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:
- Le modèle "biosphérique" (3 compartiments atmosphère-biosphère-sols)
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- Le modèle "océanique" (3 compartiments atmosphère-océan de surface- océan de profondeur).
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).
Utilisation du modèle complet à 5 compartiments pour résoudre le problème :
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.
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- 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 :
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.
Approfondissement :
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. |