Le méthane (CH₄) joue un rôle important dans la chimie atmosphérique et est un puissant gaz à effet de serre, responsable d’un tiers du forçage radiatif actuel. Les eaux de surfaces libres (lacs, rivières et réservoirs) et les zones humides représentent une source majeure de CH₄ à l’échelle planétaire. Cependant, leur contribution demeure incertaine en termes de contribution totale (25-45%) et de variations temporelles (saisonnières et inter-annuelles). Cette thèse a pour objectif de développer et d’évaluer des outils pour l’étude des émissions de CH₄ des zones humides à l’échelle mondiale, avec une attention particulière portée sur les estimations des surfaces dynamiques des zones humides.Une première étude a permis l’évaluation du produit d’inondation dynamique GIEMS-2. GIEMS-2 est basé sur des observations satellites micro-ondes passives et couvre une période de 29 ans (1992-2020) à une résolution temporelle mensuelle et spatiale de 0.25°. GIEMS-2 a été évalué en le comparant à d’autres produits d’inondation issus de différentes méthodes de télédétection ainsi que des variables hydrologiques comme les débits de rivières, les précipitations et le stock d’eau total. Les résultats ont montré que GIEMS-2 est robuste pour détecter les variations inter-annuelles d’étendue en eau, y compris sur des bassins avec une végétation dense. GIEMS-2 a ensuite été utilisé pour la cartographie dynamique des surfaces émettrices de CH₄. Avant cette étude, une seule carte dynamique des zones humides issue d’observations satellitaires était disponible à l’échelle mondiale : WAD2M. Ce produit souffre cependant d’artefacts majeurs de contaminations par les déserts, la neige et les océans, ainsi que des incohérences sur la variabilité temporelle. C’est pourquoi, en fusionnant les données dynamiques de GIEMS-2 avec d’autres informations sur les écosystèmes aquatiques (GLWDv2, MIRCA2000), GIEMS-MethaneCentric a été créé. GIEMS-MethaneCentric (GIEMS-MC) est une base de données cohérente et dynamique à une résolution de 0.25° des différentes surfaces émettrices de CH₄. GIEMS-MC fournit des cartes à une résolution mensuelle des zones humides de 1992 à 2020, et estime une surface annuelle maximale des zones humides incluant les tourbières de 7.8 Mkm² et minimale non enneigée de 1.3 Mkm². Ces estimations présentent une saisonnalité et inter-annualité plus importante que WAD2M, sans artefact majeur dans les séries temporelles grâce à l’utilisation de GIEMS-2 qui repose sur des données satellitaires soigneusement inter-calibrées.Un modèle simple d’émissions mondiales de CH₄ des zones humides, SatWetCH₄, est développé. Cette approche qui utilise des données satellitaires autant que possible prend en compte les variations de température du sol, d’étendue en eau, ainsi qu’une nouvelle méthode pour estimer le substrat du sol disponible pour la méthanogénèse, permettant une approche indépendante des modèles de surface continentale. Malgré sa simplicité, le modèle produit des motifs spatiaux cohérents et des variations saisonnières comparables à des modèles de surface continentale plus complexes. Le modèle SatWetCH₄, forcé avec le nouveau produit GIEMS-MC, a finalement été utilisé pour évaluer les variations temporelles des émissions de CH₄ des zones humides. Une tendance positive de ~+0.4% par an des émissions des zones humides est alors estimée sur 1992-2020 à l’échelle globale. Des motifs temporels similaires sur 1992-2009 ont été trouvés entre le taux d’accroissement de CH₄ atmosphérique observé et les anomalies d’émissions des zones humides modélisées par SatWetCH₄, suggérant le rôle potentiel des zones humides dans les variations inter-annuelles du CH₄ atmosphérique. L’amplitude des anomalies de SatWetCH₄ est cependant nettement plus faible comparée aux taux de croissance mesurés. Les produits et les approches simples développés dans cette thèse ouvrent la voie à diverses applications futures pour l’étude du cycle du CH₄ à l’échelle planétaire.
- Genre de document : Thèse
- Type de document : Document électronique
- Auteur principal : BERNARD, Juliette
- Editeur : Sorbonne Université
- Année de publication : 2024
