Efficacité des feuilles

L'efficacité d'une feuille (son rendement lors de la photosynthèse, décrit par le taux maximal de carboxylation $v_{c_{max}}$ et le taux de régénération du RuBisCo $v_{j_{max}}$), varie lors de son cycle de vie. Faible lorsque la feuille est très jeune, ce efficacité atteint rapidement un maximum qui persiste assez longtemps. A bout d'un certain temps, l'efficacité commence à décroître. STOMATE calcule $v_{c_{max}}$ et $v_{j_{max}}$ en fonction de l'âge des feuilles.

Néanmoins, avant ce calcul de cette efficacité (et donc de $v_{c_{max}}$ et $v_{j_{max}}$), la routine stomate_vmax traite les calculs relatifs à la distribution des feuilles dans les classes d'âge. On augmente d'abord l'âge $a_{i}$ dans chacune des classes d'âge $i$ (s'il y a de la biomasse dans cette classe) :

$$a_{i} \leftarrow a_{i} + \Delta t,$$ (3.59)

où $\Delta t$ est tout simplement le pas de temps de STOMATE. Ensuite, on fait passer la biomasse des classes d'âges jeunes aux classes d'âge plus vieilles. Pour un chaque PFT et à chaque endroit, on connaît la fraction des feuilles $f_{i}$ dans chaque classe $i$ des $n$ classes d'âge et l'âge des feuilles $a_{i}$ dans ces classes (ce sont des variables d'état).

Pour faire passer une certaine partie de la biomasse de la classe $i$ à la classe suivante $i+1$, plus âgée, on calcule un flux $\phi_{i \rightarrow i+1}$ :

$$\phi_{i \rightarrow i+1} = f_{i} \frac{\Delta t}{\tau}$$ (3.60)

où $\tau$ est défini comme

$$\tau = \frac{A_{crit}}{n}.$$ (3.61)

Le nouvel âge des feuilles dans la classe $i+1$ devient ainsi :

$$a_{i+1} \leftarrow \frac { f_{i+1} a_{i+1} + \phi_{i \rightarrow i+1} a_{i} } { f_{i+1} + \phi_{i \rightarrow i+1} }.$$ (3.62)

On met ensuite à jour les fractions $f_{i}$ :

$$f_{i} \leftarrow f_{i} - \phi_{i \rightarrow i+1} + \phi_{i-1 \rightarrow i}.$$ (3.63)

Rappellons que $a_{1}$ reste faible si suffisamment de biomasse est allouée vers les feuilles (voir équation , section ).

Pour chaque PFT, et pour chacune des classes d'âge $i$ des feuilles de ce PFT, on calcule d'abord cette efficacité relative $e_{rel,i}$, définie comme le rapport

$$e_{rel,i} = \frac{v_{c_{max}}}{v_{c_{max,opt}}} = \frac{v_{j_{max}}}{v_{j_{max,opt}}},$$ (3.64)

où $v_{c_{max,opt}}$ et $v_{j_{max,opt}}$ sont les valeurs maximales de $v_{c_{max}}$ et $v_{j_{max}}$, prescrites pour chaque PFT. L'efficacité $e_{rel,i}$ est calculée en fonction de l'âge relatif $a_{rel,i}$, défini comme le rapport entre l'âge de la feuille $a_{i}$ et son âge critique $A_{crit}$ (voir section ) :

$$a_{rel,i} = \frac{a_{i}}{A_{crit}}.$$ (3.65)

La fonction générique utilisée est la même pour tous les PFT (mais $A_{crit}$, $v_{c_{max,opt}}$ et $v_{j_{max,opt}}$ varient). La figure montre $e_{rel}$ en fonction de $a_{rel}$.

Figure: Efficacité relative de la feuille $e_{rel}$ (efficacité par rapport à son efficacité maximale) en fonction de son âge relatif $a_{rel}$ (âge par rapport à son âge critique).

Ensuite, on calcule l'efficacité moyenne des feuilles du PFT :

(3.66)

Rappellons qu'on a toujours

$$\sum_{i=1}^{n} f_{i} = 1.$$ (3.67)