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PESAt : Plateforme sur les Echanges ‘Sol-Atmosphère’ dans les tourbières

Déscription

À l’échelle globale, les tourbières (zones humides), qui contiennent environ 30% du stock de carbone (C) des sols mondiaux, sont des pièges importants de C atmosphérique et participent ainsi à la régulation du climat et à la préservation d’une biodiversité spécifique souvent rare et menacée. Cependant, en raison du changement climatique (hausse de la température de l’air, modification de la pluviosité et de l’hydrologie du sol), le fonctionnement de ces écosystèmes risque d’être fortement modifié avec pour conséquence un déstockage massif du C accumulé dans le sol sous forme d’émission de gaz à effet de serre, GES (CO2 et CH4) dans l’atmosphère et/ou de relargage de C organique dissous dans les eaux. Les émissions de GES par ces milieux se caractérisent par une très grande variabilité spatiale et temporelle, avec des épisodes de grandes émissions, isolés dans le temps et dans l’espace, ayant une contribution essentielle dans les bilans. Saisir ces évènements avec des méthodes de mesures ponctuelles dans le temps et dans l’espace conduit à des estimations avec de très grandes incertitudes. C’est pourquoi, nous mettons en œuvre des outils de mesure in situ permettant des acquisitions continues et intégrées dans le temps et dans l’espace de chroniques de flux afin de pouvoir estimer les bilans de C à l’échelle de l’écosystème (puits ou source de C) et de diminuer les incertitudes sur ces bilans.

D’autre part, ces zones humides sont soumises à de fortes pressions anthropiques (drainage et fertilisation) ayant pour conséquences une modification notable du fonctionnement hydrologique et un accroissement d’une biodiversité (communautés végétales notamment) envahissante conduisant souvent à une ‘fermeture’ du milieu et une érosion de la biodiversité endémique. Ainsi, nous mettons en place des expérimentations (in situ et en laboratoire) basées sur des outils d’ingénierie écologique afin de restaurer les services écosystémiques de ces milieux et nous évaluons leur réhabilitation par le suivi spatio-temporelle de nombreuses variables sur le long terme.

C’est dans ce contexte que l’ISTO/OSUC a entrepris dès 2008 le suivi du fonctionnement hydro-écologique de nombreux sites, notamment de deux tourbières en France (La Guette, Sologne et Frasne, Jura) en y déployant des instruments de mesure de plusieurs catégories de variables environnementales (météorologie, hydrologie, hydrochimie, biodiversité, émissions de gaz à effet de serre…). Dès 2011, l’élargissement du suivi à d’autres sites en France (Landemarais, Bretagne et Bernadouze, Pyrénées) et en Sibérie (Mukhrino Field Station) a abouti à une labellisation (i) de ce réseau d’observation comme Service National d’Observation (SNO) Tourbières par le CNRS – INSU et de la tourbière de La Guette, comme Site Atelier de la Zone Atelier Loire  par le CNRS-InEE. Depuis 2016, le SNO Tourbières fait partie de l’Infrastructure de Recherche OZCAR  dédiée à l’observation de la zone critique des surfaces et interfaces continentales.

C’est ainsi qu’en 2015, ce dispositif muni d’une métrologie innovante pour l’observation à long terme du fonctionnement des écosystèmes tourbeux s’est logiquement inscrit dans la problématique du Programme PIVOTS afin d’augmenter ses capacités en termes d’instrumentation et d’expérimentation et de répondre ainsi aux objectifs de ce Programme.

. Chiffre clés .

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. dernières actualités .

Retour sur la journée/rencontre Plateformes PIVOTS/Entreprises du mercredi 6 décembre 2017
Le programme PIVOTS au cœur des journées scientifiques « Cycle des gaz à effet de serre : flux, bilans régionaux, scénarios et instrumentations"

. SERVICES PROPOSÉS .

 

=> Météorologie (air et sol) avec l’installation d’une station météorologique (température et humidité de l’air, pluviosité, rayonnement…) et d’une station météo-sol munie de capteurs de température du sol, de teneur en eau du sol, de niveau de la nappe d’eau, de flux de chaleur dans le sol et de rayonnement net.

 

=> Emissions de gaz à effet de serre (CO2 et CH4) dont la mesure s’effectue à la fois par la méthode d’eddy covariance par une tour à flux et par la méthode de chambres statiques (manuelles et automatiques) :

Tour à flux permet la mesure à haute fréquence (à 20 Hz) des concentrations en CO2, CH4 et H2O dans l’air et la vitesse de la composante verticale du vent. Elle est munie d’analyseurs de CO2, CH4 et H2O, et d’un anémomètre 3D. La station est complétée d’une pompe pour la circulation de l’air, d’un datalogger, de panneaux solaires et batteries et d’un système de transmission des données.

 

Chambres statiques manuelles et automatiques permettent d’estimer notamment la variabilité spatiale des émissions de GES et d’évaluer l’impact de facteurs biotiques (végétation) et abiotiques (température, teneur en eau du sol, PAR…) sur cette variabilité. Les chambres manuelles sont munies de sondes de mesure de CO2 (sondes Vaisala, et de CH4 (sonde Los Gatos, et sonde SPIRIT : spectromètre infrarouge développé par le laboratoire LPC2E). La température et l’humidité de l’air dans la chambre sont également mesurées par des capteurs adhoc. Les chambres automatiques (en cours de développement) seront déployées à partir de 2018 dans l’empreinte de la tour à flux.

 

Mesure de la respiration du sol par la méthode de gradients : le développement (en cours) de capteurs adhoc permettra la mesure in situ et en profondeur de la concentration en CO2 respiré par le sol. L’application de ces capteurs, couplés à des capteurs de mesure de la température et de la teneur en oxygène et en eau du sol, dans des conditions redox contrastées, permettra de mieux caractériser la production et les émissions de CO2.

 

=> Hydrologie et hydrochimie : l’instrumentation a été conçue de façon à pouvoir estimer et modéliser le bilan hydrique et les flux de C organique dissous ainsi qu’à caractériser la qualité chimique des eaux.

 

• des piézomètres munis de sondes automatiques pour la mesure du niveau de la nappe d’eau sont installés, pour les plus anciens d’entre eux, depuis 2010 dans la tourbière, à ses exutoires et en amont de la tourbière. Les débits d’eau sont régulièrement mesurés à l’exutoire.

. Témoignage .

. projets en cours .

. Publication Scientifiques .

Pivots

. Vidéo .

. CONTACT PESA .

Fatima LAGGOUN

Directrice de recherche au CNRS, Responsable de la plateforme PESAt

02.38.49.46.63 - fatima.laggoun@univ-orleans.fr

ISTO/OSUC - Université d'Orléans - CNRS - 1A, rue d ela Férollerie, 45071 Orléans Cedex 2