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Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes
Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes
Transferts hydriques aquifère-sol-végétation-atmosphère
A. Olioso, S. Ruy, A. Chanzy, D. Courault,
M. Babic, O. Banton, F. Baret, N. Bertrand, P. Branquinho, B. Bès, S. Castillo-Reyes,
K. Chalikakis, A. Chapelet, A.-L. Cognard-Plancq, M. Debroux, V. Desfonds,
L. Di Pietro, C. Doussan, B. Gallego-Elvira, S. Garrigues, J.-C. Gaudu, M. Guérif,
R. Lecerf, D. Ma, O. Marloie, M. Mira, S. Moulin, D. Renard, F. Ruget, M. Weiss
Question générale:
Comment vont évoluer les ressources hydriques et la production agricole en zone méditerranéenne face aux changements globaux ?
facteurs de changements
modification des régimes pluviométriques
- augmentation des occurrences de sécheresse
- augmentation des évènements pluviométriques extrêmes
évolution de l'utilisation des terres
- espace alloué à l'agriculture / urbanisation...
- types de production, pratiques culturales...
- / évolution des marchés et des régulation (PAC...),
- / réglementation "environnementale" (protection, MAE...)
irrigation élément déterminant de la production en zone méditerranéenne
- comment vont évoluer les besoins / la disponibilité de l'eau ?
"environnement" impact sur les écosystèmes et utilisations avals
1
10 km N
une zone détude privilégiée
•aquifère : - 550 km2, simple, zone plate - pas de réseau hydrographique naturel
• problématiques : gestion de l'eau / gestion de l'espace / agriculture .... • irrigation déterminante
- réseau complexe de canaux
- un quart de la surface est irriguée
- eau de la Durance
- production de foin (AOC)
- l'irrigation en excès est la
contribution principale à la recharge
de l'aquifère (~2/3)
• climat: - pluie ~ 600 mm/an (350 à 1000 mm/an) - forte vapotranspiration potentielle ~1300 mm/an (fort déficit estival)
Aquifère de la Crau
2
Occupation du sol Classification 2009
données SPOT (11 images)BD ortho - IGN Google Earth
prairies irriguéescoussoulsvergersmaraisrizières
Classes principales:
3
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
Mm3 BRGM 1995
Antea 2001
Réserve estimée
550 Mm3
Entrées
pluie 57 54
irrigation 117 164
souterrain 22 -
Sorties
naturelles 151 167
eau potable 21 26
industrie 15 12
agriculture 9 12
Total 196 218
4
~précipitations - évapotranspiration
~irrigation - évapotranspiration
~drainage
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
Mm3 BRGM 1995
Antea 2001
Réserve estimée
550 Mm3
Entrées
pluie 57 54
irrigation 117 164
souterrain 22 -
Sorties
naturelles 151 167
eau potable 21 26
industrie 15 12
agriculture 9 12
Total 196 218
4
fortes incertitudes
difficultés de "prévision"
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
Mm3 BRGM 1995
Antea 2001
Réserve estimée
550 Mm3
Entrées
pluie 57 54
irrigation 117 164
souterrain 22 -
Sorties
naturelles 151 167
eau potable 21 26
industrie 15 12
agriculture 9 12
Total 196 218
fortes incertitudes
difficultés de "prévision"
modélisation du système et de ses évolutions
4
experimentations et suivis- analyse des processus clefs- systèmes d'observation
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
modélisation du système et de ses évolutions
5
analyse des processus clefs- transferts vers l'aquifère- transferts vers l'atmosphère- pratiques agricoles et leurs évolutions- évolution de l'utilisation des sols- impact de la variabilité spatiale (mosaïques paysagères...)
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
modélisation du système et de ses évolutions
5
analyse des processus clefs- transferts vers l'aquifère- transferts vers l'atmosphère- pratiques agricoles et leurs évolutions- évolution de l'utilisation des sols- impact de la variabilité spatiale (mosaïques paysagères...)
systèmes d'observation
- in situ : météo, évapotranspiration, croissance de la végétation...
