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L’Eau, notre L’Eau, notre Or BleuOr Bleu pour pour s’adapter au changement s’adapter au changement
climatiqueclimatiqueen synergie entre le monde rural et le monde urbainen synergie entre le monde rural et le monde urbain
© JFB - ACMG
Dr. Jean-François BerthoumieuACMG AGRALIS ServicesAérodrome Agen47520 – Le Passage – FranceTel. 00 33 553 77 08 [email protected]@agralis.fr 1
Agen Lundi 14 Novembre 2011
2
Association ClimatologiqueAssociation Climatologique de la Moyenne Garonne et du Sud-Ouestde la Moyenne Garonne et du Sud-Ouest
ACMGAérodrome d’Agen47520 LE PASSAGE
Tel 33 553.77.08.40Fax 33 [email protected]
Internetwww.acmg.asso.fr
ACMGAérodrome d’Agen47520 LE PASSAGE
Tel 33 553.77.08.40Fax 33 [email protected]
Internetwww.acmg.asso.fr
Président : Jean-Claude BoyerDirecteur : Dr Jean-François
BERTHOUMIEU
Centre expérimental Climat de la filière Fruits Centre expérimental Climat de la filière Fruits et légumes du Bassin du Grand Sud-Ouestet légumes du Bassin du Grand Sud-Ouest
Agro climatologie
recherche appliquée sur le gel, la grêle, la pluie et le stockage inter saisonnier de l’eau,
Services pour les agriculteurs: irrigation, télédétection, …
Gestion de l’eau, sondes capacitives
Environnement, biomasse10/12personnes10/12personnes2
Crée en 1959
Crée en 2003
3
Cliquer ici
www.acmg.asso.fr
Cliquer là pour les suivis irrigation et les conseils en ligne
3
4
L’irrigation de précision pour une meilleure valorisation de la
ressource en eau
Se poursuit jusqu’en 2011 avec TELERIEG
4
5
Neuf Partenaires du Sud-Ouest de l’Europe
5
6
5
6
7
8
9
10
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221946-
47
1948-
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51
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53
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57
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1962-
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2000-
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2010-
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Tem
péra
ture
s e
n
°c
Normale Mini 1980-81 2009-10 Normale Jour 1980-81 2009-10 Normale Maxi 1980-81 2009-10
Normale Lissée
T° Mini sous abri T° Moyenne sous abri T° Maxi sous abri
Historique des températuresAnnées agricoles 1945-46 à 2010-11 Station Agen
maxima + 2 °C en 25 ans
maxima + 2 °C en 25 ans
Le changement climatique est bien là!
7
De seulement 360 à plus de 1300 mm par an à Agen
Mais sans tendance à la baisse!
Avec des conséquences sociales, économiques et environnementales lors de chaque sécheresse
8
Pinatubo
EFFET DES GAZ ET AEROSOLS DES VOLCANS SUR LA PLUIE ?
CUMUL sur 27 mois
9
CHANGEMENT CLIMATIQUE
• Confirmé en février 2007 par les travaux du GIEC
• Les gaz à effet de serres sont responsables à plus de 90 % de la
modification du climat actuel avec un réchauffement qui va se poursuivre
• et d’une augmentation de la variabilité de ce climat
10
L’atmosphère est l’enveloppe gazeuse qui entoure la Terre.
Par rapport au rayon de la Terre (6370km) elle est très fine, environ 80 Km.
C’est cette enveloppe gazeuse qui piège la chaleur du soleil en C’est cette enveloppe gazeuse qui piège la chaleur du soleil en créant un effet de serrecréant un effet de serre
11Travaux du CNRS, Mme Valérie Masson-Delmotte
12
342 W/m2
RayonnementSolaire
incident moyenvisible
Atmosphère
Atmosphère
Océans Continents
103 W/m2
Rayonnementsolaire réfléchi
174 W/m2
21 W/m2 68 W/m2
10 W/m254 W/m2
20 W/m2
154 W/m2
89 W/m2130 W/m2
14 W/m2
239 W/m2
Rayonnement terrestreinfrarouge
Bilan radiatif moyen de la TerreEffet de Serre
+ CO² = - 2W/m²
D’où recherche d’un nouvel équilibre à une D’où recherche d’un nouvel équilibre à une température un peu plus élevéetempérature un peu plus élevée
/ 236 W/m²
+ NH4 = - 1W/m²
13
Ce réchauffement climatique, va t’il se poursuivre?
