Assessing methane emissions for northern peatlands in ORCHIDEE-PEAT revision 7020
2021
Salmon, Elodie | Jegou, Fabrice | Guenet, Bertrand | Jourdain, Line | Qiu, Chunjing | Bastrikov, Vladislav | Guimbaud, Christophe | Zhu, Dan | Ciais, Philippe | Peylin, Philippe | Gogo, Sébastien | Laggoun-Défarge, Fatima | Aurela, Mika | Bret-Harte, M. Syndonia | Chen, Jiquan | Chojnicki, Bogdan | Chu, Housen | Edgar, Colin | Euskirchen, Eugenie | Flanagan, Lawrence | Fortuniak, Krzysztof | Holl, David | Klatt, Janina | Kolle, Olaf | Kowalska, Natalia | Kutzbach, Lars | Lohila, Annalea | Merbold, Lutz | Pawlak, Włodzimierz | Sachs, Torsten | Ziemblińska, Klaudia | Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E) ; Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES) | École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL) | Ecosystèmes, biodiversité, évolution [Rennes] (ECOBIO) ; Université de Rennes (UR)-Institut Ecologie et Environnement - CNRS Ecologie et Environnement (INEE-CNRS) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des sciences de l'environnement de Rennes (OSERen) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO) ; Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | PIVOTS project of the Région Centre –Val de Loire (ARD 2020 program and CPER 2015–2020) | SNO Tourbières, endorsed by CNRS-INSU | ANR-10-LABX-0100,VOLTAIRE,Geofluids and Volatil elements – Earth, Atmosphere, Interfaces – Resources and Environment(2010) | European Project: 641816,H2020,H2020-SC5-2014-two-stage,CRESCENDO(2015)
Abstract. In the global methane budget, the largest natural source is attributed to wetlands that encompass all ecosystems composed of waterlogged or inundated ground, capable of methane production. Among them, northern peatlands that store large amounts of soil organic carbon have been functioning, since the end of the last glaciation period, as long-term sources of methane (CH4) and are one of the most significant methane sources among wetlands. To reduce global methane budget uncertainties, it is of significance to understand processes driving methane production and fluxes in northern peatlands. A methane model that features methane production and transport by plants, ebullition process and diffusion in soil, oxidation to CO2 and CH4 fluxes to the atmosphere has been embedded in the ORCHIDEE-PEAT land surface model which includes an explicit representation of northern peatlands. This model, ORCHIDEE-PCH4 was calibrated and evaluated on 14 peatland sites distributed on both Eurasian and American continents in the northern boreal and temperate regions. Data assimilation approaches were employed to optimized parameters at each site and at all sites simultaneously. Results show that, in ORCHIDEE-PCH4, methanogenesis is sensitive to temperature and substrate availability over the top 75 cm of soil depth. Methane emissions estimated using single site optimization (SSO) of model parameters are underestimated by 9 g CH4 m−2 year−1 on average (i.e. 50 % higher than the site average of yearly methane emissions). While using the multi-sites optimization (MSO), methane emissions are overestimated by 5 g CH4 m−2 year−1 on average across all investigated sites (i.e. 37 % lower than the site average of yearly methane emissions).
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