- télédétection : évapotranspiration, végétation, occupation du sol...
Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau
modélisation du système et de ses évolutions
5
analyse des processus clefs- transferts vers l'aquifère- transferts vers l'atmosphère- pratiques agricoles et leurs évolutions- évolution de l'utilisation des sols- impact de la variabilité spatiale (mosaïques paysagères...)
systèmes d'observation
- in situ : météo, évapotranspiration, croissance de la végétation...
- télédétection : évapotranspiration, végétation, occupation du sol...
analyse de scénarios- évolution du climat- baisse de la ressource hydrique- modification des pratiques agricoles - changement d'utilisation des sols (urbanisation)...
Cartes d'évapotranspiration (ET) annuelle
ET 2001 (mm) ET 2007 (mm)
différence d' ET 2001 - 2007 (mm)
Position de
la Camargue et de la Crau
100 km
Evapotranspiration (ET) de 2001 à 2009 (données satellitaires)
rizièrescoussoul
incertitudes
900 – 1200 mm
300 – 400 mm
Evolution de l'évapotranspiration journalière : satellite / in situ
2009 satellite 2010 in situ
Transferts dans les sols caillouteux, hétérogènes, consolidés...
Expérimentations locales (depuis 2010) - domaine du Merle près de Salon (coussouls et prairies) - carrière de la Ménudelle près de Fos (coussouls)
cf. posters de Ma et al. et de Branquinho et al. Travaux en cours .........
Suivi d'infiltration après irrigation ou simulation de pluie- méthodes géophysiques (tomographie électrique... -> profils 2D !!- traçage coloré- mesures d'humidité (gravimétrie...- détermination des propriétés physiques des sols liées aux transferts hydriques... Modélisations des transferts hydriques test en milieu hétérogène (cailloux, zones de transferts préférentiels, zones d'accumulation....
front d'infiltration
1 m
0 m
+ 4 min
+ 11 min
+ 44 min
+ 96 min
Profil de résistivité électriqueTransferts dans les sols
modèles simplifiés de transfert
• production agricole
• drainage
• évapotranspiration
cartes :• parcellaire,• itinéraires techniques • propriétés des sols• climat
multisimlib
Modélisation du drainage --> recharge de la nappe
parcellaire
occupation du sol carte de rendement des prairies irriguées par parcelle (5863 parcelles pour 14920 ha)
Modélisation du drainage --> recharge de la nappe
2001 – 2010 changement climat 2025 - 2035
Pluie augmente au printemps, baisse en automne et en hiver (presque constant sur l'année)ET augmente (lié aux températures et au rayonnement solaire)Irrigation augmente, pour compenser les variations de pluviométrie et d'ETDrainage constant sur prairie, baisse sur coussouls, augmente sur grandes cultures d'été...
Modélisation du drainage --> recharge de la nappe
2001 – 2010 2025 - 2035(différence 2020 – 2005)
- augmentation des surfaces urbaines (14%)
- baisse de 30% de l'eau disponible
(allongement des tours d'eau)- changement climat
Conclusion
Travaux initiés en 2008, ayant pris de l'ampleur depuis 2010
Mise en place de suivi de terrain et par télédétection
-> croissance des plantes
-> évapotranspiration
-> transferts dans les sols
-> suivi de la nappe (piézométrie, traçage isotopique...
-> utilisation des sols (dont pratiques...
Modélisation -> aquifère en cours
Développement de scénarios futurs (+ 30 ans) et analyses rétrospectives (- 60 ans)
Travail en relation avec
des acteurs recherches (CEREGE, UMR Geau, UMR System, Météo France, CNES...
des acteurs socio-économiques (irrigants, symcrau, producteurs, canaux, CEEP...
dans le cadre de différents projets
- européens (SIRRIMED – FP7…)
- chantier Méditerranée (Hymex, Sicmed...) -> site de référence
- Astuce & Tic