Modélisation du cycle terrestre de l'azote et estimation des émissions de N2O à l'échelle de la France et de l'Europe PDF Download
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Author: Vincent Prieur
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Languages : fr
Pages : 165
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Book Description
L’augmentation de la demande en surfaces agricoles et l’intensification des pratiques agricoles, conséquences d’une part, de la croissance de la population mondiale et du changement de mode de consommation qui accompagne le développement des pays émergents et, d’autre part, du développement de la filière des agro-carburants, représentent une pression croissante pour les écosystèmes et une source importante de gaz à effet de serre (GES) qu’il faut prendre en compte dans le cadre du changement climatique. L’agriculture représente 10 à 12% des émissions globales de GES et, en particulier, 60% des émissions de protoxyde d’azote (N2O) qui a un pouvoir radiatif 310 fois supérieur à celui du CO2 à horizon de 100 ans. Cette thèse fournit une estimation des émissions de N2O des sols cultivés à l’échelle de l’Europe à l’aide du modèle global de surface continentale et de dynamique de la végétation, O-CN. Ce type de modèle, développé initialement pour estimer les flux de carbone entre la biosphère et l’atmosphère, permet d’étudier les émissions de gaz azotés grâce à l’ajout récent d’une modélisation du cycle de l’azote dans la biosphère et de la dynamique de l’azote minéral du sol. Des tests de sensibilité des émissions de N2O à des paramètres internes du modèle et à des facteurs environnementaux ont été effectués. L’application du modèle sur des sites expérimentaux et la comparaison aux observations ont permis l’évaluation des émissions simulées. Les résultats obtenus sont mis en perspective par la comparaison à l’échelle de la France avec les estimations du modèle agro-environnemental CERES-EGC et à l’échelle de l’Europe avec les bases de données GEIA, EDGAR 3.2 et IER.
Author: Vincent Prieur
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Pages : 165
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Book Description
L’augmentation de la demande en surfaces agricoles et l’intensification des pratiques agricoles, conséquences d’une part, de la croissance de la population mondiale et du changement de mode de consommation qui accompagne le développement des pays émergents et, d’autre part, du développement de la filière des agro-carburants, représentent une pression croissante pour les écosystèmes et une source importante de gaz à effet de serre (GES) qu’il faut prendre en compte dans le cadre du changement climatique. L’agriculture représente 10 à 12% des émissions globales de GES et, en particulier, 60% des émissions de protoxyde d’azote (N2O) qui a un pouvoir radiatif 310 fois supérieur à celui du CO2 à horizon de 100 ans. Cette thèse fournit une estimation des émissions de N2O des sols cultivés à l’échelle de l’Europe à l’aide du modèle global de surface continentale et de dynamique de la végétation, O-CN. Ce type de modèle, développé initialement pour estimer les flux de carbone entre la biosphère et l’atmosphère, permet d’étudier les émissions de gaz azotés grâce à l’ajout récent d’une modélisation du cycle de l’azote dans la biosphère et de la dynamique de l’azote minéral du sol. Des tests de sensibilité des émissions de N2O à des paramètres internes du modèle et à des facteurs environnementaux ont été effectués. L’application du modèle sur des sites expérimentaux et la comparaison aux observations ont permis l’évaluation des émissions simulées. Les résultats obtenus sont mis en perspective par la comparaison à l’échelle de la France avec les estimations du modèle agro-environnemental CERES-EGC et à l’échelle de l’Europe avec les bases de données GEIA, EDGAR 3.2 et IER.
Author: Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture
Publisher: Food & Agriculture Org.
