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Titre anglais :    Carbon cycle as affected by soil erosion in Europe
Ecole Doctorale :    Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé
Spécialité :    Sciences de l'environnement
Etablissement :    Université Paris-Saclay GS Biosphera - Biologie, Société, Ecologie & Environnement, Ressources, Agriculture & Alimentation
Unité de recherche :    UMR 1048 - SADAPT - Sciences pour l'Action et le Développement : Activités, Produits, Territoires
devant le jury composé de :
Julia PONGRATZ         Professeure         Ludwig-Maximilians-Universität München         Rapporteur
Pierre REGNIER         Professeur         Université Libre de Bruxelles         Rapporteur
Timothy QUINE         Professeur         University of Exeter         Examinateur
Christine ALEWELL         Professeure         University of Basel         Examinateur
Olivier CERDAN         Chercheur         Bureau de Recherches Géologiques et Minières         Examinateur

Résumé de la thèse en français :  
Si l'importance de l'impact de l'érosion des sols sur le cycle du carbone est désormais bien reconnue dans la littérature, la représentation de ce processus dans les modèles de surface terrestre doit encore être améliorée, en particulier à grande échelle. De même, l'adoption de cultures de couverture en tant qu'alternative de gestion durable des sols a suscité un intérêt politique croissant ces dernières années, malgré des impacts encore non quantifiés sur le carbone organique du sol et l'érosion. Dans cette thèse, nous avons abordé ces problématiques de trois manières.
Premièrement, nous avons amélioré le modèle CE-DYNAM, qui couple le mouvement latéral des particules du sol à un émulateur du cycle du carbone organique du sol, permettant son application à des domaines plus larges et à des résolutions spatiales plus fines. Ce travail a également introduit une procédure de calibration pour CE-DYNAM afin de rendre ses résultats plus réalistes et plus cohérents avec les observations de décharge de sédiments dans les stations fluviales.
Deuxièmement, nous avons développé un modèle de désagrégation statistique afin de générer la première carte spatialement explicite des cultures de couverture pour l'Europe. Les résultats ont montré que les données des radars à synthèse d'ouverture pouvaient contribuer à la détection à distance des cultures de couverture et ont mis en évidence l'importance de mettre à la disposition des chercheurs des données sur la gestion des terres. Cette carte devrait être utilisée par les chercheurs et les praticiens dans le cadre de travaux ultérieurs.
Enfin, nous avons combiné les développements des chapitres précédents pour modéliser l'impact des scénarios politiques concernant les cultures de couverture sur le cycle du carbone. Nos résultats indiquent que les cultures de couverture peuvent simultanément augmenter le stockage de carbone organique dans le sol tout en réduisant l'exportation de carbone organique particulaire vers les océans, mais qu'il existe une limite à ces deux effets. Le pic d'accumulation de carbone organique dans le sol se produit avant la stabilisation de l'exportation vers les océans, indiquant un délai qui peut s'expliquer par le temps nécessaire aux particules pour se déplacer dans le paysage.
 
Résumé de la thèse en anglais:  
While the importance of the impact of soil erosion on the carbon cycle is now well-recognized in the literature, the representation of this process in land surface models still needs to be better developed, especially at a large scale. Similarly, adopting cover crops as a sustainable soil management alternative has had growing policy interest in recent years despite the still unquantified impacts on soil organic carbon and erosion. In this thesis, we addressed these problems in three ways.
First, we advanced the development of the CE-DYNAM model, which couples the lateral movement of soil particles to an emulator of the soil organic carbon cycle, enabling its application at larger domains and finer spatial resolutions. This work also introduced a calibration procedure for CE-DYNAM to make its results more realistic and coherent with sediment discharge observations in river stations.
Second, we developed a statistical disaggregation model to generate the first spatially explicit map of cover crops for Europe. This work indicated that synthetic aperture radar data could assist the remote detection of cover crops, and highlighted the importance of making land management data publicly available for researchers. The map is expected to be used by researchers and practitioners in further works.
Finally, we combined the developments of the previous chapters to model the impact of policy scenarios for cover crops on the carbon cycle. Our results indicate that cover crops can simultaneously increase soil organic carbon storage while reducing particulate organic carbon export to the oceans, but a limit exists for both effects. The peak in soil organic carbon accumulation happens before the stabilization of ocean export, indicating a delay that can be explained by the time taken by particles to travel across the landscape.

Mots clés en français :    Erosion des sols,cycle du carbone,modélisation du climat
Mots clés en anglais :      Soil erosion,carbon cycle,climate modeling