Projet de recherche EV/14 (Action de recherche EV)
L’inventaire des flux des principaux gaz à effet de serre (CO2, N2O et CH4) est mené chaque année pour les régions de la Belgique dans le respect des obligations envers la Convention Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques (CCNUCC) et le protocole de Kyoto. Une méthodologie standard formulée par ‘Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC)’ a été approuvée pour de tels inventaires. Il demeure une certaine imprécision sur le rôle joué par les écosystèmes terrestres en tant que sources ou puits de gaz à effet de serre (GES). Ces incertitudes sont liées à l’approche globale des inventaires. De plus, les changements d’utilisation du sol induits par les changements climatiques et/ou changements de politiques qui peuvent affecter la taille des sources et puits dans le futur ne peuvent pas être estimés par une telle approche globale dans nos trois régions.
Ce projet, dès lors, cherche à regrouper une équipe multidisciplinaire de chercheurs afin de développer un cadre de modélisation capable d’estimer les inventaires des flux de GES provenant des écosystèmes terrestres pour chaque unité paysagère belge. Cette approche permet de tester les effets des changements du climat et d’utilisation du sol sur les flux futurs des GES. Afin d’atteindre cet objectif, les directives IPCC révisées (1996) pour les inventaires nationaux des GES seront adaptées pour fonctionner au niveau de l’unité paysagère.
Ceci sera obtenu en améliorant les paramètres du modèle existant basées sur les fonctions de réponse des écosystèmes pour les émissions de CO2 et les fonctions pédotransferts pour les émissions de N2O. Ces paramètres clés seront dérivés des travaux expérimentaux en Belgique (entre autres BELFOR) et dans les pays avoisinants. Le changement des flux de CH4 sera estimé par le changement du cheptel qui ressort des scénarios de changement global. L’application de modèles de changement d’utilisation du sol dans un cadre de systèmes d’information géographique (SIG) permettra de calculer l’impact de futurs scénarios plausibles de changement d’utilisation du sol induits par les changements de climat ou socio-économiques sur les flux de gaz à effet de serre. Ces scénarios seront développés avec l’aide des utilisateurs. Ainsi, le principal atout de ce projet est de rapprocher les résultats de la recherche scientifique fondamentale et les exigences politiques internationales.
Ce travail reposera sur l’importante expérience des partenaires du projet dans la recherche sur:
- les changements d’utilisation du sol (Le bureau Land Use/Cover Change (LUCC) est basé à l’UCL),
- évaluation de l’impact du changement de climat (représentation lors du troisième rapport de l’IPCC),
- recherches des processus d’écosystèmes (travaux expérimentaux sur les émissions des gaz à effet de serre à partir d’écosystèmes forestiers et agricoles),
- l’évaluation quantitative des terres.
Ce travail contribuera à rencontrer les engagements de la Belgique envers la Convention Cadre sur les Changements Climatiques et le protocole de Kyoto, et à développer la compréhension scientifique des flux de gaz à effet de serre émis par les écosystèmes terrestres à l’échelle des paysages et de la nation. L’originalité du projet repose sur la tentative d’intégrer des approches différentes de modélisation des changements globaux dans un cadre SIG afin d’avoir une vision globale sur l’avenir des écosystèmes terrestres de la Belgique.
Méthodologie
Module 1: Construction du cadre SIG
Le SIG consiste en polygones dérivés de la superposition de la carte d’utilisation des sols CORINE et de la carte des associations de sol (Tavernier et Maréchal, 1972). Les données de sol (par exemple banque de données ‘Aardewerk’; Van Orshoven et al., 1993), les données climatiques ainsi que l’épandage de fertilisant, l’importance du cheptel et les cultures sont géo-référencées pour les polygones.
Module 2: Implémentation des modèles d’inventaire du GIEC pour les unités paysagères au sein du SIG
Les flux de N2O et de CH4, dus aux activités agricoles et d’élevage, sont calculés au niveau communal à partir de statistiques issues de l’Institut National des Statistiques. Un système de répartition des flux permet d’évaluer la contribution de chaque polygone. Les réserves de carbone sont évaluées pour chaque polygone à partir de données de sol et d’inventaires forestiers. En première approche, les flux de CO2 liés aux changements de gestion /utilisation du sol seront estimés par comparaison avec des stocks de carbone dans autres polygones sous les mêmes conditions environnementales.
Module 3: Amélioration des paramètres utilisés dans les modèles GIEC
Une banque de données sera créée regroupant les résultats des travaux scientifiques sur les flux de GES provenant de l’agriculture, de l’élevage et de l’exploitation forestière. Cette banque de données sera analysée dans le but de développer des fonctions de pédo-transfert et de production d’écosystème. Ces fonctions sont le trait d’union entre les modèles GIEC et les polygones au sein du SIG.
MODULE 4: Modélisation du changement d’utilisation du sol
La modélisation des changements d’utilisation des sols dans le secteur agricole sera basée sur des techniques d’optimisation qui simulent les processus de prise de décision des utilisateurs du sol en fonction des cultures pratiquées. Différents modèles seront utilisés, tous seront basés sur l’approche développée dans le projet européen "ACCELERATES".
