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MODELISATION DE LA DYNAMIQUE SAISONNIERE DES ECLOSIONS DAEDES (OCHLEROTATUS) CASPIUS (PALLAS, 1771) (CULICIDAE) EN CONTEXTE DE CHANGEMENT CLIMATIQUE Camille.

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1 MODELISATION DE LA DYNAMIQUE SAISONNIERE DES ECLOSIONS DAEDES (OCHLEROTATUS) CASPIUS (PALLAS, 1771) (CULICIDAE) EN CONTEXTE DE CHANGEMENT CLIMATIQUE Camille ROUMIEUX Directeurs de Thèse : FRANQUET Evelyne et TORRE Franck Ecole Doctorale : Sciences de lEnvironnement (EDSE 251) 1

2 Les moustiques Plus grand vecteur de maladies sur la planète Préoccupation mondiale dans le domaine de lentomologie médicale (Becker et al. 2003)Becker et al Repas sanguin nécessaire pour la maturation des œufs peut représenter un risque Espèces potentiellement vectrices dagents pathogènes En 2009, 225 millions de cas de paludisme et décès à léchelle de la planète (OMS 2010)OMS 2010 Plus dangereux que nimporte quelle bête féroce. (Gustave Flaubert, Dictionnaire des idées reçues, posthume, 1913 ) 2

3 Femelle Aedes caspius Espèce présente sur lensemble du Bassin Méditerranéen Colonise les marais salés temporaires Forte nuisance, piège à CO 2 de lEID Med. a récolté en une nuit de capture moustiques (Balenghien et al, 2010) Ferré J-B Rioux J-A 3 Roumieux C.

4 Enjeu socio-économique ( tourisme, activités culturelles, sportives, …) Enjeu sanitaire, par sa compétence vectorielle Plus de 300 piqûres enregistrées en 15 min. en Camargue Ramsar.org 4 EID

5 Adulte (femelle) Larve (4 st.) Nymphe Mortalité Eclosion Oviposition Mortalité Prédation Mortalité Anoxie Prédation Déshydratation Diapause Anoxie Prédation Déshydratation Essaimage Développement embryonnaire Œuf Alternance Submersion/émersion Accouplement Modèle biologique dAedes caspius, document modifié Carron (2007) Phase AériennePhase Aquatique 5 Le cycle de vie dAedes caspius se divise en 2 phases : Aérienne pour ladulte et lœuf (besoin de submersion pour éclore) et une phase aquatique pour le dvpt des 4 stades larvaires. Lentrée et la sortie de la diapause (repos hivernal) se fait suivant des paramètres climatiques et astronomiques.

6 Adulte (femelle) Larve (4 st.) Nymphe Mortalité Eclosion Humidité Végétation Salinité Température Photopériode Oviposition Habitat Mortalité Prédation Mortalité Phase Aérienne Phase Aquatique Anoxie Prédation Déshydratation Diapause Anoxie Prédation Déshydratation Essaimage Développement embryonnaire Fréquence de submersion Durée de submersion O 2 Œuf Températur e Alternance Submersion/émersion Accouplement Modèle biologique dAedes caspius, document modifié Carron (2007) Facteurs limitant dordre météorologique et astronomique 6

7 Littoral méditerranéen français occidental : un lieu favorable à Aedes caspius Conditions climatiques et des habitats favorables au développement des larves Températures minimales supérieures au seuil dinduction de la diapause (plus de 7 mois de lannée) Précipitation Intensité des pluies et qualité du substrat eau stagne en surface des sols environnement favorable aux éclosions dAedes caspius Coups de mer lors de fort vent dorigine du Sud Submersion du gîte est causée par des vagues ou par balancement des plans deau sobserve à proximité du littoral Origine naturelle 7 D. White

8 Origine anthropique (Irrigation) Paysage : composé de territoires artificialisés, de terres agricoles et de zones humides Climat méditerranéen stress hydrique aux végétaux Irrigation nécessaire : activités agronomiques et cynégétiques rizicultureviticultureactivités cynégétiques Littoral méditerranéen français occidental : un lieu favorable à Aedes caspius Pole-lagune.org tourduvalat.org Terredevin.com Ces apports durant la période estivale tendent à transformer les milieux aux dépens de leur spécificité méditerranéenne (Tamisier and Grillas 1994).Tamisier and Grillas 1994

9 9 Pays Auteurs Année de publication JanFévMarsAvrilMaiJuinJuilAoûtSeptOctNovDéc Danemark Nielsen et Nielsen Allemagne Mohrig Angleterre James Marshall Kazakhstan Anufrieva France Sinègre Rioux et al Joubert et al Maroc Elkaïm Gaud Libye Gad Turkménie Petrischeva Algérie Sevenet et Anderelli Hassaïne Egypte Abdel Malek et al Kirpatrik Dynamique saisonnière dAedes caspius (Moussiegt,1986) Latitude Durée dactivité dAedes caspius

