L'isoprène est principalement émis par les feuilles des plantes dans des conditions chaudes et ensoleillées. Une connaissance précise de ses émissions est nécessaire pour mieux évaluer la formation d'ozone et de particules fines et leur impact sur la qualité de l'air et le climat. Cependant, l'impact de la déforestation et de la sécheresse sur les émissions d'isoprène sont des zones d'ombre dans nos connaissances actuelles. L'objectif d'ALBERI était de mieux décrire la réponse des émissions d'isoprène aux changements de végétation et à la sécheresse dans le modèle d'émissions biogéniques MEGAN.
Quel est l'impact des changements de la couverture végétale et de la sécheresse sur les émissions d'isoprène ?
Le modèle MEGAN estime que les émissions mondiales d'isoprène dues au réchauffement climatique s'élèvent à environ 10 % par décennie depuis 2001. Lorsque les changements de la couverture terrestre sont pris en compte, les simulations montrent une baisse de la tendance des émissions, à 6 % par décennie. Cet effet d'atténuation est principalement dû à la diminution du couvert végétal sous les tropiques.
Des études en laboratoire ont montré que, lorsque les plantes subissent un stress hydrique modéré, les émissions d'isoprène augmentent en raison de l'élévation de la température des feuilles, mais qu'elles diminuent en cas de sécheresse grave ou prolongée en raison d'une réduction de la photosynthèse. Les observations sur le terrain des effets de la sécheresse naturelle sur les flux d'isoprène à l'échelle de l'écosystème sont rares. Au cours des campagnes de terrain 2011-2012 dans le centre des États-Unis, sur le site MOFLUX (Figure), les flux d'isoprène ont été surveillés pendant deux étés en même temps que des épisodes de sécheresse, ce qui nous a permis de disposer d'un jeu de données unique.
Dans notre étude, nous avons réajusté la paramétrisation liée à la sécheresse du modèle MEGAN en nous basant sur les données de mesure du site MOFLUX et sur les données d'humidité du sol obtenues par satellite à partir du modèle GLEAM développé à l'Université de Gand. La méthode d'évaluation est basée sur le formaldéhyde (HCHO), un produit à haut rendement dans l'oxydation de l'isoprène qui peut être mesuré depuis l'espace et calculé à l'aide d'un modèle de chimie-transport.
Nous comparons les colonnes de HCHO du modèle IMAGES aux données de HCHO de l'OMI. L'utilisation de la paramétrisation réajustée montre une amélioration globale des colonnes de HCHO sur le site MOFLUX, mais les comparaisons soulignent également les limites de l'utilisation de propriétés du sol très hétérogènes comme indicateurs de sécheresse.
Un tremplin pour la recherche future
D'autres pistes devraient être explorées, comme l'utilisation de l'évapotranspiration terrestre. Compte tenu du manque d'observations de l'isoprène en conditions de sécheresse, il est donc urgent de mettre en place un suivi continu des flux. Depuis 2022, les flux d'isoprène sont régulièrement mesurés sur le site de Vielsalm dans l'Ardenne belge et permettront de mieux évaluer ses activateurs.
Partenaires
Références
- Opacka, B., J.-F. Müller, T. Stavrakou, M. Bauwens, K. Sindelarova, J. Markova, A. Guenther: Global and regional impacts of land cover changes on isoprene emissions derived from spaceborne data and the MEGAN model, Atmos. Chem. Phys. 21, 8413–8436, https://doi.org/10.5194/acp-21-8413-2021, 2021.
- Opacka, B., J.-F. Müiler, T. Stavrakou, D. G. Miralles, A. Koppa, B. R. Pagan, M. J. Potosnak, R. Seco, I. De Smedt, A. B. Guenther: Impact of drought on isoprene fluxes assessed using field data, satelite-based GLEAM soil moisture and HCHO observations from OMI. Remote Sens., 14, https://doi.org/10.3390/rs14092021, 2022.
