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Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes.

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1 Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes

2 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

3 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

4 10 km N une zone détude privilégiée aquifère : km 2, 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 2

5 Occupation du sol Classification 2009 données SPOT (11 images) BD ortho - IGN Google Earth prairies irriguées coussouls vergers marais rizières Classes principales: 3

6 Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau Mm 3 BRGM 1995 Antea 2001 Réserve estimée 550 Mm 3 Entrées pluie5754 irrigation souterrain22- Sorties naturelles eau potable2126 industrie1512 agriculture912 Total ~précipitations - évapotranspiration ~irrigation - évapotranspiration ~drainage

7 Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau Mm 3 BRGM 1995 Antea 2001 Réserve estimée 550 Mm 3 Entrées pluie5754 irrigation souterrain22- Sorties naturelles eau potable2126 industrie1512 agriculture912 Total fortes incertitudes difficultés de "prévision"

8 Bilan hydrologique de l'aquifère de la Crau Mm 3 BRGM 1995 Antea 2001 Réserve estimée 550 Mm 3 Entrées pluie5754 irrigation souterrain22- Sorties naturelles eau potable2126 industrie1512 agriculture912 Total fortes incertitudes difficultés de "prévision" modélisation du système et de ses évolutions 4 experimentations et suivis - analyse des processus clefs - systèmes d'observation

9 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...)

10 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...

11 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)...

12 Cartes d'évapotranspiration (ET) annuelle ET 2001 (mm)ET 2007 (mm) différence d' ET (mm) Position de la Camargue et de la Crau 100 km

13 Evapotranspiration (ET) de 2001 à 2009 (données satellitaires) rizières coussoul incertitudes 900 – 1200 mm 300 – 400 mm

14 Evolution de l'évapotranspiration journalière : satellite / in situ 2009 satellite2010 in situ

15 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....

16 front d'infiltration 1 m 0 m + 4 min + 11 min + 44 min + 96 min Profil de résistivité électrique Transferts dans les sols

17 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 ha)

18 Modélisation du drainage --> recharge de la nappe 2001 – 2010 changement climat 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'ET Drainage constant sur prairie, baisse sur coussouls, augmente sur grandes cultures d'été...

19 Modélisation du drainage --> recharge de la nappe 2001 – (différence 2020 – 2005) - augmentation des surfaces urbaines (14%) - baisse de 30% de l'eau disponible (allongement des tours d'eau) - changement climat

20 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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