A l’échelle de l’écosystème, les émissions des gaz sont très variables dans le temps et l’espace, même à des échelles très fines (m2). Cette variabilité rend difficile la modélisation de ces flux et produit en conséquence de grandes incertitudes sur les estimations des bilans annuels. Afin de diminuer ces incertitudes, une analyse spatiale à fine échelle (maille de 0,5 m) des concentrations en gaz et des flux permettrait de mieux connaître la répartition des flux et ainsi de :

1. adapter les protocoles de mesures déjà existants pour avoir une meilleure représentativité des flux,
2. estimer des surfaces d’émissions homogènes pour produire des bilans plus justes.

Les mesures de flux dans les écosystèmes peuvent être réalisées à partir de trois grandes techniques complémentaires en termes de résolution spatiale

1. mesure de flux par eddy-covariance (large échelle : quelques hectares) à haute fréquence (> 10Hz) reliant la mesure d’une concentration d’une espèce chimique en un point à la direction et la vitesse verticale du vent
2. technique avec des chambres d’incubation généralement fermées sur une portion d’écosystème (< m2) pour mesurer les variations sous la cloche
3. la méthode des gradients dans le sol pour une échelle encore plus fine.

La compréhension des déterminismes à l’échelle fine des émissions nécessite l’analyse spatiale des flux en lien avec les variables potentiellement importantes (température, végétation, teneur en eau du sol). L’Eddy-covariance ne permet pas cette analyse et la méthode des gradients est trop lourde à mettre en place pour avoir une bonne représentativité spatiale. Ainsi, la méthode des chambres semble être la plus adaptée pour étudier la variabilité spatiale des flux et son origine. Jusqu’à présent, le choix des points de mesures est réalisé de manière aléatoire ou en fonction de la végétation. Cependant, multiplier les mesures entre différents points prend du temps et les conditions environnementales peuvent fluctuer, affectant en retour les flux. Ainsi, une analyse plus éclairée de la distribution spatiale des concentrations en GES et des flux sur une fenêtre temporelle courte permettrait de proposer un protocole d’analyse plus pertinent à même de saisir l’ensemble du spectre des émissions rencontrées sur un système.

Le spectromètre diode laser embarqué sous drone développé dans le cadre de TERRA FORMA est le prolongement des travaux de recherche en instrumentation du GMSA qui ont conduit à la conception de prototypes AMULSE (Atmospheric Measurements by Ultra-Light SpEctrometer). Ces instruments ont déjà participé à des mesures sur ballons stratosphériques (0-30 km d’altitude), sous ballon captif, sous ULM et dans le cadre du projet (Airborne Ultra-light Spectrometer for Environmental Application) en collaboration avec TOTAL, une version sous drone à voilure tournante a été réalisée. Il s’agira ici de fournir le capteur sur un drone à voilure fixe pour scanner des surfaces jusqu’à 3 km2 entre 0 et 150 m d’altitude, et mesurer les concentrations en CO2 (gamme de 100-800 ppm) et CH4 (gamme de 1-10 ppm) dans une limite de détection 0.2% à 10 Hz.

Ces études spatiales pourront être couplées avec des mesures par Eddy-covariance et/ou des mesures en chambres déjà existantes ou à mettre en place. Ceci permettrait de réaliser des calibrations/validations. Enfin, ceci permettra d’ajuster un protocole de mesure des flux en chambre notamment dans l’empreinte des stations Eddy-covariance. Ce développement répondra à une réelle demande de la communauté pour mieux comprendre le fonctionnement spatio-temporel des écosystèmes et de comparer les mesures aux mesures actuellement mises en place.

Thématique : Sol , Pollution

Presse :
CNRS-INSU - 19 septembre 2024 - Campagne de mesures de flux de gaz par drone dans le cadre du programme de recherche TERRA FORMA

Crédit Photo. H. Raguet TERRA FORMA

Mis à jour le 24 septembre 2024