Bilan hydrique - orecc.auvergnerhonealpes.frorecc.auvergnerhonealpes.fr/fileadmin/user_upload/mediatheque/... · Fiche indicateur Agriculture - 2 Bilan hydrique Evolution du bilan

Fiche indicateur Agriculture - 2

Bilan hydrique

Evolution du bilan hydrique

Description de l’indicateurTerritoire concerné Région Rhône-Alpes

Type d’indicateur Indicateur d’impact

Justification du choixde l’indicateur

Le changement climatique se traduit par un accroissement des températures, entraînant pour les plantes, une augmentation del’évapotranspiration. Les conséquences en sont les suivantes :

• au niveau hydrologique : une diminution de l’eau restituée au milieu sous la forme de ruissellement et d’infiltration dans lesnappes ;

• au niveau agronomique : une situation de déficit hydrique prononcée. La plante ne pouvant plus trouver une réponse suffisante àses besoins en eau, il se produit une fermeture plus importante des stomates, ce qui réduit la photosynthèse, et donc lacroissance de la plante. Selon le type de cultures, cela peut se traduire par une diminution du rendement.

Selon les zones géographiques concernées, le changement climatique pourrait aussi induire une diminution des précipitations, encertaines périodes de l’année, qui en réduisant l’apport en eau aggraverait ces impacts.

Lien avec le SRCAE Rhône-Alpes

Indicateur contribuant à répondre aux orientations :AD3 : Améliorer et diffuser la connaissance des effets du changement climatique pour notre régionAG2 Promouvoir une agriculture et une sylviculture responsables et tournées vers l'avenir AG2.1. adapter l’agriculture régionale aux enjeux du changement climatique AG2.2 maîtriser la consommation énergétique des serres, bâtiments et engins agricoles AG2.3 optimiser les pratiques culturales pour réduire l’impact et les émissions polluantes des activités agricoles

Descriptif Le bilan hydrique correspond à un écart entre les apports et les pertes d’eau au niveau d’un couvert végétal. Il permet de rendre comptede la variation du stock d’eau du sol. Le schéma ci-dessous représente les différents flux, en entrée et en sortie, intervenant dans le bilan.

Source : université de Picardie, Jules Verne

Le bilan hydrique est utilisé :• sur le plan hydrologique pour apprécier la restitution d’eau au milieu, représentée par l’eau ruisselée et l’eau infiltrée vers les

nappes profondes ;• sur le plan agronomique pour évaluer l’eau utilisable par les cultures, nécessaire à l’évapotranspiration, et qui provient des

précipitations et du stock d’eau contenu dans le sol, éventuellement complétée par l’irrigation.Dans le cadre de l’ORECC, c’est ce deuxième aspect correspondant au bilan hydrique agricole, qui est observé, de façon simplifiée.

En effet, l’eau effectivement utilisable par les cultures varie selon le type de culture considéré et les caractéristiques du sol où pousse laculture, influant sur les réserves en eau du sol. Dans le cadre de cette fiche, le bilan hydrique observé est un bilan hydrique climatique,encore appelé demande climatique en eau, correspondant à une évaluation approximative du déficit hydrique agricole et pris commeétant égal à la différence entre les précipitations et l’évapotranspiration d’un couvert végétal de référence, sans tenir compte du type deculture, ni des caractéristiques du sol réels.

Le bilan hydrique est calculé sur plusieurs périodes, choisies à partir des recommandations d’un groupe de travail sur l’agriculture-sylviculture :

• bilan hydrique printanier, calculé en cumulant les bilans hydriques des mois d’avril, mai, juin ;• bilan hydrique estival, correspondant aux bilans hydriques cumulés sur les mois de juillet, août, septembre ;• et enfin bilan hydrique correspondant à la période de végétation pour les mois d’avril à octobre.

Les résultats présentés peuvent s’avérer différents selon le découpage saisonnier opéré.

Suivi de l’indicateurCouverture spatiale et temporelle d’observationLes stations ont été choisies en retenant au moins une station par département, disposant de données sur un temps suffisamment long pour définir un climat deréférence sur une période a minima de 30 ans. Le tableau ci-dessous récapitule les stations retenues pour la région Rhône-Alpes, ainsi que leur altitude.

Département Commune Altitude

Ain Château Gaillard 250 m

Ardèche Lanas 280 m

Drôme Montélimar 73 m

Isère Saint-Geoirs 384 m

Loire Andrézieux 400 m

Rhône Bron 197 m


Savoie Bourg Saint-Maurice 865 m

Haute-Savoie Meythet 458 m

Les données de bilan hydrique font l’objet ici d’une analyse sur la période d’observation commune à l’ensemble des stations, soit 1971-2013, sauf pour les stationsde Lanas et de Meythet où l’évolution est observée sur la période de disponibilité des données, soit 1991-2013 et 1995-2013.

