En tant que partie importante du cycle biogéochimique, le cycle de l'azote module le stockage du carbone des écosystèmes terrestres, consommation d'eau, et la qualité de l'environnement. On ne sait toujours pas comment la dynamique de l'azote affecte les bilans du carbone et de l'eau en Chine. L'intégration du cycle de l'azote terrestre dans le Noah LSM avec des options de multi-paramétrage (Noah-MP) permet de répondre à la question ci-dessus.

En comparant les simulations du Noah-MP-CN augmenté d'azote avec celles du Noah-MP original en Chine, une étude récente quantifie les impacts de la dynamique de l'azote sur les cycles terrestres du carbone et de l'eau, comme indiqué dans Avancées des sciences de l'atmosphère .

L'auteur principal est Jingjing Liang, un doctorat étudiant de l'Institut de Physique Atmosphérique, Académie chinoise des sciences. "Notre étude est la première application régionale de Noah-MP-CN en tenant compte explicitement des paramètres biogéochimiques variant dans l'espace sur la base des travaux précédents à l'échelle du point, " explique Liang.

Les résultats montrent que l'intégration de la dynamique de l'azote améliore les simulations de productivité primaire brute (PPB) et d'indice de surface foliaire (LAI) dans la plupart des régions en termes de coefficient de corrélation légèrement plus élevé, une erreur quadratique moyenne (RMSE) beaucoup plus faible, et une meilleure répartition spatiale de la climatologie pluriannuelle. La surestimation de GPP par Noah-MP avec une option de végétation dynamique est fortement réduite en considérant la limitation de la disponibilité de l'azote, surtout dans les régions du sud-est de la Chine. De plus, Noah-MP-CN fournit une simulation LAI plus précise dans différents types de couverture terrestre, avec des RMSE réduites et des corrélations accrues.

Les impacts de l'application d'engrais sur les terres cultivées sur la fixation du carbone, la consommation d'eau et la lixiviation d'azote sont étudiées au moyen d'une analyse de compromis. Par rapport à une utilisation d'engrais réduite de moitié, la quantité réelle d'application n'augmente le GPP et la consommation d'eau que de 1,97 % et 0,43 %, respectivement; cependant, la lixiviation d'azote est augmentée de 5,35 %. Cela indique que le niveau actuel d'utilisation des engrais n'a qu'un impact négligeable sur la consommation d'eau mais un impact dommageable sur l'environnement.

Malgré les performances supérieures de Noah-MP-CN par rapport à Noah-MP, Noah-MP-CN continue de surestimer le LAI et le GPP. Les travaux futurs doivent se concentrer sur un étalonnage plus systématique des paramètres du modèle et inclure davantage de processus biogéochimiques tels que la matière organique du sol (MOS) et la dynamique microbienne.

"En tant que plus grand réservoir mondial de carbone organique terrestre, La MOS affecte non seulement le stockage des nutriments dans le sol (en particulier pour l'azote) mais entraîne également une pollution de l'environnement, " dit l'auteur correspondant, Prof. Zong-Liang Yang du Département des sciences géologiques, Jackson School of Geosciences, l'Université du Texas à Austin. "Des efforts plus concertés sont nécessaires pour améliorer notre compréhension et notre modélisation de la dynamique SOM et microbienne dans les modèles de surface terrestre et de système terrestre."