ISBN: 9789252046899
Category : Agriculture
Languages : fr
Pages : 128
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Book Description
Author: Sylvia Duretz
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Languages : en
Pages : 118
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Book Description
Les émissions indirectes de N2O sont dues à des transferts de forme réactive d’azote (Nr) par l’atmosphère ou le réseau hydrologique. Actuellement, ces émissions indirectes sont le plus souvent calculées au moyen de facteur d’émissions très incertains et contestés. A l’échelles du paysage, différentes écosystèmes interagissent par transferts à courte distance (par exemple: émissions, transferts et dépôt d’ammoniac ou lessivage transferts et recapture de nitrate). L’échelle du paysage est donc pertinente pour étudier les émissions indirectes provenant des ces transferts. Le modèle NitroScape a été développé en couplant 4 modèles existants de manière spatiale, et dynamique pour estimer les flux et transformations d’azote dans les 4 compartiments d’un paysage (atmosphère, réseau hydrologique, exploitation agricole, écosystèmes). NitroScape a été configuré de plusieurs manières différentes afin d’évaluer la contribution relative des transferts et re-capture des formes réactive d’azote dans le paysage et appliqué à différentes configuration spatiale. Il a ainsi produit des estimations de flux et transformation d’azote à l’échelle du paysage. Il a réagi de manière prévue en terme de pattern d’émissions et de recapture. Les résultats de ce travail de thèse ont montré que (i) comme attendu, les émissions indirects peuvent être une part important des émissions de N2O, (ii) les transferts atmosphériques et hydrologiques ont tout les deux un impact sur les émissions de N2O, (iii) les émissions directes et indirectes ont variés en relation avec la distribution spatiale des écosystèmes dans le paysage.
Author: Laurent Bigaignon
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Languages : en
Pages : 210
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Le protoxyde d'azote (N2O) est un gaz à effet de serre très puissant qui participe à la destruction de l'ozone stratosphérique et dont la concentration atmosphérique augmente avec l'utilisation d'engrais azotés en agriculture. De nombreux facteurs influencent les processus de production et d'émission de N2O par les sols comme le climat et sa variabilité, le type de sol et son occupation, les activités d'élevage ou agricole et leur intensité. Dans le but d'atténuer l'emballement climatique en réduisant les émissions de N2O, il est nécessaire d'évaluer et de quantifier les effets de ces facteurs à différentes échelles (parcelle/territoire/région). Dans cette optique, mon projet de thèse a pour but d'analyser et de modéliser les émissions de N2O sous différents degrés de pression anthropique et climatique. J'ai poursuivi ce double objectif à travers l'étude de plusieurs sites aux fonctionnements contrastés en termes de climat et de niveau d'anthropisation : deux sites dans le Sud-Ouest de la France, un site en savane Sénégalaise et un site agricole proche du Lac Victoria au Kenya. En m'appuyant sur les données issues des deux sites Sud-Ouest, j'ai mis en place une nouvelle méthodologie pour reconstruire les données manquantes de séries temporelles d'émission journalières de N2O issues de ces sites. Celle-ci combine à la fois la traditionnelle méthode de l'interpolation linéaire avec la méthode des réseaux de neurones. Le niveau des résultats obtenus montre que cette méthodologie pourrait servir de référence à l'avenir. L'analyse des séries complètes montre que les cultures de maïs irrigué possèdent un potentiel élevé d'émissions de N2O et que le travail du sol, la minéralisation de printemps et la fertilisation azotée, lorsqu'ils sont combinés à de la pluie et à de l'irrigation ont un fort potentiel d'émission de N2O dont l'intensité varie en fonction de la couverture végétale. La quantification de l'impact de ces différents facteurs a permis de proposer une méthode d'estimation d'émissions de N2O plus performante que la méthode Tier 1 du GIEC. En région africaine, j'ai étudié les émissions de N2O du site de savane sénégalaise et des sites agricoles au Kenya en m'appuyant sur des mesures et sur le modèle STEP-GENDEC-N2O pour le site de savane. Le contenu en eau du sol s'est révélé être le facteur d'influence le plus important des émissions de N2O à l'échelle de la saison. J'ai mis en place une simulation régionale avec le modèle RegCM-CLM sur un domaine comprenant l'ensemble des sites. Ce travail a mis en avant la complexité de la modélisation des processus biogéochimiques du sol et la difficulté d'utiliser une paramétrisation universelle pour des climats tempérés et tropicaux. Ce travail de thèse a montré l'existence d'interactions complexes entre les principaux facteurs d'influence des émissions de N2O sur les régions étudiées.[...].