La carte ci-dessous présente les stations retenues :

1.1 Evolution du bilan hydrique printanier

Les données sur le bilan hydrique sont disponibles au pas décadaire. Le bilan hydrique printanier est obtenu en sommant la différence Précipitations (P) –Evapotranspiration (ETP), pour l’ensemble des décades des mois d‘avril, de mai et de juin.

Les graphiques suivants présentent, pour chacune des stations retenues, l’évolution du bilan hydrique printanier sur la période 1971-2013 (1991-2013 pour Lanaset 1995-2013 pour Meythet) ainsi que les moyennes mobiles sur 10 ans associées, qui permettent de lisser en partie les variations inter-annuelles.

2/9

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

2013

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Bilan hydrique printanierStation de Chateau Gaillard

Bilan hydrique en mm

Moyenne mobile sur 10 ans

Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

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19

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19

75

19

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19

79

19

81

19

83

19

85

19

87

19

89

19

91

19

93

19

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19

97

19

99

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01

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07

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11

20

13

-500

-400

-300

-200

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100

200

Bilan hydrique printanierStation de Lanas



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m


On constate sur ces graphes, qu’à l’exception de la station de Château Gaillard (Ain), le bilan hydrique printanier est négatif, et qu’il a évolué vers des valeursnégatives de plus en plus importantes sur les 40 dernières années, avec un accroissement visible de cette évolution à partir des années 90.

Pour Chateau-Gaillard, on constate qu’à partir des années 90, les valeurs négatives de ce bilan hydrique sont de plus en plus fréquemment négatives.

Afin d’essayer d’expliquer ces évolutions, le graphe suivant présente, pour la station de Montélimar, l’évolution en parallèle du bilan hydrique et del’évapotranspiration.

3/9

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

2013

-500

-400

-300

-200

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0

100

Bilan hydrique printanierStation de Montélimar



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique printanierStation de Saint Geoirs



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

2013

-250

-200

-150

-100

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0

50

100

Bilan hydrique printanierStation de Bourg Saint Maurice



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

2013

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique printanierStation de Bron



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m19

7119

7419

7719

8019

8319

8619

8919

9219

9519

9820

0120

0420

0720

1020

13

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique printanierStation d'Andrézieux

Bilan hydrique en mmMoyenne mobile sur 10 ans

Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

19

71

19

73

19

75

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77

19

79

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19

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01

20

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20

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-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Bilan hydrique printanierStation de Meythet



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-420

-320

-220

-120

-20

80

180

280

380

480

Evapotranspiration et bilan hydrique printaniers

Station de Montélimar

ETP BH

Moyenne ETP sur 10 ans

Année

Va

leu

rs e

n °

C e

t m

m


On voit clairement une augmentation de l’évapotranspiration à partir des années 90, et la correspondance entre les années où l’évapotranspiration est plusimportante et celles où le bilan hydrique présente des valeurs négatives plus fortes. L’évolution du bilan hydrique semble donc fortement influencé par l’évolutionde l’évapotranspiration.

Afin de relier ces observations avec le climat, le graphe suivant présente, pour la station de Montélimar, l’évolution de la température printanière.

On constate que les variations de l’évapotranspiration correspondent tout à fait à celles de la température.

Il semble donc que ce sont les évolutions de la température, qui en influençant l’évapotranspiration, impacte les bilans hydriques.

1.2 Evolution du bilan hydrique estival

Les graphiques suivants présentent, pour chacune des stations retenues, l’évolution du bilan hydrique estival, observé sur les mois de juillet, août et septembre,sur la période 1971-2013 (1991-2013 pour Lanas et 1995-2013 pour Meythet) ainsi que les moyennes mobiles sur 10 ans associées, qui permettent de lisser enpartie les variations inter-annuelles.

4/9

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Bilan hydrique estivalStation de Chateau-Gaillard

Bilan hydrique estivalMoyenne mobile sur 10 ans

Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique estivalStation de Montélimar


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique estivalStation de Saint Geoirs

Bilan hydrique estival

Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

2013

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Bilan hydrique estivalStation de Lanas



Année

Bil

an

hyd

riq

ue

en

mm

0

5

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15

20

25

Température printanièreStation de Montélim ar

Tprintemps

Moyenne températures sur 10 ans

Année

Va

leu

rs e

n °

C e

t m

m


Excepté pour la station de Meythet, dont la période d’observation est plus courte que pour les autres stations, on observe une augmentation importante des déficitshydriques estivaux vers les années 80, puis une diminution de ces déficits et de nouveau un accroissements vers le début des années 2000.Les graphes suivants montrent en parallèle les évolutions des bilans hydriques et de l’évapotranspiration, pour la station de Montélimar.

