Les recherches visent à observer, comprendre et intégrer le fonctionnement des écosystèmes continentaux de la plante au paysage.

Le fonctionnement

Il s'agit des échanges d’énergie et de matière entre la végétation et l’atmosphère. Nous étudions notamment les transports turbulents de gaz (ozone, dioxide de carbone, vapeur d’eau, …), les transferts d’énergie (turbulence, chaleur, rayonnement) ou de particules (pollen). Ces transferts dépendent fortement de la végétation  (par sa structure, par les processus de régulation mis en jeu...) et conditionnent dans le même temps son développement  et sa croissance.

De la plante au paysage

L'échelle typique du paysage se situe autour de quelques dizaines de km² et correspond à un niveau intermédiaire entre la parcelle agricole et la région. L'espace rural offre une large gamme de paysages, simples ou mélangés, composés de cultures, forêts, prairies et autres milieux naturels ou espaces urbanisés. Le fonctionnement d'un paysage met en jeu un ensemble d'interactions "verticales" ou "horizontales" entre les sols, la végétation et l'atmosphère. EPHYSE s’intéresse plus particulièrement aux interactions végétation-atmosphère.

En combinant observation et modélisation

Les travaux s'appuient sur l'observation intensive de sites ateliers instrumentés, pour le suivi des échanges végétation - atmosphère (chaleur, évaporation, flux de carbone, gaz à effet de serre) et l'utilisation de données de télédétection satellite (solaire réfléchi, infra-rouge, micro-ondes). Ces recherches s'accompagnent de développements méthodologiques originaux comme la scintillométrie optique (flux de chaleur) et micro-ondes (flux de vapeur) ou le traçage des flux gazeux isotopiques. La modélisation du fonctionnement repose sur des approches intégratives combinant simulation numérique des écoulements à échelle fine et modèles biophysiques de végétation.

Principales finalités des recherches

• développement d'outils et méthodes de gestion durable des écosystèmes terrestres (production forestière, diversité, impact climatique local, …)
• transport atmosphérique de particules (dissémination de pollen, de polluants, …)
• risques de dégâts de tempêtes ou incendies,
• gestion de la ressource « eau « (irrigation, qualité des eaux, bilan hydrique),
• aménagement du paysage, des territoires et de régions à occupation des terres diversifiée,
• analyse des effets du changement climatique sur la gestion des forêts et définition de nouvelles pratiques sylvicoles.

L'organisation de l'Unité

Mécanique Environnementale

L'équipe aborde des thématiques mettant en jeu l’écoulement atmosphérique et les échanges sol – plante – atmosphère sur une large gamme d’échelles spatiales, dont celle du paysage, dans les contextes du changement climatique, des évènements extrêmes (tempêtes, sécheresse), des nouvelles pratiques agricoles et de leurs conséquences agro-environnementales. Ses thématiques principales sont :

• les écoulements turbulents et l’interaction vent-plante pour la compréhension de la dynamique de l’écoulement et des structures turbulentes à l’échelle de couverts hétérogènes, la vulnérabilité des arbres au vent, l’impact du mitage de la forêt sur la stabilité des peuplements ;
• la dispersion atmosphérique de particules liée aux pratiques agricoles (pesticides), l’érosion éolienne des sols (désertification) et la dispersion aérienne des microbes (bactéries) ou des gènes (pollen) ;
• les transferts d’énergie et de masse en relation avec la structure des couverts, où l'on cherche à caractériser les mécanismes d’échanges sol-plante-atmosphère en lien avec la micrométéorologie, et à décomposer les flux de masse et d’énergie entre les différents compartiments des écosystèmes.

Les outils développés pour mener à bien ces recherches sont l’observation en atmosphère réelle, la simulation expérimentale en laboratoire (soufflerie) et la modélisation numérique.

Ecologie Fonctionnelle et Télédétection

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