Analyse pluriannuelle des mécanismes influençant la qualité de mesure par covariance de turbulence de flux énergétiques d'un agroécosystème dynamique : Cas d'une grande culture à Lonzée en Hesbaye

Abstract

La covariance de turbulence (CT) est une technique utilisée dans le monde entier pour mesurer les flux gazeux et énergétiques échangés à l’interface entre les écosystèmes et l’atmosphère. La qualité des flux mesurés peut être vérifiée grâce au principe de conservation de l’énergie. Le bilan énergétique stipule que la somme des flux de chaleur latente et sensible mesurés par CT est égale à la différence entre les flux de rayonnement net, d’énergie dans le sol et de taux de stockage dans le sol, la biomasse et l’air, qui sont mesurés par des systèmes indépendants de la CT. Si l’égalité est vérifiée, le bilan est dit « fermé » et la qualité des mesures par CT est validée. Cependant, la littérature indique une non-fermeture du bilan d’énergie généralisée dans le monde de l’ordre de 20 à 30%. Ce problème fait l’objet d’intenses recherches depuis plus de 30 ans pour en comprendre l’origine et en évaluer les conséquences sur la qualité des mesures de flux gazeux. Dans la continuité de ces recherches, ce travail est une analyse pluriannuelle des mécanismes influençant la qualité de mesure par CT de flux énergétiques d’une grande culture sur le site ICOS de Lonzée. Le bilan d’énergie est étudié à différentes échelles temporelles et spatiales pour mettre en évidence ces mécanismes. Les hypothèses qui ont été testées dessinent trois pistes principales : (1) la sous-estimation et/ou la négligence de certains flux du bilan ; (2) l’hétérogénéité locale des surfaces à différentes échelles et variations spatiales des flux d’énergie ; et (3) le fait que la période du calcul de la covariance de turbulence sur 30 minutes est parfois trop courte, entrainant une possible sous-estimation des flux de chaleur sensible et latente. Les résultats montrent que l’évaluation de certains flux mineurs permet d’améliorer le bilan de 7%. Les flux d’énergie dans le sol indiquent une variabilité spatiale des caractéristiques de sol et de flux à l’échelle de la parcelle qui suggère d’augmenter la représentativité et le nombre de capteurs au sein de la culture. Enfin, l’augmentation de la période du calcul de la CT jusqu’à 4 heures met en évidence une amélioration du bilan de 8% et, en particulier, la sous-estimation du flux de chaleur sensible pour une période de 30 minutes. Cependant, la fermeture n’est toujours pas atteinte et de nouvelles hypothèses sont formulées.