L’impact direct des évolutions de l’évapotranspiration sur les évolutions du bilan hydrique est moins net que sur la période printanière. Le graphe suivant permet devisualiser la contribution des précipitations à l’évolution du bilan hydrique.

5/9

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Bilan hydrique estivalStation de Bron


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

Bilan hydrique estivalStation de Bourg Saint Maurice



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-300

-200

-100

0

100

Bilan hydrique estivalStation d'Andrézieux


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

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Bilan hydrique estivalStation de Meythet



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-600

-400

-200

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400

600

Evapotranspiration et bilan hydrique estivauxStation de Montélimar

ETP

BH

Année

Va

leu

rs e

n m

m

0

200

400

600

800

1000

1200

Evapotranspiration et précipitations estivalesStation de Montélim ar

ETP

Precip.

Moyenne ETP sur 10 ans

Moyenne précipitations sur 10 ans

Année

Va

leu

rs e

n m

m


On constate une relative stabilité de l’évapotranspiration estivale, alors que des précipitations moyennes estivales évoluent fortement. On retrouve sur ce grapheun creux de précipitations vers les années 80, correspondant à des bilans hydriques plus déficitaires. Puis à partir du début des années 2000 une augmentation del’évapotranspiration couplée à une légère baisse des précipitations, qui expliquent une nouvelle augmentation des déficits hydriques. Le graphe suivant présente les évolutions des précipitations sur la station de Montélimar, pour la période d’observation.

On retrouve une forte correspondance entre les évolutions de la température et les évolutions de l’évapotranspiration.

1.3 Evolution du bilan hydrique en saison de végétation

Les graphiques suivants représentent les courbes d’évolution du bilan hydrique entre les mois d’avril et octobre, correspondant à la saison de présence de lavégétation. Les moyennes mobiles sur 10 ans de l’indicateur considéré sont aussi représentées.

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-600

-400

-200

0

200

400

600

Bilan hydrique période de végétationStation de Chateau Gaillard



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-800

-700

-600

-500

-400

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0

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200

300

Bilan hydrique période de végétationStation de Montélimar



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

2010

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-500

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-200

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Bilan hydrique période de végétationStation de Saint Geoirs


Année

Bil

an

hyd

riq

ue

en

mm

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-400

-200

0

200

400

Bilan hydrique période de végétationStation de Lanas


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

0

5

10

15

20

25

Température estivaleStation de Montélimar

Tété

Année

Va

leu

rs e

n m

m


Sur les graphiques on observe que les valeurs des bilans hydriques sur la période de végétation d’avril à octobre sont généralement négatives, exceptées pour lesstations de Chateau-Gaillard et Meythet.

Les courbes des moyennes mobiles sur 10 ans, sont plutôt stables ou présentent une évolution peu marquée pour les stations de Montélimar, Chateau-Gaillard etAndrézieux. Ces courbes présentent une décroissance marquée pour les stations de Bron, Bourg-Saint-Maurice et Saint-Geoirs, à partir des années 90,correspondant à une augmentation en moyenne annuelle du déficit hydrique sur la période de végétation. Cette évolution vers un déficit hydrique accru est aussivisible pour les stations de Lanas et Meythet sur une période d’observation plus courte.

Afin d’analyser plus en détail les causes de ces variations, les graphes suivants présentent pour chaque station observée, l’évolution de la répartition entreprécipitations et évaporation.

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-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

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Bilan hydrique période de végétationStation d'Andrézieux



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

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200

300

Bilan hydrique période de végétationStation de Bron


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-500

-400

-300

-200

-100

0

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200

Bilan hydrique période de végétationStation de Bourg Saint Maurice



Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m

-100

-50

0

50

100

150

Bilan hydrique période de végétationStation de Meythet


Année

Bil

an

hy

dri

qu

e e

n m

m


Pour l’ensemble de ces graphes on constate une évolution stable ou en légère baisse des précipitations et un accroissement généralisé de l’évapotranspirationpour toutes les stations observées. Pour les stations présentant une évolution à la baisse des précipitations, cette baisse est plus visible à partir des années 90.L’augmentation de l’évapotranspiration, elle, est continue depuis le début de la période d’observation soit 1971.Le tableau ci-dessous indique les évolutions de l’évapotranspiration par site d’observation, entre les deux périodes de 20 ans 1971-1990 et 1991-2010, en valeurabsolue et en pourcentage :

Département Commune Evolution de l’évapotranspiration entre les2 périodes 1971-1990 et 1991-2010 en mm

Evolution de l’évapotranspiration entre les2 périodes 1971-1990 et 1991-2010 en %

Ain Château Gaillard 65,6 + 9,9 %

Ardèche Lanas - -

Drôme Montélimar 30,8 + 3,5 %

Isère Saint-Geoirs 53,9 + 8 %

Loire Andrézieux Bouthéon 50,7 +7,6 %

Rhône Bron 76,4 + 10,4 %

Savoie Bourg Saint-Maurice 40,5 + 6,5 %

Haute-Savoie Meythet - -

Ces augmentations sont du même ordre de grandeur que celle calculée par Climfourel, de l’ordre de 8 % pour la zone sud-est.

