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TitreForest water use and water use efficiency at elevated CO2: a model-data intercomparison at two contrasting temperate forest FACE sites
AuteurDe Kauwe, M G; Medlyn, B E; Zaehle, S; Walker, A P; Dietze, M C; Hickler, T; Jain, A K; Luo, Y; Parton, W J; Prentice, I C; Smith, B; Thornton, P E; Wang, S; Wang, Y -P; Wårlind, D; Weng, E; Crous, K Y; Ellsworth, D S; Hanson, P J; Kim, H -S; Warren, J M; Oren, R; Norby, R J
SourceGlobal Change Biology vol. 19, 2013 p. 1759-1779, https://doi.org/10.1111/gcb.12164
Année2013
Séries alt.Secteur des sciences de la Terre, Contribution externe 20140170
ÉditeurBlackwell Publishing Ltd
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1111/gcb.12164
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf
Sujetseaux de surface; gaz carbonique; analyse environnementales; etudes de l'environnement; effets sur l'environnement; climat; effets climatiques; végétation; modèles; Changement climatique; géologie de l'environnement; hydrogéologie
Illustrationstables; plots; histograms
ProgrammeAquifer Assessment & support to mapping, Géoscience des eaux souterraines
Résumé(disponible en anglais seulement)
Predicted responses of transpiration to elevated atmospheric CO2 concentration (eCO2) are highly variable amongst process-based models. To better understand and constrain this variability amongst models, we conducted an intercomparison of 11 ecosystem models applied to data from two forest free-air CO2 enrichment (FACE) experiments at Duke University and Oak Ridge National Laboratory. We analysed model structures to identify the key underlying assumptions causing differences in model predictions of transpiration and canopy water use efficiency. We then compared the models against data to identify model assumptions that are incorrect or are large sources of uncertainty. We found that model-to-model and model-to-observations differences resulted from four key sets of assumptions, namely (i) the nature of the stomatal response to elevated CO2 (coupling between photosynthesis and stomata was supported by the data); (ii) the roles of the leaf and atmospheric boundary layer (models which assumed multiple conductance terms in series predicted more decoupled fluxes than observed at the broadleaf site); (iii) the treatment of canopy interception (large intermodel variability, 2-15%); and (iv) the impact of soil moisture stress (process uncertainty in how models limit carbon and water fluxes during moisture stress). Overall, model predictions of the CO2 effect on WUE were reasonable (intermodel l = approximately 28% 10%) compared to the observations (l = approximately 30% 13%) at the well-coupled coniferous site (Duke), but poor (intermodel l = approximately 24% 6%; observations l = approximately 38% 7%) at the broadleaf site (Oak Ridge). The study yields a framework for analysing and interpreting model predictions of transpiration responses to eCO2, and highlights key improvements to these types of models.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Le projet FACE (Free-Air CO2 Enrichment : projet d'enrichissement en dioxyde de carbone en air libre) est un grand programme international auquel participent plus de quinze pays. L'objectif scientifique de FACE est d'étudier les effets d'une concentration élevée de CO2 dans l'atmosphère sur les fonctions, services et cycles de l'eau des écosystèmes. Le projet d'interaction du modèle FACE mené par l'Oak Ridge National Laboratory des États-Unis et soutenu par le département de l'énergie des États-Unis vise à comparer les modèles de réaction des écosystèmes aux données FACE. Oak Ridge a choisi onze modèles d'écosystèmes de six pays pour réaliser ce projet. Le modèle EALCO mis au point au CCT est l'un de ces onze modèles, et il est le seul en provenance du Canada et le seul qui repose sur la télédétection. Cet article présente une partie des résultats de cette collaboration internationale. Il se penche sur l'étude de l'utilisation de l'eau par les forêts et de l'efficacité de cette utilisation en présence d'une forte concentration de CO2.
GEOSCAN ID295122