10 Hiver (D J F) Eté (J Ju A) Températures Précipitations Anomalies des températures et précipitations entre et (simulations MMD-A1B, moyenne de 21 modèles climatiques, IPCC - WG ) Perspective des changements climatique sur le bassin méditerranéen Cycle de vie dAedes caspius Le bassin méditerranéen serait une des régions du monde où le réchauffement climatique serait le plus marqué (Giorgi and Lionello 2008).Giorgi and Lionello

11 Choix du modèle biologique Aedes caspius Hypothèse de changement climatique marqué dans sa région de prédilection Déterminisme climatique de son écologie Enjeux socio- économiques par sa nuisance 11

12 Base de données EID Méditerranée (Entente Interdépartementale pour la démoustication) Données météorologiques et astronomiques de MétéoFrance Données occupation du sol par la base européenne Corine Land Cover de

13 Objectifs de cette thèse Quels sont les déterminants de la dynamique inter et intra-annuelles des éclosions ? Quels sont les impacts des changements climatiques sur la dynamique des éclosions dAedes caspius? 13

14 Plan 1 ère Partie : Définition et évolution du bioclimat méditerranéen dans un contexte de changement climatique selon différents scenarii du GIEC à lhorizon 2020, 2050 et ème Partie : Construction de modèles déclosions en fonction des variables environnementales et utilisation en mode prédiction à lhorizon 2020, 2050 et

15 1 ère Partie : Définition et évolution du bioclimat méditerranéen dans un contexte de changement climatique selon différents scenarii du GIEC à lhorizon 2020, 2050 et ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 15

16 1 ère Partie : Définition et évolution du bioclimat méditerranéen dans un contexte de changement climatique selon différents scenarii du GIEC à lhorizon 2020, 2050 et ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 16

17 1 ère Partie : Définition et évolution du bioclimat méditerranéen dans un contexte de changement climatique selon différents scenarii du GIEC à lhorizon 2020, 2050 et ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 17

18 18 Exemple de réseau climatologique, données extraites de la Meteorological Office, 1966 utilisé dans létude de Daget (1977) Démarche : Actualisation 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC

19 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Démarche : Actualisation Densification du réseau météorologique (Hijmans et al., 2005) et Interpolation, logiciel ANUSPLINE (Hutchinson, 2004) Résolution spatiale de 1 km 2 à léchelle du globe Augmentation de la résolution des cartes originelles WorlClim 19

20 Pour le Bassin Méditerranéen, stations Localisation du réseau climatologique utilisé pour lactualisation des cartes (Hijmans, Comm. Pers.) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Démarche : Actualisation 20

21 Le climat Méditerranéen : une définition complexe Se rencontre sur les façades occidentales de tous les continents Climat de transition entre climats tempérés et tropicaux (Emberger, 1971; Quézel, 1985) Caractérisé par lexistence dune période estivale sèche et chaude Athènes (Grèce) 38°N 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 21

22 Le climat Méditerranéen : différentes approches La question de la délimitation dune Enveloppe Climatique Méditerranéenne (ECM) est débattue au moins depuis les travaux de Grisebach en Une définition climatique Une définition floristique Une définition bioclimatique 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 22

23 Le climat Méditerranéen : une définition climatique AuteursAnnée Köppen*1930 Bagnouls et Gaussens1953 Aschmann**1973 *Raccasi G. et Roumieux C. Mars chapitre douvrage : « Le Dictionnaire de la méditerranée » aux éditions Actes Sud (sous presse), chapitre sur « les climats autour de la mer Méditerranée » **Roumieux, et al Actualisation des limites de laire du bioclimat méditerranéen selon les critères de Daget (1977). Ecologia mediterranea 36: Différents critèresDifférentes limites ECM 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 23

24 Le climat Méditerranéen : une définition floristique 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC « Où lolivier renonce finit la Méditerranée » (Duhamel, G.; Académie Française) Aire de répartition dOlea europaea cultivé suivant les données issues de la base européenne Corine Land Cover (2000) et les données agronomiques de la FAO (Moriondo et al. 2008).Moriondo et al AuteursEspècesAnnée DrudeQuercus ilex L.1884 Durand et Flahaut Olea europaea1886 Flahaut Association Quercus ilex L. et autres 1937 Travaux en cours. Roumieux C. 1,2, Raccasi G. 3, Franquet E. 1, Sandoz A. 2, Torre F. 1, Metge G. 1 et Médail F. 4 24

25 Le climat Méditerranéen : une définition bioclimatique Daget (1977) Station détude:Europe occ. Nord de lAfrique Critères : Pluviosité relative Eté est la saison la moins arrosée (EMA) Indice de sécheresse estivale dEmberger S = Pluviosité Estivale / M M = moy. des températures du mois le plus chaud S compris entre 0 et 5 = ÉTÉ SEC Mathématiquement équivalent à lindice de xéricité (Bagnouls et Gaussen,1957) p(i) = 2t(i) p correspondant aux précipitations pour le mois considéré t exprimant les températures pour le mois considéré Daget P., Le bioclimat méditerranéen : Caractères généraux, mode de caractérisation. Vegetatio, Vol. 34, 1 : ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 25