14
Que nous enseigne l’histoire du climat?
• Qu’il a toujours été variable• Qu’il faisait plus chaud au Moyen Age
lorsque l’art Gothique remplace l’art Roman
• Mais sans que jamais le CO² n’atteigne les niveaux actuels!!
15
Les arbres en sont témoin!
D’après Leroy LadurieD’après Leroy LadurieHistoire du Climat depuis l’An MilHistoire du Climat depuis l’An Mil
11111177
Chronologie des croissances du chêne d'après Hollstein
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
82
2
87
2
92
2
97
2
10
22
10
72
11
22
11
72
12
22
12
72
13
22
13
72
14
22
14
72
15
22
15
72
16
22
16
72
17
22
17
72
18
22
18
72
19
22
Gro
ss
iss
em
ent
en
1/1
00
de
mm
Epaisseur annuelle en 1/100 mm
Moyenne lissée 11 ans
Moyenne lissée 22 ans
Moyenne lissée 36 ans
Moyenne lissée 178 ans
16
-- 55 00055 000 -- 20 00020 000 -- 15 00015 000 -- 9 0009 000-- 5 5005 500
-- 3 0003 000 Climat actuelClimat actuel
1981 1981 àà ??
Un climat variable de Un climat variable de ““tout tempstout temps””
AnnAnnééeses
Petit âge glaciairePetit âge glaciaire
Petit optimum Petit optimum du du MoyenMoyen--AgeAge
Grand OptimumGrand Optimumdu Ndu Nééolithiqueolithique
800 800 àà 12001200
1560 1560 àà 18501850
D’après Leroy LadurieD’après Leroy LadurieHistoire du Climat depuis l’An MilHistoire du Climat depuis l’An Mil
Dryas
17
Des glaciers de plus de 4 km d’épaisseur pour remonter 400 000 ans
18
Maxi 300 ppm il y a 325 000 ansMaxi 300 ppm il y a 325 000 ans
+ 3°C
- 8°C
Mini 180 ppm
19
Alors qu’aujourd'hui on en mesure 378 et que l’on risque d’atteindre 500!
CO2 CO2 ppmppm
10001000 1800180014001400
288 288 ppmppm
330 330 ppmppm
CO2 CO2 ppmppm
10001000 1800180014001400
288 288 ppmppm
330 330 ppmppm
378
Jamais observé sur terre depuis 3.5 millions d’années, du temps des dinosaures
20
Estimation du taux de CO² depuis 45 millions d’années à partir des sédiments
De: Understanding Earth’s Deep Past, Lessons for Our Climate FutureNational Research Council of nationa Academies. USA 2011www.national-academies.org
21
Notre planète a souvent été plus chaude qu’aujourd’hui!
De: Understanding Earth’s Deep Past, Lessons for Our Climate FutureNational Research Council of national Academies. USA 2011www.national-academies.org
22
Hypothèse d’évolution du CO² atmosphérique selon les sédimentologues
Ce ne serait pas pour 100 ans mais pour 10 000 ans et on serait d’ici 1000 ans comme durant
l’Eocéne ou la Terre était beaucoup plus chaude
23
Températures à la surface de la Terre à l’Eocène, il y a 40 millions d’année quand il y avait plus de
1000 ppm de CO² comparé à aujourd’hui
37°C à l’équateur soit 9°C en +
A nos latitudes on passerait de 13°C
aujourd’hui à 28° ou 30°C, soit un climat
tropical
+15°C de plus au pôle Nord
Aujourd’hui
24
Une fois la chaleur du soleil stockée, Une fois la chaleur du soleil stockée, cette énergie se déplace sur des cette énergie se déplace sur des
supports liquides ou gazeux, surtout supports liquides ou gazeux, surtout par convection, le principal moteur du par convection, le principal moteur du transfert thermique dans l’air ou l’eautransfert thermique dans l’air ou l’eau
A l’origine des mouvements d’air dans l’atmosphèreA l’origine des mouvements d’air dans l’atmosphère
25
Air tropical
Equateur
Pôle Nord
Pôle Sud
Zones de frontogenèse
Air polaire
26
Source: http://www.ngdc.noaa.gov/
La pluie se produit à la rencontre des ces 2 masses d’air
27
Sens de déplacement: vent à 500hPa
Et à plus petite échelle par les orages quand il fait chaud
Notre climatiseur estival!
