présentation eau et climat

1

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 48acmg@acmg.asso.frjfberthoumieu@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 33 553.68.33.99acmg@acmg.asso.fr

Internetwww.acmg.asso.fr

ACMGAérodrome d’Agen47520 LE PASSAGE

Tel 33 553.77.08.40Fax 33 553.68.33.99acmg@acmg.asso.fr

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

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221946-

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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

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97

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10

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11

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12

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13

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15

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16

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22

17

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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

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50

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1951

1953

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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

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500

600

70018

91-9

2

1895

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-00

2003

-04

2007

-08

Cot

e ng

f de

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appe

à C

olay

rac

St C

irq

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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

84

MERCI

Jean-François Berthoumieu

05 53 77 08 48 acmg@acmg.asso.fr

jfberthoumieu@agralis.fr