Impacts des changements climatiques sur le comportement de la végétation dans le fossé Rhénan

Impacts of climate change on the behaviour of vegetation in the Rhine valley

¹ Institut de Météorologie, Université de Fribourg, Werderring 10, D-79098 Freiburg
² Institut de Météorologie, Climatologie et Télédétection, Université de Bâle, Suisse
³ Faculté de Géographie, Université Louis Pasteur, Strasbourg, France
⁴ Institut de Botanique Forestière et de Physiologie des Arbres, Université de Fribourg
⁵ Centre de Géochimie de la Surface, Université Louis Pasteur, Strasbour, France
⁶ Institut National de Recherche Agonomique (INRA) Champenoux/Nancy, France

^* lutz.jaeger@meteo.uni-freiburg.de

Résumé

D’après des résultats de modèles, le changement climatique régional se manifestera par des étés plus chauds et plus secs dans la région du Rhin supérieur en Europe centrale. Comme cette région est déjà la plus chaude et la plus sèche d’Allemagne, le Fossé rhénan apparaît bien adapté à de telles recherches interdisciplinaires. Il conviendrait de savoir quelles modifications dans la disponibilité en eau conduiront à des changements dans les récoltes et dans le stockage du carbone dans l’esprit du protocole de Kyoto. Le groupe de travail international, coordonné par l’Institut de Météorologie à Fribourg en Allemagne, s’est fixé pour objectif de répondre à ces questions. Les plantes-test sélectionnées sont le blé (France), le pin (Allemagne) et le maïs (Suisse). En raison de leur rendement, ces espèces végétales ont des demandes en eau différentes (plantes C3 et C4). Avec des méthodes d’investigations novatrices, il est possible d’expliquer la production de biomasse en fonction de la dynamique complexe de l’offre de carbone atmosphérique et de l’alimentation en eau. Le projet nécessite des mesures simultanées sur les trois sites, associées à des analyses en laboratoire et à un traitement des données. Un des résultats de ce projet sera la présentation de bilans régionaux du carbone. Des méthodes de micrométéorologie et de physiologie végétale sont utilisées conjointement. Une détermination micrométéorologique des flux de CO₂ avec la méthode des fluctuations sera confrontée à une évaluation physiologique de la transpiration à l’aide des traceurs ₁₃C et ₁₈O et de mesures porométriques. Un bilan est nécessaire pour estimer la capacité de stockage du carbone de l’écosystème. Ceci permettra aux pays participant au projet de disposer de bases plus précises pour équilibrer les capacités de stockage de carbone par la végétation et les émissions polluantes.

Abstract

Following results of regional climatic models, the regional impact of climate change in the southern Rhine valley in Central Europe will result in hotter and dryer summer seasons. Because this region is already the warmest and dryest area in Germany, it seems to be favourite to perform interdisciplinary research on climate change impacts. Which modifications in plant water supply will result in which yield changes and in which carbon stock changes in relation to the sense of the protocol of Kyoto? The international working group defined these questions to be a research task in finding answers. Test plants are wheat (France), pine (Germany) and corn (Switzerland). We have different water use efficiencies (C3- and C4-plants). With new research methods, jointly applying the individual specific contributions of the four partners it will be possible to explain the relations between the atmospheric carbon supply and the biomass production and its variations in time and related to the weather. The project consists in simultaneous measurements at the three sites combined with isotopic analyses in the laboratory and joint data analyses. Micrometeorological flux and storage term estimates of CO₂ are completed with physiological transpiration measurements by means of ₁₃C and ₁₈O tracers and porometric measurements. Then budget calculations are required to estimate the storage capacity of the ecosystems under investigation. This will enable the three states involved in the project to present more precise capacity calculations in carbon stock of the vegetation and carbon exchange with the atmosphere.

Zusammenfassung

Ergebnisse regional angewandter Simulationsmodelle sagen für das Oberrheingebiet in Zukunft wärmere und trockenere Sommer voraus. Da diese Region bereits jetzt zu den trockensten und wärmsten Gebieten Deutschlands zählt, kommt dem Untersuchungsgebiet Modellcharakter zu. Welche Veränderungen in der Wasserverfügbarkeit führen zu Änderungen in den Ernteerträgen, und welches Speicherpotential für Kohlenstoff im Sinne des Kyoto-Protokolls stellen die untersuchten Oberflächen bereit? Eine internationale Arbeitsgruppe hat sich als Aufgabe gestellt, auf diese Fragen zu antworten. Die gewählten Testpflanzen dazu sind Weizen in Frankreich (C3), Kiefern in Deutschland (C3) und Mais für die Schweiz (C4). C3- und C4-Pflanzen haben unterschiedlichen Wasserverbrauch bezogen auf den damit verbundenen Einbau von Kohlenstoffatomen in ihre Biomesse. Mit innovativer Untersuchungsmethodik, zu denen jeder der vier Antragspartner Teilbereiche beisteuern kann, ist es möglich, interdisziplinär das komplexe Wechselspiel von atmosphärischem Kohlenstoffangebot und Wasserversorgung im Hinblick auf eine witterungsgesteuerte Biomassenproduktion zu erklären. Hierfür ist der gleichzeitige Betrieb von drei Dauermessstellen sowie damit verbundene Laboruntersuchungen und Datenauswertung erforderlich. Die im Projekt erarbeiteten Kohlenstoffbilanzen werden dazu beitragen, dass die beteiligten Länder Deutschland, Frankreich und die Schweiz über präzisere Grundlagen verfügen werden, ihre pflanzlichen Speicherkapazitäten in Äckern und Wäldern mit ihrem jeweiligen atmosphärischen Schadstoffaustausch verrechnen zu können.