Animation Gérard Rouquette
28
Un autre transfert pour la planète par l’intermédiaire des courants marins
• Toujours par convection naturelle
• L’eau est capable de transporter environ 3430 fois plus de chaleur que le même volume d’air ce qui rend les océans plus efficaces pour réguler la température au niveau de
la planète.
29
L’eau froide ou salée va vers le fond, l’eau chaude ou douce reste en
surface
Circulation thermohaline
30
Les courants marins agissent comme notre chauffage central
Transfert de chaleur de l’équateur vers les pôleset de froid des pôles vers l’équateur
Froid
Chaud
31
On va pouvoir passer par le
pôle nord pour aller d’Europe
au pacifique
en bateau!
1979
2003
32
Prévisions du NCAR pour 2040!Et dernièrement 2015 par l’expédition française
33
Cependant il demeure encore des incertitudes et donc:
• Besoin de poursuivre des travaux scientifiques pour modéliser plus
fidèlement l’évolution la plus probable
• Sachant que la complexité des phénomènes est immense
Mais ce qui est certain, c’est que à notre échelle Mais ce qui est certain, c’est que à notre échelle il faut s’y préparer en réduisant au plus vite nos il faut s’y préparer en réduisant au plus vite nos
gaspillages de CO² etgaspillages de CO² et
en s’y adaptant tout en s’appuyant sur des en s’y adaptant tout en s’appuyant sur des principes durables!principes durables!
34
Sur quels principes durables?
• Une agriculture écologiquement intensive
• Une réduction des besoins énergétiques basés sur des ressources fossiles qui ramènent dans l’atmosphère du carbone sédimenté il y a des millions d’années
• Par exemple en évitant de promouvoir la
« Clim » en été que les poussées chaudes de Sud rendent parfois nécessaires
35
Exemple de poussée très chaude d’août 2003
36
37
Situation de canicule de SudLe Sud-Ouest le premier concerné
Pourquoi?
38
Transformation adiabatique :( Sans échange de chaleur, Q=0. T constant, variation de P )
DETENTE
P COMPRESSION
P
Soulèvement d’une masse d’air par un relief:Détente, refroidissement, saturation puis condensation.
Affaissement d’une masse d’air par un relief:Compression, réchauffement, évaporation.
A cause de l’effet de Foehn
39
0
10
20
30
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60
1951
1953
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1967
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1989
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1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Nom
bre
de jo
urs
T° Maxi sous abri, Juin à Août - Nombre de jours
> 30°C
> 35°C
> 40°C
En été
De plus en plus chaud
Agen
1 journée sur 3 a plus de 30°C ce qui pousse à la climatisation
40
Niveau d’ozone le 8 août 2003
Source Prév’air -INERIS
µg/M3 d’air
Les fortes températures favorisent sa formation dans les villes
Danger!
41
En été
Avec des minimales également en progressionIci le nombre de nuits à Agen avec 18°C au moins
42
ICU selon la taille de l’agglomération
5
Îlot d
e ch
aleu
r maxim
um (°
C)
Toul
ouse
Carm
aux
Paris
AGEN
Différence due principalement à l’usage des climatiseurs
Source Météo France
43
Le changement climatique et l’augmentation de la population entraînent de nouvelles contraintes sur
la ressource en eau.
