers et l’absence d’une surveillance harmonisée des sols limitent la capacité de l’UE à maintenir les services écosystémiques liés aux sols et à atteindre les objectifs de la politique climatique. Une meilleure compréhension des processus pédologiques et une approche harmonisée de la gestion et de l’intégration des données dans les modèles de calcul utilisés pour la prise de décision sont nécessaires de toute urgence pour atteindre les objectifs en matière de climat et de durabilité, y compris les ODD de l’Agenda 2030 des Nations unies, l’accord de Paris de la Convention sur le climat, la stratégie de l’UE en matière de bioéconomie, le règlement UTCATF de l’UE, la stratégie forestière de l’UE (2018) et le contrat vert européen. HoliSoils développera un cadre harmonisé de surveillance des sols et identifiera et testera des pratiques de gestion des sols visant à atténuer le CC et à maintenir la fourniture de divers services écosystémiques essentiels aux moyens de subsistance et au bien-être des humains. HoliSoils intègre de nouvelles méthodologies et des connaissances spécialisées sur les techniques d’analyse, le partage des données, les propriétés et la biodiversité des sols, ainsi que les processus de développement de modèles, afin de développer des outils de surveillance des sols, d’affiner l’évaluation des GES du secteur UTCATF, d’accroître l’efficacité des mesures d’atténuation des GES et d’améliorer les prévisions numériques de l’atténuation, de l’adaptation et des services écosystémiques basés sur les sols. HoliSoils applique une approche collaborative multi-acteurs, afin de maximiser son applicabilité et son impact au-delà de sa durée. Le consortium multidisciplinaire se compose d’universités et d’instituts de recherche de toute l’Europe, avec une expertise de premier plan en matière d’analyse des sols et de bases de données, de développement de techniques analytiques avancées, de modélisation de systèmes complexes, de cartographie numérique des sols, d’écologie des sols, d’écologie des perturbations, d’inventaires des forêts et des GES, de sciences sociales et de communication. Il implique également un engagement actif avec diverses parties prenantes, notamment des propriétaires et des gestionnaires de forêts, des acteurs de l’industrie, des services d’extension forestière, un organisme de certification, des chercheurs dans le domaine des forêts et des sols, des experts en matière de soutien à la politique climatique et d’inventaire des GES, ainsi que des décideurs politiques.

ROCOCO – Financement : ADEME / Pilotage : Lauric Cecillon
Alors que le Programme national de la forêt et du bois vise à augmenter les prélèvements de bois en France, l’étude 4p1000 France souligne l’importance de surveiller les effets d’une gestion sylvicole qui s’intensifie sur les stocks de carbone organique du sol (COS) ; avec pour objectif de préserver ou renforcer le puits net de COS que constituent les sols forestiers français. Pourtant, la surveillance des effets d’une mobilisation accrue de biomasse en forêt sur le stock de COS est rendue très difficile car il n’existe pas de modèle de dynamique du COS validé dans les conditions des forêts françaises. Notre projet ROCOCO vise à lever le verrou scientifique d’une modélisation de la dynamique du COS défaillante en forêt. A ce titre, il s’inscrit dans l’Axe 2 de l’APR GRAINE. Il porte tout particulièrement sur une des Priorités de l’Edition 2019 concernant la gestion forestière et les filières bois : la « modélisation des effets de la gestion forestière sur le carbone du sol ». Les objectifs du projet ROCOCO sont aussi simples qu’ambitieux : améliorer les modèles de dynamiques du COS pour les rendre enfins prédictifs des évolutions observées dans les forêts françaises (en les rendant compatibles avec une méthode quantifiant la stabilité du COS et en les simplifiant) ; utiliser les modèles améliorés pour simuler les évolutions des stocks de COS de l’ensemble des forêts françaises à l’horizon 2050 sous différents scénarios de gestion forestière et de climat. Notre projet ROCOCO offrir a ainsi à l a communauté scientifique et aux gestionnaires forestiers d e s modèles de dynamique du COS opérationnels, ainsi que des projections robustes des évolutions des stocks de COS à l’horizon 2050 sous différents scénarios climatiques et de gestion forestière. Ces projections seront à même d’éclairer plus objectivement les politiques publiques visant l’augmentation des prélèvements de bois en France au regard de leur compatibilité avec la stratégie nationale bas carbone.

Chaire Channel – Financement : Fondation Channel / Pilotage : Laurent Bopp
L’océan modère et contrôle le calendrier du changement climatique anthropique.  Il a absorbé la grande majorité de l’excès de chaleur du système climatique, soit plus de 90 % depuis les années 1970. Il constitue également un énorme puits de carbone : chaque année, il absorbe plusieurs milliards de tonnes de carbone. Il a capté près de 30% des émissions anthropiques de carbone depuis le début de la période industrielle, réduisant ainsi considérablement l’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère. L’impact modérateur des océans sur le changement climatique anthropique a un coût : ils se réchauffent en absorbant de la chaleur et s’acidifient en absorbant du carbone. Ces changements des propriétés physico-chimiques fondamentales de l’océan (réchauffement, acidification) ont des répercussions sur le fonctionnement des écosystèmes et sur les espèces marines en modifiant leur répartition géographique, leur physiologie de base et leurs rythmes saisonniers. Néanmoins, l’océan est aussi une source de solutions potentielles pour atténuer le changement climatique. Les écosystèmes côtiers, les mangroves, les marais salants, les herbiers marins et les macroalgues constituent ce que l’on appelle le « carbone bleu ». En protégeant et en restaurant ces écosystèmes très productifs, on pourrait augmenter considérablement la capacité de stockage du carbone de la Terre et réduire le taux d’augmentation du CO2 dans l’atmosphère.
Malgré des avancées significatives, notre compréhension du rôle de l’océan dans les projections de changement climatique pour les prochaines décennies est encore limitée. Quelle sera l’évolution du puits de carbone océanique au cours du 21e siècle ? Quels seront les impacts de l’acidification des océans sur les écosystèmes marins ? De même, la quantification du rôle potentiel du « carbone bleu » dans l’atténuation du changement climatique est encore très incomplète. Cette quantification est principalement basée sur des données de terrain locales qui ont été extrapolées à l’ensemble du globe. Comment pouvons-nous améliorer nos estimations du carbone bleu ?