Atténuation des effets du changement climatique

Ce thème de recherche concerne l’atténuation du changement climatique et vise à comprendre comment l’usage des sols et les modes de gestion agronomique ou sylvicole peuvent jouer un rôle pour limiter le changement climatique en cours et en réduire les impacts. Les surfaces continentales inter-agissent avec l’atmosphère par des échanges de chaleur, de masse, d’énergie cinétique et de rayonnement qui doivent être prises en compte pour l’atténuation des effets du changement climatique.

Les modes de gestion des grandes cultures et prairies impactent le bilan de carbone du sol et les émissions de gaz à effet de serre. Les sols cultivés sont généralement appauvris en carbone et pourraient donc re-stocker des quantités substantielles de matière organique. L’agriculture peut améliorer son bilan gaz à effet de serre en réduisant ses émissions de N₂O et de CH₄, en stockant davantage de carbone dans les sols et en produisant de l’énergie renouvelable (biogaz produit par méthanisation des effluents d’élevage ou des résidus de culture par ex), avec un effet de substitution aux énergies fossiles. L’intérêt environnemental de ces différents leviers doit cependant être analysé en tenant compte des compétitions d’usage de la biomasse (retour au sol versus méthanisation par exemple), et en considérant les effets induits, parfois à longue distance (indirect land use change).

La sylviculture des forêts joue un rôle clé pour la séquestration de carbone. Celle-ci peut se produire dans l’écosystème, dans les compartiments biomasse et sol, ou ex situ, dans les produits récoltés. La substitution de produits d’origine fossile par des produits forestiers ou agricoles bio-sourcés offrent aussi un potentiel d’atténuation.

Un défi pour la recherche est d‘anticiper le comportement des écosystèmes forestiers et agrosystèmes sous différents scénarios climatiques et selon différents itinéraires de gestion. Cette projection dans le futur est difficile. D’abord par la complexité des écosystèmes de grande culture, prairies ou forêts en tant que systèmes biogéochimiques et thermodynamiques. Ensuite par l’incertitude sur l’évolution rapide du milieu physique (biotope) avec le changement climatique, les pollutions, les modifications du cycle de l’eau, ou l’évolution des pratiques. Enfin, par les interactions entre ces écosystèmes et avec d’autres élément du paysage (infrastructures, réseaux de transport, tissu urbain etc. )

1. Elle exige de voir « loin ». Les forêts en particulier ont des cycles de vie dépassant le siècle ce qui impose l’analyse de scénarios à long terme (100 ans et plus) embrassant l’ensemble des futurs possibles du système Terre avec une résolution suffisante (10 km). Cette vision à long terme doit aussi être à même de prendre en compte les évènements extrêmes, rares par définition, et de leurs impacts qui sont majeurs sur la dynamique de ces écosystèmes.
    
2. Elle suppose d’assumer la complexité des écosystèmes, leurs échanges d’énergie, le cycle des différents élément clés (carbone, azote, phosphore, eau…), leur structure complexe, leurs réseaux trophiques et leurs interactions avec le milieu physique.
    
3. Elle doit prendre en compte l’ensemble des fonctions des écosystèmes et leurs impacts sur la production de biens marchands, la protection des sols, des ressources en eau, du trait côtier et du climat, la diversité des habitats, la biodiversité, les activités récréatives et culturelles liées.
    
4. Elle oblige à intégrer l’action de l’Homme à différentes échelles : gestionnaires et exploitants, autres usagers des espaces ruraux ou forestiers, filières de transformation, marchés et échanges commerciaux des matériaux produits. En interaction avec les acteurs concernés, il s’agit de proposer des approches d’optimisation des pratiques intégrant les services d’atténuation (projets Forêts-21, Biosylve, e-Sylve, OTAF, Grifon).

L’unité ISPA contribue à cette thématique en mettant en œuvre différents actions et projets de recherche, en participant à des expertises collectives, et par le développement de réseaux et moyens d’observation allant du local (réseau de l’infrastructure ICOS) au global (programme Copernicus) ou d’expérimentations (infrastructure ANAEE, plate-forme Xylosylve). Une voie majeure d’exploration est ici l’utilisation de modèles biophysiques et biogéochimiques qui représentent la micrométéorologie (modèle MUSICA) et la dynamique des systèmes forestiers ou agricoles forcée par des scénarios climatiques et culturaux (modèles GO+, ORCHIDEE-FM, GOANIM, Roth-C). Elle est sollicitée pour des applications aux niveaux local (projet e-Sylve), régional (projets Grifon, Impacts, Biosylve) ou national et européen (projet CLINORG) et pour l’analyse de projets industriels importants (infrastructure photovoltaïque, Champ Captant de Bordeaux Métropole…).