Author: Simon Lehuger
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Languages : fr
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L'agriculture représente 10 à 15 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), ce qui justifie que ce secteur soit amené à jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques. Les échanges de GES entre agro-écosystèmes et atmosphère font intervenir trois composés : le protoxyde d'azote (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2). Les sols cultivés sont responsables de 60 % des émissions de N2O, dont le potentiel de réchauffement global équivaut à 300 fois celui du CO2 à horizon 100 ans. Le protoxyde d'azote est produit dans le sol par les processus microbiologiques de nitrification et de dénitrification, ce qui induit des émissions fugaces qui dépendent fortement des conditions pédoclimatiques locales et des pratiques agronomiques. À l'échelle globale, les flux de CO2 entre agro-écosystèmes et atmosphère sont pratiquement équilibrés, mais la mise en place de certaines pratiques agronomiques permet d'accroître le stock de C de l'écosystème et de réduire ainsi d'autant le stock atmosphérique. La prédiction de ces échanges de GES nécessite de prendre en compte les processus sous-jacents au sein du système sol-plante, qui sont fortement régulés par les conditions agro-pédoclimatiques. L'utilisation de modèles biophysiques est actuellement une approche très prometteuse en ce sens, mais encore en émergence. La problématique centrale de ce travail de thèse est l'estimation du pouvoir de réchauffement global des agro-écosystèmes, basée sur une modélisation biophysique des agro-écosystèmes et de leurs échanges de GES avec l'atmosphère. Le développement du modèle CERES-EGC a permis d'estimer ses paramètres, grâce à une méthode originale de calibration bayésienne, et d'évaluer son erreur de prédiction pour la simulation des flux de N2O et de CO2 à l'échelle de la parcelle. Ce modèle, qui intègre le fonctionnement de l'agro-écosystème dans son ensemble et l'effet des pratiques culturales, est désormais en mesure de prédire le bilan de GES des systèmes de cultures, avec une marge d'erreur que nous avons pu quantifier. L'application du modèle sur des sites expérimentaux aux conditions pédoclimatiques contrastées a permis de quantifier le pouvoir de réchauffement global de systèmes de cultures à l'échelle de rotations, en y incluant les flux de N2O, de CO2 et de CH4. Les émissions indirectes dues à la production des intrants, à leur transport jusqu'à la ferme et aux opérations culturales ont également été intégrées au bilan final selon une approche d'analyse de cycle de vie. Le modèle a ainsi permis de tester différentes stratégies de mitigation du pouvoir de réchauffement des systèmes de cultures, et mis en exergue certaines pratiques à haut potentiel notamment celles qui induisent des retours importants de résidus de cultures au sol. L'utilisation et le développement du modèle dans une perspective d'extrapolation spatiale permet de produire des inventaires d'émissions de GES par les surfaces agricoles à échelle régionale.
Author: Emilie Cailleaud
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Languages : fr
Pages : 257
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Les eaux continentales sont des sources de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2)et de protoxyde d'azote (N2O). Dans le but de préciser leur importance dans le bilan global des émissions de gaz à effet de serre (GES), de nombreuses études ont été réalisées afin de quantifier les différents flux de carbone et d'azote les parcourant. Ces flux sont perturbés par la mise en place de barrages sur le lit des fleuves. Peu d'études présentent des bilans de carbone et d'azote complets (apports, exports, flux vers l'atmosphère et enfouissement) pour les lacs de barrages, et elles concernent uniquement des écosystèmes boréaux et tempérés. Suite à la création d'un barrage, de la matière organique (MO) est mise en eau (sols et forêts), elle se dégrade rapidement les premières années suivant la mise en eau puis plus lentement par la suite. L'état de dégradation de la MO et la principale source de GES dans un lac de barrage près de 20 ans après la mise en eau sont souvent méconnus. L'étude réalisée 18 ans après la mise en eau du lac de Petit Saut (Guyane Française) est la première étude où les principaux éléments des cycles du carbone et de l'azote d'un lac de barrage hydroélectrique, et de son fleuve en aval, situé en climat équatorial et dont la création a entraîné la mise en eau de forêt primaire, sont étudiés près de 20 ans après la mise en eau. Cette étude se base sur (i) la mesure mensuelle de la qualité des eaux et des concentrations en carbone et azote en amont, dans, et en aval du lac de barrage, (ii) la mesure et/ou le calcul des différents flux de GES vers l'atmosphère, (iii) des données de la signature isotopique et de l'état de dégradation de la MO en amont, dans, et en aval du lac, (iv) des prélèvements de sédiments et de troncs d'arbres ennoyés en 1994 et (v) des incubations d'eau du fleuve, de sédiments et de troncs d'arbres du lac. L'ensemble des données collectées au cours des 12 mois de campagnes réalisées en 2012 - 2013 nous a permis de déterminer que (i) les sols inondés sont toujours des sources significatives de GES contrairement aux troncs d'arbres ennoyés, (ii) dans le lac 84 % des émissions de CH4 et 51 % des émissions de CO2 ont lieu dans la zone littorale (
