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Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro- Hydrosystèmes

Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes

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Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes

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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

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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

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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

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Occupation du sol Classification 2009

données SPOT (11 images)BD ortho - IGN Google Earth

prairies irriguéescoussoulsvergersmaraisrizières

Classes principales:

3

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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

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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"

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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

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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...)

Page 10: Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes

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...

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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)...

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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

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Evapotranspiration (ET) de 2001 à 2009 (données satellitaires)

rizièrescoussoul

incertitudes

900 – 1200 mm

300 – 400 mm

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Evolution de l'évapotranspiration journalière : satellite / in situ

2009 satellite 2010 in situ

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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....

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front d'infiltration

1 m

0 m

+ 4 min

+ 11 min

+ 44 min

+ 96 min

Profil de résistivité électriqueTransferts dans les sols

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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)

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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...

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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

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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

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