Le projet CARBO-CONTROLE a pour objectif principal de quantifier les flux de CO2 européens et les stocks et les flux de carbone à l’échelon national.

La stratégie scientifique est d’effectuer une désagrégation, ou  » down scaling « , des flux (>100 km) en inversant des mesures de CO2 atmosphérique, ainsi qu’une agrégation, ou  » up scaling « , des stocks et des flux nationaux à partir des champs climatiques et des informations satellitaires. Pour mener à bien cette étude, nous nous utiliserons des codes numériques qui seront validés par les observations :
(I) le modèle de transport atmosphérique tridimensionnel TM2 et (II) le modèle STOMATE du cycle du carbone dans la végétation et les sols, qui intègre une paramétrisation semi-empirique des processus biogéochimiques au sein des écosystèmes. Ces deux codes utilisent des supercalculateurs.
Ils ont été développés et partiellement validés pour l’étude du cycle du carbone à l’échelle globale. Ils seront utilisés dans le projet CARBO-CONTROLE pour l’Europe et la France.

Le projet est subdivisé en deux parties complémentaires, (I) une inversion du bilan de carbone Européen à partir des mesures de concentration en CO2 dans l’atmosphère, et (II) une simulation des flux et stocks de carbone et de leur variabilité pour la France.
Pour l’inversion des champs atmosphériques, nous utiliserons une technique Bayesienne qui optimise les sources et puits de CO2 sur de grandes régions en minimisant la distance entre concentrations issues du modèle de transport et concentrations observées.

Nous diviserons l’Europe en plusieurs régions, pour lesquelles nous estimerons les flux. Les incertitudes de cette approche (densité du réseau de mesure, erreurs dans la simulation du transport atmosphérique) seront quantifiées. Pour l’évaluation des flux et stocks de carbone avec le modèle biogéochimique, nous utiliserons le modèle STOMATE. Nous préparerons les champs de conditions aux limites du modèle (indice de végétation, climat…) avec une résolution de l’ordre de 20km, puis nous effectuerons plusieurs simulations sur la France. La sensibilité des flux et stocks en fonction des paramètres du modèle sera étudiée, et aidera à estimer les incertitudes la méthode. Pour la première phase de un an financée de fin 1999 à fin 2000,

Les actions de recherche proposées sont :

1. Faire une synthèse des connaissances sur les inversions atmosphériques des flux de CO2
2. Affiner le diagnostic des inversions sur l’Europe en augmentant le nombre de régions
3. Préparer les conditons aux limites pour le modèle STOMATE
4. Effectuer une première simulation de STOMATE pour l’Europe
5. Démarrer des mesures pour l’étude de faisabilité de vérification des émissions en Ile de France

Les résultats attendus sont :
I.Estimation inverse des flux Européens avec l’ensemble des mesures atmosphériques existantes
II.Un jeu de conditions aux limites préliminaire (sattellite, climat) pour calculer les flux sur l’Europe par le modèle STOMATE.

Le projet CARBO-CONTROLE s’insère parmi d’autres projets de recherche du LSCE et de ses partenaires (liste ci dessous). Bien que les méthodes utilisées soient communes entre ces projets et CARBO-CONTROLE pour la modélisation, les actions proposées dans CARBO-CONTROLE sont toutes originales et ne reçoivent aucun financement parrallèle. FRAISE (programme national CNRS-INSU) : inversion des flux pour l’Atlantique Nord et l’Océan Indien EUROSIB (projet CEE 1999-2001) : mesures aéroportées de CO2 et camapagnes intensives en Russie et Sibérie CSOA-INSU : soutien perenne des observatoires atmosphériques du LSCE (Irlande et Nelle Amsterdam)