Rahimi, Jaber, Ago, Expedit Evariste, Ayantunde, Augustine, Berger, Sina, Bogaert, Jan, Butterbach-Bahl, Klaus, Cappelaere, Bernard, Cohard, Jean-Martial, Demarty, Jérôme, Diouf, Abdoul Aziz, Falk, Ulrike, Haas, Edwin, Hiernaux, Pierre, Kraus, David, Roupsard, Olivier, Scheer, Clemens, Srivastava, Amit Kumar, Tagesson, Torbern, Grote, Rüdiger, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Université d’Abomey-Calavi = University of Abomey Calavi (UAC), Gembloux Agro-Bio Tech [Gembloux], Université de Liège, International Livestock Research Institute [CGIAR, Nairobi] (ILRI), International Livestock Research Institute [CGIAR, Ethiopie] (ILRI), Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR)-Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR), University of Augsburg (UNIA), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de Suivi Ecologique [Dakar] (CSE), Deutscher Wetterdienst [Offenbach] (DWD), Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pastoralisme Conseil (PastoC), Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Universität Bonn = University of Bonn, University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), Lund University [Lund], UP-SCALERS project (grant no. AURG II-1-074-2016), which is part of the African Union Research Grant program financed through the agreement between the European Commission and the African Union Commission (grant no. DCI-PANAF/2015/307-078)., Université d’Abomey-Calavi (UAC), University of Augsburg [Augsburg], Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Bonn, and University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU)
West African Sahelian and Sudanian ecosystems provide essential services to people and also play a significant role within the global carbon cycle. However, climate and land use are dynamically changing, and uncertainty remains with respect to how these changes will affect the potential of these regions to provide food and fodder resources or how they will affect the biosphere–atmosphere exchange of CO2. In this study, we investigate the capacity of a process-based biogeochemical model, LandscapeDNDC, to simulate net ecosystem exchange (NEE) and aboveground biomass of typical managed and natural Sahelian and Sudanian savanna ecosystems. In order to improve the simulation of phenology, we introduced soil-water availability as a common driver of foliage development and productivity for all of these systems. The new approach was tested by using a sample of sites (calibration sites) that provided NEE from flux tower observations as well as leaf area index data from satellite images (MODIS, MODerate resolution Imaging Spectroradiometer). For assessing the simulation accuracy, we applied the calibrated model to 42 additional sites (validation sites) across West Africa for which measured aboveground biomass data were available. The model showed good performance regarding biomass of crops, grass, or trees, yielding correlation coefficients of 0.82, 0.94, and 0.77 and root-mean-square errors of 0.15, 0.22, and 0.12 kg m−2, respectively. The simulations indicate aboveground carbon stocks of up to 0.17, 0.33, and 0.54 kg C ha−1 m−2 for agricultural, savanna grasslands, and savanna mixed tree–grassland sites, respectively. Carbon stocks and exchange rates were particularly correlated with the abundance of trees, and grass biomass and crop yields were higher under more humid climatic conditions. Our study shows the capability of LandscapeDNDC to accurately simulate carbon balances in natural and agricultural ecosystems in semiarid West Africa under a wide range of conditions; thus, the model could be used to assess the impact of land-use and climate change on the regional biomass productivity.