Energy, water and carbon exchanges in managed forest ecosystems: description, sensitivity analysis and evaluation of the INRAE GO+ model, version 3.0
2020
Moreaux, Virginie | Martel, Simon | Bosc, Alexandre | Picart, Delphine | Achat, David | Moisy, Christophe | Aussenac, Raphael | Chipeaux, Christophe | Bonnefond, Jean-Marc | Figuères, Soisick | Trichet, Pierre | Vezy, Rémi | Badeau, Vincent | Longdoz, Bernard | Granier, André | Roupsard, Olivier | Nicolas, Manuel | Pilegaard, Kim | Matteucci, Giorgio | Jolivet, Claudy | Black, Andrew | Picard, Olivier | Loustau, Denis | Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA) ; Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP) ; Université Grenoble Alpes (UGA) | Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | SILVA (SILVA) ; AgroParisTech-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro) | Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Réseau national de suivi à long terme des écosytèmes forestiers (ONF-RENECOFOR) ; Recherche, développement et innovation (ONF-RDI) ; Office National des Forêts (ONF)-Office National des Forêts (ONF) | Danmarks Tekniske Universitet = Technical University of Denmark (DTU) | National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) | InfoSol (InfoSol) ; Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | University of British Columbia [Canada] (UBC) | Centre National de la Propriété Forestière (CNPF-IDF) | GIS Coop | ANR-13-AGRO-0005,MACACC,Modélisation pour l'accompagnement des ACteurs, vers l'Adaptation des Couverts pérennes ou agroforestiers aux Changements globaux(2013) | European Project: 730944,H2020-INFRADEV-2016-2017,H2020-INFRADEV-2016-1,RINGO(2017)
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Mostrar más [+] Menos [-]Inglés. The mechanistic model GO+ describes the functioning and growth of managed forests based upon biophysical and biogeochemical processes. The biophysical and biogeochemical processes included are modelled using standard formulations of radiative transfer, convective heat exchange, evapotranspiration, photosynthesis, respiration, plant phenology, growth and mortality, biomass nutrient content, and soil carbon dynamics. The forest ecosystem is modelled as three layers, namely the tree overstorey, understorey and soil. The vegetation layers include stems, branches and foliage and are partitioned dynamically between sunlit and shaded fractions. The soil carbon submodel is an adaption of the Roth-C model to simulate the impact of forest operations. The model runs at an hourly time step. It represents a forest stand covering typically 1 ha and can be straightforwardly upscaled across gridded data at regional, country or continental levels. GO+ accounts for both the immediate and long-term impacts of forest operations on energy, water and carbon exchanges within the soil–vegetation–atmosphere continuum. It includes exhaustive and versatile descriptions of management operations (soil preparation, regeneration, vegetation control, selective thinning, clear-cutting, coppicing, etc.), thus permitting the effects of a wide variety of forest management strategies to be estimated: from close to nature to intensive. This paper examines the sensitivity of the model to its main parameters and estimates how errors in parameter values are propagated into the predicted values of its main output variables.The sensitivity analysis demonstrates an interaction between the sensitivity of variables, with the climate and soil hydraulic properties being dominant under dry conditions but the leaf biochemical properties being most influential with wet soil. The sensitivity profile of the model changes from short to long timescales due to the cumulative effects of the fluxes of carbon, energy and water on the stand growth and canopy structure. Apart from a few specific cases, the model simulations are close to the values of the observations of atmospheric exchanges, tree growth, and soil carbon and water stock changes monitored over Douglas fir, European beech and pine forests of different ages. We also illustrate the capacity of the GO+ model to simulate the provision of key ecosystem services, such as the long-term storage of carbon in biomass and soil under various management and climate scenarios.
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