Vers des prédictions micro-météorologiques à l’échelle de la parcelle agricole grâce à l’Inrae

Des chercheurs de l’Inrae ont mis en œuvre une simulation de micro-météorologie sur une parcelle forestière, en modélisant, grâce à un supercalculateur, l’évolution des conditions météo du début de la matinée, une période peu abordée à ces échelles mais cruciale pour les prévisions relatives au fonctionnement des écosystèmes cultivés. 

7,5 To de données

Pour simuler la micro-météorologie à l’échelle des paysages agricoles, les chercheurs expliquent qu’ils ont pris comme modèle une parcelle forestière de 5 x 5 km. À l’aide du supercalculateur Juliot-Curie du CEA, ils ont produit durant plusieurs mois pas moins de 7,5 To de données qui équivalent à 26 jours de calcul en continu, pour une simulation représentant les échanges de masse et d’énergie durant 5 h. Cette quantité massive d’informations a permis l’obtention d’une extrêmement résolution spatiale et temporelle fine, de l’ordre du mètre et de la milliseconde, respectivement.

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Observation de 4 h à 9 h du matin

« La simulation a permis de représenter l’évolution des flux de masse et d’énergie au-dessus du couvert forestier durant le début de la matinée, de 4 h à 9 h du matin, une période complexe et peu abordée à cause de sa forte variabilité temporelle liée au réchauffement de la surface » expliquent les chercheurs. Selon ces derniers, c’est en effet au cours de la matinée que la couche limite de l’atmosphère (interface entre la surface terrestre et l’atmosphère libre, qui est sous influence directe des processus terrestres) se développe et s’épaissit, mélangeant ainsi tous les composés émis par la surface, dont les polluants. 

Identification des différences dans les échanges entre la forêt et l’atmosphère

Les chercheurs ont identifié des différences dans les échanges (en termes de mouvements des masses d’air, flux de chaleur et d’évaporation) entre la forêt et l’atmosphère dans des conditions de vent faible ou de vent fort. Avec cette simulation, ils  ont reproduit pour la première fois, dans des conditions de vent faible, un rejet massif de CO2 par la forêt en début de matinée, qui est dû à son accumulation dans l’air du sous-bois durant la nuit.

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De nouvelles perspectives

« Ce type de simulations ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer la représentation des échanges de surface dans les modèles météorologiques et climatiques. En effet, l’utilisation de modèles ne prenant pas en compte l’hétérogénéité des surfaces peut conduire à des erreurs de prédiction des conditions météorologiques à l’échelle territoriale » soulignent les chercheurs.

Etendre ces simulations à des paysages plus complexes

Ces derniers précisent que des travaux de thèse sont actuellement en cours pour étendre ces simulations à des paysages plus complexes, afin d'étudier la micro-météorologie dans des environnements associant cultures et forêts, caractérisés par des reliefs vallonnés, ainsi que dans des systèmes agroforestiers. L'objectif est de quantifier l'impact des hétérogénéités du paysage sur le microclimat et d'identifier des stratégies d’aménagement des paysages agricoles visant à atténuer les effets du changement climatique sur les cultures.

Cette étude a été publiée le 17 juillet dans Journal of Atmospheric Science