26 Critère : Été moins arrosé Limite Sud 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 26

27 Critère : Indice S compris entre 0 et 5 Limite Nord 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 27

28 Aire Isoclimatique Méditerranéenne 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 28

29 Roumieux, et al Actualisation des limites de l aire du bioclimat m é diterran é en selon les crit è res de Daget (1977). Ecologia mediterranea 36: ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 29

30 Zone en « Disparition » Zone en « Apparition » 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 30

31 Carte Bioclimatique dEmberger et al. 1963, financée par UNESCO Quotient pluviothermique : Q 2 = [ 2000P / (M 2 -m 2) ] P: Précipitation annuelle en mm M: Moyenne des maxima du mois le plus chaud en degré Kelvin (t °C + 273,15) m: moyenne des minima du mois le plus froid en degré Kelvin (t °C + 273,15) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Le climat Méditerranéen : une définition bioclimatique Emberger (1955) Station détude: Nord de lAfrique 31

32 Carte Bioclimatique dEmberger et al. 1963, financée par UNESCO Quotient pluviothermique : Q 2 = [ 2000P / (M 2 -m 2) ] P: Précipitation annuelle en mm M: Moyenne des maxima du mois le plus chaud en degré Kelvin (t °C + 273,15) m: moyenne des minima du mois le plus froid en degré Kelvin (t °C + 273,15) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Le climat Méditerranéen : une définition bioclimatique Emberger (1955) Station détude: Nord de lAfrique m Q2Q2 Climagramme 32

33 Actualisation de la classification des types dhiver selon Emberger (Worldclim) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 33

34 Actualisation de la cartographie des sous-étages bioclimatiques de Emberger (1955) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 34

35 Comment améliorer les cartes du climat méditerranéen? Mieux définir la saisonnalité Proposer une nouvelle approche par une définition multi-auteurs … Utilisation de définition « climatique et bioclimatique »: Selon les critères restrictifs de Aschmann (1973) Selon les critères bioclimatiques de Daget (1977) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Aschmann, 1973 Daget, 1977 Carte originelle Aschmann, Daget les plus référencés dans la littérature scientifique 35

36 Comment améliorer les cartes du climat méditerranéen? Mieux définir la saisonnalité Proposer une nouvelle approche par une définition multi-auteurs … Utilisation de définition « climatique et bioclimatique »: Selon les critères restrictifs de Aschmann (1973) Selon les critères bioclimatiques de Daget (1977) 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC Validation par critère floristique les plus référencés dans la littérature scientifique Kew.org cirad 36

37 Redéfinition de la limite estivale Détermination en chaque point de la carte dun « été » comme étant la succession des 3 ou 6 mois les plus secs Notion de saisonnalité indépendante des dates calendaires 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 37

38 Redéfinition de la limite estivale Détermination en chaque point de la carte dun « été » comme étant la succession des 3 ou 6 mois les plus secs Redéfinition des cartes dorigine et … Saisonnalité flottante 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 38 Notion de saisonnalité indépendante des dates calendaires

39 Critères restrictifs, bornés par « valeurs numériques » + Redéfinition de lEnveloppe Climatique Méditerranéenne Critères « ouverts » par indice biogéographique Nouvelle proposition : Le climat méditerranéen : une définition multi-auteurs en « saisonnalité flottante » 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 39

40 Le climat méditerranéen : une définition multi-auteurs en « saisonnalité flottante » Ensemble des critères climatiques retenus par Aschmann + Redéfinition de lEnveloppe Climatique Méditerranéenne Ensemble des critères de Daget Nouvelle proposition : 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 40

41 Aschman 1973 Critères : Bisaisonnalité : Hiver (6 mois les plus froids de lannée) Eté (6 mois les plus chauds de lannée) A léchelle de lannée Précipitations cumulées comprises entre 275 et 900 mm A léchelle de lhiver (6 mois les plus froids) Au moins 65 % des précipitations durant les 6 mois les plus froids Aucun mois durant les 6 mois les plus froids à température moyenne < 0 °C Aschmann H., Distribution and peculiarity of Mediterranean ecosystems Mediterranean type ecosystems: origin and structure in Mooney, Harold A. (ed). Springer-Verlag., New York : Zone détude 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 41

42 Redéfinition de la carte de Aschmann (1973) en saisonnalité « flottante » 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 42

43 Définition multi-auteurs : --- Daget + Aschmann en saisonnalité flottante 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 43

44 Précipitations annuelles cumulées comprises entre 275 et 900 mm Au moins 65 % des précipitations en hiver Aucun mois d'hiver à température moyenne < 0 °C Indice sécheresse estivale compris entre 0 et 5 Été saison moins arrosée (critère non sélectif) Définition multi-auteurs de lECM Aschmann-Daget : 1) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 44 Aschmann 1973 Daget 1977

45 Validation de lECM multi-auteurs par laire de répartition dOlea europaea cultivée Comparaison entre laire de répartition dOlea europaea (Moriondo et al. 2008) et lEnveloppe Climatique Méditerranéenne multicritère à saisonnalité flottante (ECM-AD)Moriondo et al ) A ctualisation à haute résolution des cartes du climat méditerranéen 2) Proposition dune définition multi-auteur de lECM 3) Evolution de lECM suivant les scénarii du GIEC 45


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