Enseigner les Sciences de la nature

logo ensl   Logo du ministère de l'éducation
logo CIRI logo Immuniser Lyon
logo LBMC logo Musée Mérieux
Logo Inserm igfl igfl logo CREATIS
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo geo 3d
Logo de Lyon 1 logo lgltpe 
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo LBMC
logo LBMC
logos composé logo COP In My City logo Investissement d'avenirLogo du musée de Confluences
logo Météo France Logo du musée de Confluences
logo EVSlogo Grand Lyon
Vous êtes ici : Accueil / Thématiques / Cycle du Carbone et effet de serre / Cycle du carbone à court terme (ccc) / modele / Construction du modèle de référence à 5 compartiments

Construction du modèle de référence à 5 compartiments

 Deux démarches sont envisageables pour construire le modèle du cycle court du Carbone à 5 compartiments:

  •  Activité pédagogique permettant de passer du "modèle papier, conceptuel" au modèle numérique avec l'introduction de la notion de boucle de régulation  (Voir l'activité)
  • La complexification croissante de modèles partiels pour arriver au modèle le plus complexe.(Voir l'activité)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Préliminaire :

  Nous avons montré précédemment que le compartiment atmosphérique est un compartiment ouvert mettant en jeu un puits biosphérique et un puits océanique.

  

Nous avons construit 2 modèles intermédiaires :

 

On propose de construire un modèle complet, comprenant tous les compartiments superficiels intervenant dans le cycle du carbone à court terme: l'atmosphère, la biosphère, le sol, l'océan de surface et l'océan profond.

 

Construction du modèle du cycle du carbone court :

 

La fonction "copier coller" du logiciel Vensim permet de fusionner les deux modèles intermédiaires construits lors des étapes précédentes:

 


Cliquer pour agrandir l'image

 

Téléchargement du modèle de référence et des données : 5compart_atm-bio-sol-ocea_220ans.zip

 

Résultats du modèle :

 

Le modèle est-il validé? Pour valider ce modèle, on compare les valeurs de la concentration atmosphérique en CO2 calculées par le modèle aux valeurs mesurées sur le terrain.

 

On trouvera en page 2 du modèle l'affichage graphique permettant de comparer la concentration atmosphérique en CO2 calculée (courbe rouge) aux valeurs mesurées (courbe bleue).

 

icone_5compart_bilan1.jpg
Cliquer pour agrandir l'image

 
 

Utilisation du modèle complet à 5 compartiments pour  résoudre le problème : 

 

Le modèle complet permet-il de répondre à la question posée? Où est passé le carbone d'origine anthropique?
 

On sait qu'un partie du CO2 s'est accumulée dans l'atmosphère. L'autre partie a-t-elle été stockée dans le compartiment biosphérique? Dans le sol? Dans le compartiment océanique?

 

On propose d'utiliser le modèle pour calculer l'état de chaque compartiment au cours du temps de 1780 à 2001.

 
Pour cela, on crée plusieurs variables :

 

    • Une variable "La biosphère a-t-elle séquestré du carbone d'origine anthropique" : cette variable calcule l'évolution du compartiment biosphérique de 1780 à nos jours.
    • Une variable "Le sol a-t-il séquestré du carbone d'origine anthropique"  : cette varaible calcule l'évolution du compartiment "sol" de 1780 à nos jours.
    • Une variable "L'océan a-t-elle séquestré du carbone d'origine anthropique" : cette variable calcule l'évolution du compartiment "océan" de 1780 à nos jours.


Téléchargement du modèle bilan et des données : 5compart_bilan_220ans
 

Résultats :

On trouvera en page 3 du modèle les résultats des calculs. Ils montrent que du carbone d'origine anthropique a bien été séquestré dans la biosphère, l'océan superficiel et l'océan profond. Mais, durant cette période le modèle prévoit que le sol a déstocké massivement du carbone.

Ce déstockage est constaté ponctuellement sur le terrain. Il s'explique par l'impact du réchauffement sur la respiration du sol (le cas limite étant fourni par le réchauffement du permafrost) mais aussi par l'impact du labour profond de l'agriculture moderne qui stimule la respiration du sol.
 

 

 
Le modèle du cycle du carbone mettant en jeu 5 compartiments permet d'expliquer  la situation climatique du passé récent (1780) à nos jours.
 

Approfondissement :

 
On propose un autre modèle (5compart_attenuation_220ans.vmf) et une autre démarche pour répondre au problème posé : voir étape suivante.

On propose d'utiliser ce modèle à 5 compartiments pour comprendre le climat du futur: c'est le modèle prédictif.
Équipe INRP de l'académie d'Orléans-Tours.