Impacts of recent climate variability, CO2 concentrations and land use change on African terrestrial productivity and water cycle

Abdoul Khadre Traore, Philippe Ciais, Nicolas Vuichard and Ben Poulter

Le rôle de l'écosystème africain dans le bilan global du carbone, du cycle de l'eau et de l'énergie est encore sous évalué. Les changements de l'état des sols combinés aux variations climatiques et à l'augmentation du CO2 rendent complexe la bonne compréhension des tendances observées dans les flux de carbone tels que la GPP (productivité brute) et l'évapotranspiration (ET). Cette étude s'intéresse aux récentes variations de la dynamique de la GPP et de ET ainsi qu'au rôle des changements de l'état des surfaces dans les écosystèmes majeurs en Afrique. La variabilité inter-annuelle de la végétation, de la GPP et de ET simulée par le modèle de surface ORCHIDEE ainsi que leurs tendances sont évaluées avec des produits satellitaires (NDVI) et un modèle (Model Tree Ensembles, MTE) d'estimation de flux de carbone et d'énergie basé sur des données (MTE-GPP et MTE-ET). En outre, des tests de sensibilité ont été menés pour déterminer les rôles respectifs du climat, de l'augmentation du CO2, des changements de surface sur les tendances de la GPP et ET. Le modèle ORCHIDEE réussit à bien capturer la dynamique inter-annuelle de la végétation, de ET et de la GPP. Cependant, le biais important sur la GPP et ET reste la principale source de désaccord entre ORCHIDEE et le MTE, pour tous les types d'écosystèmes africains. L'étude montre aussi une importante variabilité inter-annuelle de la GPP, spécialement à l'échelle sous-continentale. Ainsi, la contribution des écosystèmes Africains aux anomalies de flux de carbone est significative et montre une importante hétérogénéité régionale. En accord avec les données, ORCHIDEE simule une tendance positive de la GPP sur toute la période étudiée alors que celle de ET devient positive à partir des années 1990. Étonnamment, les changements de l'état des sols ont un faible effet sur l'augmentation de la GPP et de ET, montrant de grandes incertitudes sur le rôle des changements de la couverture végétale en Afrique sur les flux de carbone et d'eau. L'augmentation du CO2 joue un rôle relativement important sur la GPP simulée par ORCHIDEE, expliquant 50% de l'augmentation de la GPP alors que ET reste quasi insensible au CO2.