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Theses Year : 2009

Modelling the greenhouse gas balance of agro-ecosystems in Europe

Modélisation des bilans de gaz à effet de serre des agro-écosystèmes en Europe

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1
Simon Lehuger
  • Function : Author
  • PersonId : 865184

Abstract

Agriculture accounts for 10-15 % of anthropogenic emissions of greenhouse gases (GHGs), which justifies that this sector must play a role in climate mitigation. The exchanges of GHGs between agro-ecosystems and the atmosphere involve three compounds: nitrous oxide (N2O), methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). The prediction of GHG exchanges needs to take into account the underlying processes within the soil-crop system, that are tightly controlled by the agro-pedoclimatic conditions. Using biophysical models is currently a very promising approach in this direction, but still emerging. The central issue of this thesis is the prediction of the global warming potential of agro-ecosystems, based on biophysical modelling of agro-ecosystems and their GHG exchanges with the atmosphere. The model parameters were estimated using an original method of Bayesian calibration. Independant data sets were used to assess the error of model prediction for the simulation of N2O and CO2 fluxes at the plot scale. This model is now able to predict the GHG balance of cropping systems. The model application on experimental sites with contrasting soil and climatic conditions made it possible to quantify the global warming potential of cropping systems for entire crop rotations and to test various mitigation strategies. The use and development of the model in the perspective of spatial extrapolation can produce inventories of GHG emissions from croplands at regional scale.
L'agriculture représente 10-15 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), ce qui justifie que ce secteur soit amené à jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques. Les échanges de GES entre agro-écosystèmes et atmosphère font intervenir trois composés : le protoxyde d'azote (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2). La prédiction de ces échanges de GES nécessite de prendre en compte les processus sous-jacents au sein du système sol-plante, qui sont fortement régulés par les conditions agro-pédoclimatiques. L'utilisation de modèles biophysiques est actuellement une approche très prometteuse en ce sens, mais encore en émergence. La problématique centrale de ce travail de thèse est l'estimation du pouvoir de réchauffement global des agro-écosystèmes, basée sur une modélisation biophysique des agro-écosystèmes et de leurs échanges de GES avec l'atmosphère. Le développement du modèle CERES-EGC a permis d'estimer ses paramètres, grâce à une méthode originale de calibration bayésienne, et d'évaluer son erreur de prédiction pour la simulation des flux de N2O et de CO2 à l'échelle de la parcelle. Ce modèle est désormais en mesure de prédire le bilan de GES des systèmes de cultures. L'application du modèle sur des sites expérimentaux aux conditions pédoclimatiques contrastées a permis de quantifier le pouvoir de réchauffement global de systèmes de cultures à l'échelle de rotations et de tester différentes stratégies de mitigation. L'utilisation et le développement du modèle dans une perspective d'extrapolation spatiale permet de produire des inventaires d'émissions de GES par les surfaces agricoles à échelle régionale.
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tel-00438077 , version 1 (02-12-2009)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00438077 , version 1
  • PRODINRA : 248729

Cite

Simon Lehuger. Modélisation des bilans de gaz à effet de serre des agro-écosystèmes en Europe. Sciences de la Terre. AgroParisTech, 2009. Français. ⟨NNT : 2009AGPT0022⟩. ⟨tel-00438077⟩
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