Conclusion

Pour les stations observées, on constate que les bilans hydriques ont évolué vers une augmentation du déficit hydrique à partir des années 90, avec des évolutionsplus ou moins marquées selon les stations. Les évolutions sont plus marquées sur la période printanière que sur la période estivale. Ces évolutions sont dues dansune moindre mesure à une diminution des précipitations, notamment à partir des années 90, mais surtout à une augmentation continue de l’évapotranspiration,corrélée à une augmentation des températures, notamment printanières.

Construction de l’indicateurMéthode de calcul de l’indicateurDe manière simplifiée, le bilan hydrique climatique est défini comme la différence entre les précipitations (P) et l’eau évapotranspirée (ETP).

En météorologie, la mesure des précipitations se fait à l’aide d’un pluviomètre, qui mesure la hauteur d’eau recueillie par une surface plane. Cette hauteur d’eaus’exprime en millimètre, correspondant à la hauteur atteinte par un volume de 1 litre répartie sur une surface de 1 m².

L’évapotranspiration correspond à la restitution d’eau à l’atmosphère par un sol couvert de végétal. L’évapotranspiration correspond à deux processus distincts :• l’évaporation physique proprement dite, au-dessus d’une surface évaporante : sol humide, surface d’eau libre, feuilles et branchages mouillées, etc. ;• la transpiration, parfois appelée évaporation physiologique, d’une plante. Pour croître, les plantes ont en effet besoin d’absorber du CO 2, ce qu’elles font

par des trous de faible taille appelés stomates. Par ces stomates, l’eau, prélevée dans le sol et circulant dans la sève, s’évapore.Dans le cadre de cette fiche, on s’intéresse à l’évapotranspiration potentielle (ETP), définie comme l’évapotranspiration d’une surface de gazon de hauteuruniforme, en pleine croissance, et couvrant complètement un sol largement pourvu en eau. Dans ce cas, l’eau se déplace aisément du tissu végétal vers l’airenvironnant et l’ETP dépend uniquement de paramètres climatiques (température, rayonnement solaire, vitesse du vent, tension de vapeur). Les indicateurs suivis sont alors construits sur la base de données au pas décadaire, calculées aux dates des 1er, 11 et 21 de chaque mois, qui sont ensuitesommées sur les périodes d’observation : printemps, été et période de végétation.

Unité de mesureMillimètre

Détenteur des données sourceL’indicateur est construit sur la base de données issues de Météo France.

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Producteur des données sourceLes données utilisées sont produites par Météo-France :- le cumul des précipitations est obtenu en sommant les précipitations journalières sur les décades considérées ;- l’évapotranspiration potentielle est calculée à partir de paramètres climatiques (température, vitesse du vent, rayonnement solaire, tension de vapeur), selon laméthode de Penman.

Recul temporel des donnéesPériode sur laquelle on dispose de données de référence pour les précipitations journalières et sur l’évapotranspiration:

Département Commune Période pour laquelle on dispose de données

Ain Château Gaillard 1951-2013

Ardèche Lanas 1991-2013

Drôme Montélimar 1951-2013

Isère Saint-Geoirs 1968-2013

Loire Saint Etienne Bouthéon 1971-2013

Rhône Bron 1951-2013

Savoie Bourg Saint-Maurice 1959-2013

Haute-Savoie Meythet 1995-2013

Les données disponibles présentent un recul historique d’au moins 30 ans sauf pour les stations de Lanas et Meythet.

Fiabilité de l’indicateurLes données en précipitations sont des séries quotidiennes de référence en précipitations journalières fournies par Météo-France correspondent à des donnéespour lesquelles on considère les distorsions d’origine non climatique (par exemple déplacement du point de mesure) comme minimes par rapport aux évolutionsclimatiques en cours.

Producteur de l’indicateurORECC Rhône-Alpes

Actualisation de l’indicateurIndicateur suivi par l’ORECC depuis 2014

Dernière mise à jour de la fiche Février 2015

Périodicité d’actualisation Actualisation annuelle

Perspective pour l’indicateur Suivi annuel sur les années à venir

Indicateur disponible sur http://orecc.rhonealpes.fr

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