Le Centre de gravité des décisions économiques et sociales s’est déplacé depuis l’antiquité des
régions Méditerranéennes vers le Nord de l’Europe où s’appliquent les principes d’une
écologie anglo-saxonne nordique.Là où l’eau n’a pas besoin d’être stockée. Celle du
sol suffit vu que la demande climatique y est limitée et qu’il pleut régulièrement.
Ce choc de culture provoque des incompréhensions que chaque crise climatique
exacerbe.
Une écologie Méditerranéenne se développe
44
Quelles solutions pour le Sud-Ouest?
45
Que devient l’énergie solaire incidente?
De 250 W/m² maxi par temps couvert à prés de 900 W/m² par ciel clair en étéJan Pokorný et al.; Solar energy dissipation and temperature control by water and plants; Int. J. Water, Vol. 5402
Partie réfléchie
couvert nuageux clair
46
A gauche l’énergie sensible qui réchauffe l’air le sol, les habitations et les végétaux,
à droite l’énergie latente d’évaporation de l’eau du sol et des végétaux qui rafraichit l’air
Jan Pokorný et al.
47
A gauche énergie solaire reçue, à droite énergie par conduction dans le sol
Plus de 100 W/m² de moins sous une terrasse végétalisée irriguée que sur une terrasse avec du gravier qui monte à plus
de 45°C
Jan Pokorný et al.
48
Répartition de l’énergie solaire incidente en milieu de journée
210
70
350
150
Energie réfléchie ou Albédo
Energie latente de transpiration qui
rafraichit l’air
Energie qui réchauffe l’air
Energie de conduction dans le sol
Sol nu sec ou béton
Champ irrigué
160
480
9050
En W / m²
49
La ville c’est chaud !
Printemps à Agen Eté à Agen
Gris : 26/29 °C Rouge : 36/39°C
Données de WaterWatch / HJ 2010
50
Le continuum sol, plante atmosphère
Nappe alluviale ou phréatique
Capillarité
Flux de chaleur
Echange de chaleur
Rayonnement solaire
Infiltration
Absorption racinaire
drainage & recharge des nappes
Mouvement de sels
Evaporation
aeration du sol & respiration
Microfaune & microorganismes
Ruissellement de surface
vent
Pluie
Interception
Humidité atmosphérique
Transpiration
temperature Air
Photosynthesis & respiration
ConvectionDe 50 à 150 litres/jour
51
Modification de température due à l’irrigation
O. Boucher G. Myhre A. Myhre / Direct human influence of irrigation on atmospheric water vapour and climate; Climate Dynamics (2004) 22: 597–603 DOI 10.1007/s00382-004-0402-4
52
Flux de vapeur d’eau produit par l’irrigation en kg/m² et par an
O. Boucher G. Myhre A. Myhre / Direct human influence of irrigation on atmospheric water vapour and climate; Climate Dynamics (2004) 22: 597–603 DOI 10.1007/s00382-004-0402-4
300 kg/m² = 3000 m3/ha
53
19761976
2011
Avec une progression moyenne des besoins en eau des plantes équivalente à 1 mois de pluie
Evapotranspiration
54
Constat en été
• Des besoins d’environ 550 mm
• Des pluies moyennes de 250 mm
Face au changement climatique que faire?
+2.5°C = 500 km vers le Nord ou 400 m en altitude
Se déplacer?
55
Première nécessité!Stocker
davantage d’eau douce au niveau mondial sur les continents pour
compenser la disparition des
glaciers.
Que ce soit l’eau du toit pour son jardin ou celle des champs pour la nappe55
56
Précipitations
Écoulement souterrain
Ruissellement
Évapotranspiration
Quelle eau stocker ?