Module 5: Construction et évaluation, en terme de flux d’émission de GES d’une série de scénarios plausibles de changement globaux
Les estimations de changements d’utilisation du sol seront induites par l’utilisation de scénarios de changement globaux. Ces scénarios comprendront des estimations non-seulement des changements climatiques, mais aussi des estimations des changements socio-économiques. L’intérêt d’une approche par scénarios est la comparaison directe des changements liés aux changements climatiques aussi bien que par des changements socio-économiques. Dès lors, l’importance relative des forces socio-économiques et biophysique est affirmée et les implications des politiques mises en valeur.
Interaction entre les différents partenaires
Le SIG, construit par la KULeuven est le point central assurant l’intégration des résultats. Les équipes de la FUSAGx et de l’UCL se concentreront sur le développement de paramètres reflétant la variabilité des conditions de sols et de climat. Dans un second temps, l’équipe de l’UCL produira un modèle de changement d’utilisation des sols spécifique à la Belgique. Finalement, toutes les équipes seront impliquées dans l’élaboration de scénarios et l’évaluation des flux de GES.
Lien avec des programmes internationaux
L’approche simulant le changement d’utilisation du sol sera basée sur des projets précédemment financés par l’Union européenne (IMPEL). Une étude de cas centrés sur la Belgique est actuellement effectuée au sein d’un projet européen (ACCELERATES) qui sera utilisé pour simuler l’impact des scénarios de changements globaux. Les facteurs d’expansion appliqués aux inventaires de biomasses forestières sont estimés en coopération les initiatives européennes du projet COST E21.
Résultats et produits attendus
- Une représentation spatiale des stocks de carbone dans les sols et la biomasse en Belgique, pour 1990.
- Une estimation des flux de CO2 à partir des sols forestiers, pour 1990.
- Des facteurs d’émission du N2O adaptés aux écosystèmes belges.
- Une estimation de l’incertitude liée aux flux de N2O à partir des sols agricoles.
- Des scénarios de changement d’utilisation des sols.
- Des prévisions des stocks et flux des GES en réponse aux scénarios de changements climatique et d’utilisation du sol.
Partenaires
Activités
Le projet METAGE est constitué des trois partenaires:
- Le département de Géographie de l’Université catholique de Louvain (UCL). Ce groupe possède d’une vaste expertise en modélisation des écosystèmes terrestres et de changement d’utilisation des sols. L’équipe de l’UCL est partie prenante de différents projets européens ainsi la partie de changement d’utilisation du sol de METAGE sera développée en étroite collaboration avec ces différents projets.
- Le département de ‘Land Management’ de la Katholieke Universiteit Leuven se focalise sur les processus bio-physiques dans le paysage et la modélisation de l’évolution du paysage. Les outils de base de la recherche sont soit des modèles empiriques ou mécanistes, soit la géomatique et la télédétection. L’expertise se développe à l’aide de nombreux projets financés par des autorités régionales, nationales et internationales.
- Le groupe ‘Ecophysiologie des arbres forestiers’, de la Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux, a développé depuis 1987 différentes expériences et de modèles relatifs aux réponses physiologiques des essences ligneuses à l’élévation du CO2 atmosphérique. Actuellement, les expériences se focalisent sur la dynamique racinaire et la respiration des sols forestiers dans le but d’élaborer des scénarios à long terme de la réponse physiologique des plantes aux changements globaux.
Coordonnées
Site web: http://www.geo.ucl.ac.be/metage/index.html
Promoteur
Bas van Wesemael et Mark Rounsevell
Université Catholique de Louvain (UCL)
Départment de géologie et de géographie
3, place Louis Pasteur, B-1348 Louvain-la-Neuve
Tél: +32 (0)10 47 20 56 ; Fax: +32 (0)10 47 28 77
vanwesemael@geog.ucl.ac.be
http://www.geo.kuleuven.ac.be
Partenaires
Jos Van Orshoven
Katholieke Universiteit Leuven (KULeuven)
Department Landbeheer
Vital Decosterstraat 102, B-3000 Leuven
Tél: +32 (0)16 32 97 47; Fax: +32 (0)16 32 97 60
jos.vanorshoven@agr.kuleuven.ac.be
http://www.agr.kuleuven.ac.be
Eric Laitat
Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux (FSAGx)
Unité de Biologie végétale
2, passage des Déportés, B-5030 Gembloux
Tél: +32 (0)81 62 24 64; Fax: +32 (0)81 60 07 27
eric.laitat@cec.eu.int
http://www.fsagx.ac.be/ecophys
Comité d’Utilisateurs
Claude Delbeuck - Ministère de la Région Wallonne - Division Générale des Ressources Naturelles et de l’Environnement
Alain Derouane - Interregional Cel for the Environment
Marie-Rose Van den Hende et Johan Brouwers - Vlaamse Milieumaatschappij
Joseph Delwart - Ministère de la Région Wallonne - Direction Générale de l’Agriculture
Dirk Van Hoye - Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap - Afdeling Bos en Groen
Modelling Ecosystem Trace Gas Emissions : final report
Brussels : Federal Science Policy, 2007 (SP1822)
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