| Issue |
Agronomie
Volume 20, Number 3, April 2000
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| Page(s) | 259 - 270 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/agro:2000125 | |
DOI: 10.1051/agro:2000125
Agronomie 20 (2000) 259-270
Modeling of the radiation regime and photosynthesis of a finite canopy using the DART model. Influence of canopy architecture assumptions and border effects
Valérie Demarez, Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry, Patrick Mordelet, Claude Tosca, Georges Marty, Pierre Guillevic
CESBIO, 8, avenue Edouard Belin, 31055 Toulouse, France
(
Abstract:
The scope of this work was to investigate the impact of the border effects and the
3-D architecture of a fallow field on: 1) its bidirectional reflectance factor (BRF);
2) its PAR (photosynthetically active radiation) regime; and, to a lesser extent, 3) on
its carbon assimilation. For this purpose, laboratory BRF measurements were conducted on
a sample of a fallow field. Moreover, we modified a 3-D radiative transfer model in order
to simulate the visible and near infrared BRF of finite and heterogeneous media. Several
scene representations were used (finite and infinite scenes with/without 1-D or 3-D
distribution of leaf area index [LAI]). Results showed that border effects and LAI
distribution strongly affect the BRF, with variations as large as 40% depending on
the scene representations and on the spectral domain. PAR profiles and instantaneous
canopy carbon assimilation of an infinite scene (natural conditions) were also studied
with the 3-D model. The results stressed that, in the case of a fallow field, the use of
a simple LAI profile provides enough information to accurately simulate the effects of the
architecture on the PAR regime and the carbon assimilation of a fallow field.
Keywords:
border effect / 3-D architecture / BRF / PAR / fallow field
Résumé:
Modélisation du transfert radiatif et de l'activité photosynthétique d'un
milieu fini avec le modèle DART. Étude de l'influence de l'architecture du
couvert et des effets de bords. L'objectif de ce travail était d'étudier l'influence
des effets de bord et de l'architecture d'un couvert de jachère sur : 1) le facteur
de réflectance bidirectionnel (FRB) ; 2) la distribution du PAR (rayonnement
photosynthétiquement actif) ; et, dans une moindre mesure, 3) l'assimilation carbonée,
A(CO2). Nous avons, pour cela, utilisé un modèle de transfert radiatif 3-D (DART) que
nous avons adapté de manière à pouvoir simuler le FRB, dans le visible et le proche
infrarouge, de milieux de dimension finie et étudier ainsi les effets de bord. Plusieurs
représentations du milieu (maquettes finies et infinies avec un LAI constant, profil
vertical de LAI et distribution 3-D de LAI) ont été utilisées afin de tester l'influence
de l'architecture du couvert sur le FRB. L'analyse des résultats a permis de montrer que
les effets de bords ainsi que la distribution du LAI influençaient fortement le FRB
(variations supérieures à 40 %). Les simulations ont été comparées à des mesures de
réflectances bi-directionnelles réalisées en laboratoire sur un échantillon de jachère
prélevé sur le terrain. Des profils de PAR (rayonnement photosynthétiquement actif) et
d'assimilation carbonée instantanés ont également été simulés dans le cas d'un milieu
naturel (de dimension infinie). Il s'est avéré que, dans le cas d'une jachère,
l'utilisation d'un simple profil de LAI permettait de prendre en compte l'effet de
l'architecture sur le PAR et sur l'assimilation carbonée.
Mots clé :
effet de bord / architecture 3-D / FRB / PAR / jachère
Correspondence and reprints: Valérie Demarez
demarez@cesbio.cnes.fr
Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)
Copyright INRA, EDP Sciences 2000