McGill University
Candidat Ph.D.
superviseur(e): Fiona Soper
Martijn Slot, Smithsonian Tropical Research Institute
Début: 2023-09-03

Projet

Prévision des effets des changements climatiques sur le cycle de l'azote tropical: des données de terrain aux modèles mondiaux
Il est essentiel de comprendre les effets des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers tropicaux afin de prévoir avec précision les réponses globales. Les changements climatiques modifient la fréquence et la gravité des facteurs de stress des écosystèmes, en particulier le réchauffement et la sécheresse. Actuellement, nous comprenons mal comment les conditions environnementales, en particulier le climat et le sol, modifient le flux d'azote, essentiel à la croissance des plantes, dans les écosystèmes tropicaux. Avant de pouvoir évaluer l'impact des changements climatiques sur le cycle de l'azote, nous devons définir comment les conditions environnementales individuelles et interactives régulent la disponibilité et la perte d'azote dans l'écosystème. La disponibilité de l'azote est une arme à double tranchant : soit elle a un effet rétroactif négatif sur le changement climatique en alimentant la croissance et donc la séquestration du carbone, soit elle a un effet rétroactif positif car elle est un précurseur d'un gaz à effet de serre puissant, l'oxyde nitreux (la principale perte d'azote dans les écosystèmes). Ce projet permettra de déterminer si les conditions environnementales des sites précédemment étudiés correspondent aux combinaisons réelles de conditions dans les écosystèmes tropicaux, d'utiliser les expériences existantes sur les changements climatiques pour collecter des mesures sur le terrain des émissions d'oxyde nitreux, puis d'utiliser ces données de terrain pour améliorer la représentation du cycle de l'azote tropical dans les modèles globaux utilisés pour prévoir les changements climatiques. J'ai réalisé une analyse de la littérature synthétisant 100 ans de données pour définir les combinaisons de conditions que nous avons échantillonnées afin d'identifier les zones d'ombre et d'orienter la future collecte de données. La manière dont le réchauffement et l'assèchement affecteront le cycle de l'azote forestier, individuellement et en interaction, n'est pas claire. Leurs interactions pourraient atténuer ou aggraver les changements climatiques. Je collecterai le premier ensemble de données tropicales à long terme sur les émissions d'oxyde nitreux dans le cadre d'expériences de réchauffement et d'assèchement existantes, sur plusieurs saisons, afin de saisir la dynamique des émissions à l'Institut de recherche tropicale Smithsonian au Panama. Les expériences sur les changements climatiques sont difficiles à mener et à maintenir d'un point de vue logistique et financier, et aucune ne prend actuellement en compte l'interaction des facteurs de stress causés par les changements climatiques dans les tropiques. Pour remédier à cette situation et étendre la couverture temporelle et spatiale, les modèles de biosphère terrestre (MBT) sont nos meilleurs outils pour prévoir les effets des changements climatiques sur le cycle de l'azote et son influence sur le cycle du carbone à l'échelle mondiale. Pour tester la précision de ces modèles, j'exploiterai l'infrastructure existante pour tester deux MBT au niveau du site : les composantes terrestres du modèle phare du système terrestre canadien et l'équivalent pour les États-Unis. Je testerai des hypothèses sur les effets des changements climatiques sur le biome tropical et produirai des prévisions pour guider la prochaine génération d'expériences multifactorielles sur les écosystèmes dans les tropiques.

Mots-clés

biogeochemistry, climate change, ecology, global change, greenhouse gas

Publications

1- Total CO2 budget estimate and degassing dynamics for an active stratovolcano: Turrialba Volcano, Costa Rica
Nelson, Kate M., Christofer Jiménez, Chad D. Deering, Maarten J. de Moor, Joshua M. Blackstock, Stephen P. Broccardo, Florian M. Schwandner, Joshua B. Fisher, Snehamoy Chatterjee, Guillermo Alvarado Induni, Alejandro Rodriguez, Doménicca Guillén Pachacama, Alexander Berne, Cecilia Prada Cordero, Paola Rivera Gonzalez, Espree Essig, Manuel E. Anderson, Carlos Hernandez
2024 Journal of Volcanology and Geothermal Research