En France en
Km3/anAdapté EGID
100%62%
16%
22% 56
57
Précipitations
100%
Écoulement souterrain
Ruissellement
Évapotranspiration
12%
78%10%
Des chiffres très différents en ville
Fuites du réseau d’assainissementÉvaluation variable d’une ville à une autre
57
58
Le changement climatique en Aquitaine
nous rend plus vulnérableSi notre ressource d’eau disponible en été n’est pas augmentée, dans moins de 10 ans, les canicules estivales
réduiront notre potentiel économique et il sera trop tard pour s’adapter
Au contraire si nous investissons dans cette
richesse , l’eau, notre « or bleu » autant disponible en hiver et au printemps nous pourrons l’utiliser
pour produire de la nourriture de qualité tout
en préservant l’environnement et les
paysages et en aidant les villes et villages à
s’adapter au changement climatique .
Etats généraux de l’Agriculture 2011
59
Stocker par exemple dans les coteaux dans des lacs de nouvelle génération comme ici prés de Laugnac sur le Bourbon au Moulin
d’Arasse - 47
59
60
Principe de fonctionnement d’un lac de nouvelle génération
Bassin de décantation
Digue
Préleveur à hauteur variable
Nitrates (14/05/03)25 mg/l Nitrates (14/05/03)
8 mg/l
Stratification des eaux
Nitrates (14/05/03)7 mg/l
61
Prévenir les inondations rapides et drainer à condition de restituer
localement l’eau aux nappes ou dans un lac voisin
ASSOCIER PROTECTION CONTRE LE VENTASSOCIER PROTECTION CONTRE LE VENTLUTTE PASSIVE CONTRE LE GELLUTTE PASSIVE CONTRE LE GEL
ET LUTTE RAISONNEEET LUTTE RAISONNEE
Haies Haies irriguéeirriguéess
62
Il faut 300 mm en hiver pour remonter les nappes62
Un autre avantage de l’Aquitaine: ses nappes superficielles
63
34
35
36
37
38
39
0
100
200
300
400
500
600
70018
91-9
2
1895
-96
1899
-00
1903
-04
1907
-08
1911
-12
1915
-16
1919
-20
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-24
1927
-28
1931
-32
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-36
1939
-40
1943
-44
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-48
1951
-52
1955
-56
1959
-60
1963
-64
1967
-68
1971
-72
1975
-76
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-84
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-88
1991
-92
1995
-96
1999
-00
2003
-04
2007
-08
Cot
e ng
f de
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appe
à C
olay
rac
St C
irq
en m
Hau
teur
des
pré
cipi
tatio
ns e
n m
m
Années Agricoles
Précipitations annuelles à Agen, octobre à mars, années 1891- 92 à 2008- 09
Cumul - 111 à 610 mm
Moy 113 ans - 285 mm
Ecart Type - 99 mm
Normale Lissée
Niveau maximum de la nappe
1910
1903 1949
1966
1976 2002
2001
2005
19601951
1918 19291932
1933
Travaux sur les berges de la Garonne63
Or 1 an sur 3 il ne pleut pas assez !
64
D’où l’idée de la recharge avec de l’eau de qualitépour court-circuiter la partie imperméable
64
65
Puits
Graviers non saturés
Graviers saturés
Puits
terrain imperméable
Contrôle de qualité
Limon
Fossé de ré
alimentatio
n
Vanne
Rivière
Testé et validé en 1996 en Lot-et-Garonne
Prélever de l’eau de qualité et l’injecter par gravité
65
66
Pour l’utiliser quelques mois plus tard
200 à 420 €/Ha d’investissement pour stocker de 800 à 1500 m3/Ha
Et aussi pour de l’eau potable ou au moins de qualité
66
67
Stocker de l’eau de pluie toujours autant disponible, quoique plus variable, pour
plusieurs objectifs:
• Assurer les débits des rivières
• Alimenter en été les villages et villes avec de l’eau de qualité
• Assurer une ressource suffisante pour accompagner une production agricole de qualité, de plus en plus raisonnée ou biologique.
• Améliorer le confort dans les villes et les espaces publics.