Author: Justine Fiat
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Languages : en
Pages : 247
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Book Description
Nitrous oxide (N2O) is a powerful greenhouse gas (GHG), playing a major role in the ozone layer depletion. Mainly from natural origin, it is also emitted by wastewater treatment processes, during biological nitrogen removal through nitrification and denitrification. Because of its high global warming potential, about 300 times the one of carbon dioxide, N2O contributes significantly to the carbon footprint of wastewater resource recovery facilities (WRRF). For the last decade, considerable efforts have been made to understand the mechanisms of N2O production and evaluate in situ emissions, which led to the development of mechanistic models. The latter have been mainly applied to suspended biomass systems, and rarely to fixed biomass processes. Yet, recent measurements performed on biologically active filters (BAF) of Seine Aval WRRF (~ 5 million people equivalents) indicated high N2O emissions, much higher than those measured on conventional activated sludge systems. The objective of this PhD thesis was to increase knowledge on the comprehension of N2O production mechanisms in tertiary nitrifying BAFs. To this end, a BAF model describing the functioning of Seine Aval tertiary nitrification units was extended to include the main biological N2O production pathways. Studying the influence of the gas/liquid transfer representation on the prediction of nitrification performances and the gas/liquid partition of N2O fluxes showed that considering a mass balance on the gas phase did not significantly affect oxygen transfer. In contrast, including a mass balance was found essential to represent gas/liquid exchanges of nitric oxide (NO) and N2O. To investigate the triggers of N2O production, the biokinetic model was calibrated on a dataset including two years of functioning of the nitrification stage and two periods during which N2O fluxes were measured. A sensitivity analysis highlighted the major effect of parameters controlling the accumulation of nitrite, a precursor to N2O production, on the prediction of N2O concentrations. By modifying 7 parameters only (on over 90), the model was able to predict nitrification performances and the order of magnitude and main dynamics of N2O fluxes measured during both measuring campaigns. The calibrated model was then used to extrapolate the predictions on the entire period of study, and analyze the effect of operating conditions on N2O production mechanisms. The N2O emissions factor (EF), which corresponds to the proportion of influent ammonium emitted as N2O, was on average 2.2%, which is over 60 times the factor generally applied to estimate the GES balance of WRRFs. This factor fluctuates from 0.3 to 4.4%, mainly in correlation to the applied ammonium load, airflow rates, and temperature. Based on these results, mitigation levers were identified, and a statistical model was proposed as an alternative methodology to quantify N2O emissions.
Author: Collectif
Publisher: IRD Éditions
ISBN: 2709922207
Category : Nature
Languages : en
Pages : 736
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Book Description
This book has been published by Allenvi (French National Alliance for Environmental Research) to coincide with the 22nd Conference of Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (COP22) in Marrakesh. It is the outcome of work by academic researchers on both sides of the Mediterranean and provides a remarkable scientific review of the mechanisms of climate change and its impacts on the environment, the economy, health and Mediterranean societies. It will also be valuable in developing responses that draw on “scientific evidence” to address the issues of adaptation, resource conservation, solutions and risk prevention. Reflecting the full complexity of the Mediterranean environment, the book is a major scientific contribution to the climate issue, where various scientific considerations converge to break down the boundaries between disciplines.
Author: Bruno Voituriez
Publisher: UNESCO
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 132
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Book Description
El Nino, caprice of the heavens, scapegoat for every calamity? The general public cannot really understand what is behind the El Nino phenomenon. The book offers a tour of the Earth's climate to understand one of its normal but extreme components.
Author: Food and Agriculture Organization of the United Nations
Publisher: Food & Agriculture Org.
ISBN: 9789251045411
Category : Business & Economics
Languages : en
Pages : 20
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Book Description
The actual Code of conduct is also available (1996) (ISBN 9251038341).