67
68
Economiser l’eau stockée
• Moyens pour gérer et piloter finement l’irrigation avec les principes de l’agriculture de précision et les
nouveaux outils moderne de suivi de la réserve hydrique au champ y compris
satellitaires (économie d’eau et d’énergie). Il faut former et vulgariser.
69
Appui Technique aux IrrigantsLes outils de l’ACMG en collaboration avec la CA 47 et l’aide du CG47, de l’Agence de
l’Eau et du CR Aquitaine
200620041985
Gravimétrie Diviner 2000 EnviroScan
EasyAG
Toutes les semaines Toutes les semaines plusieurs fois / Semaine
GSM GPRS
SENTEK
Sonde neutronique
Tensiomètre
70
Irrigation
Des outils précis pour observer , décider objectivement et piloter
Jours de stress par manque d’air
Début de Stress
Stress par manque d’eau
7171Voici une courbe de variation
de la réserve du sol
72
Prévoir d’intégrer dans peu de temps les nouveaux moyens par satellite
Sun Satellite
www.telerieg.net
Les principes de l’agriculture
écologiquement intensive seront
développés
73
Parcelle MARTINETPhotos Avion Jaune – 22/08/2010 / Images LANDSAT 7 - SEBAL –
20/08/2010
Visible Infrarouge couleur
NDVIET T°C surface
7421/08/2011
Test de démonstration
2011
75
La zone moins irriguée fonctionne comme le sol nu sec
170
170
350
90
Energie réfléchie ou Albédo
Energie latente de transpiration qui
rafraichit l’air
Energie qui réchauffe l’air
Energie de conduction dans le sol
Champ non irrigué
Champ irrigué
160
480
9050
En W / m²
76
Lien Micro Climatique entre Ville et Campagne ?
Température de surface – 11/07/2011
Mesures ACMG 200826°C dans le verger 38°C dans chaume
voisin
77
Dans les villes, banlieues et villages il faut apprendre à jouer
avec la convection naturelle• Pour rafraîchir collectivement des espaces de vie partagés: rues, places,
préaux et cours intérieures, stades, parkings, promenades, parcs et jardins
Plutôt que de favoriser la climatisation intérieure qui transfère de la chaleur de
l’intérieur vers l’extérieur, là où le soleil et l’ozone provoquent déjà des conditions de vie
difficiles sinon dangereuses!77
78
L’arbre ou des bandes boisées, c’est naturellement :
un climatiseur d’espace public car il réfléchit une partie de rayonnement solaire.
Un «évapotranspireur» et donc un moyen naturel pour climatiser l’air ambiant situé en dessous et à proximité, sous le vent, à condition de pouvoir l’irriguer sans excès.
Un moyen de transformer une autre partie de cette énergie solaire en matière (puits à carbone),
le rôle du végétal : constat
De 30 à 70 m3 d’eau s’évaporent par Ha et par jour dans une zone
boisée irriguée 78
79
Des espaces qui restent à
végétaliser de manière pérennePour mieux isoler,
avoir moins froid en hiver et moins chaud en été;Et améliorer le paysage urbain
aérien
Les préconisations : le rôle du végétal irrigué
et pérennisé en ville
Voir www.tivao.fr 79
80
Des gouttelettes qui en s’évaporant
prennent 800 calories par
gramme à l’air!
1 litre d’eau qui s’évapore refroidit de 2°C 1000 m3
d’air80
Et là où il n’y a pas de place pour les végétaux irrigués
81
Précipitations
100%
Écoulement souterrain
Ruissellement
Évapotranspiration
35%
45%20%
25%40%
Plus de photosynthèse
Vers la nappe
Moins chaud
81
82
• Pourquoi attendre les prochaines crises pour s’impliquer dans des
démarches locales où
« l’or bleu » de nos régions serait si bien valorisé?
Chaque crise climatique provoque des conséquences, sociales, économiques et
environnementales
82
83
Il est indispensable que des initiatives puissent se
généraliser dans un lien étroit entre la campagne et la ville
pour créer les conditions favorables à leur application et à leur complémentarité et ainsi
réduire l’impact du changement climatique. 83