F. Lelièvre, S. Satger, S. Sala, F. Volaire Programme soutenu par l’INRA et trois régions: Rhône-Alpes, Languedoc-Roussillon, Midi-Pyrénées CLIMFOUREL « Climat, fourrages, élevage du sud de la France face au changement climatique » Analyse du changement climatique récent sur l’arc péri-méditerranéen et relation avec la production fourragère F. Lelièvre, S. Satger, S. Sala, F. Volaire INRA, UMR SYSTEM (Agronomie méditerranéenne et tropicale), Montpellier Les données utilisées proviennent de Météo France et INRA AgroClim

Sécheresses d’été + fréquentes et + sévères : INTRODUCTION Impacts croissants des sécheresses dans les zones à l’interface tempéré/méditerranéen « Arc  péri-méditerranéen»= la bande géographique bordant l’aire méditerranéenne française; climat tempéré à influence médit. en été (axe Toulouse, Albi, Millau, Montélimar, Digne) : 30-40 000 km² (500 km long. x 50-100 km de largeur) Sécheresses d’été + fréquentes et + sévères : - faible production des prairies de mai-juin à octobre; - ouverture des stocks (foin, ensilage) dès l’été; - achats massifs de fourrages (coût, baisse autonomie, pb pour AOC) calamités/indemnités : 2003, 2005 et 2006 difficultés aussi en 2004 et 2009 En 2006, démarche des Chambres d’agriculture (Ardèche, Lozère, …) vers les scientifiques « du sud » : INRA-Supagro Projet CLIMFOUREL 2008-10

Questions posées dans CLIMFOUREL INTRODUCTION Les questions Irrégularité et baisse de la disponibilité fourragère sont-elles conjoncturelle ou structurelle? Quelles adaptations en conduite de prairies, variétés à semer, systèmes d’alimentation animale ? Hypothèse initiale : une évolution structurelle - effets déjà sensibles du changement climatique ? - sensibilité particulière de l’interface tempéré/méditerranéen ? Projet en partenariat et en réseau Financeurs : INRA, CEMAGREF, régions RA, LR, MP Participants : Zootechniciens et agronomes INRA Toulouse, Montpellier, Avignon Inst. Elev. Montpellier 8 ch. dép. agric. (Drôme, Ardèche, Lozère,…, Aveyron)

1ère Partie Caractérisation du changement climatique passé (période 1980-2008)

Région et stations d’étude METHODES Région et stations d’étude Caractérisation dynamique du climat Ensemble péri-méditerranéen et médit, 11 stations Météo-F + INRA séries 1980-2008 continues très fiables, 7 variables journalières + données mensuelles 1950-79 référence « avant changement » Plateaux 600-700 m: Colombier-le-Jeune MF, Ardèche Mende MF, Lozère Millau-Larzac MF, Hérault/Aveyron PARIS Lyon Marseille Toulouse Montpellier Millau Valence 200 km Plaines : Lyon-Bron MF, Rhône Valence INRA, Drôme Montélimar MF, Drôme Avignon INRA, Vaucluse Montpellier MF, Hérault Carcassonne MF, Aude Toulouse MF, H.te Garonne Albi MF, Tarn

METHODES Données Analyse des VARIATIONS INTERANNUELLES de variables climatiques (moyennes annuelles, mensuelles, par périodes de 3 ou 4 mois): - Températures max, min, jour, mois, période, année - Pluviométrie jour, mois, période, année - ETPpm (pm=Penman-Monteith) mois, période, année - Déficit climatique ETP-P et ratio P/ETP mois, période, année Sur 29 ans, [1980-2008] tests de stabilité vs évolution par régressions linéaires f(29 années); Pentes des droites de régression f(années) sur 29 ans [1980-2008] = tendances exprimées par décennie (/10 ans).

Position de la période étudiée METHODES Position de la période étudiée Température moyenne annuelle (°C) 1900-2003 de la France métropolitaine 1980 1950 Réchauffement lent environ de 1900 à 1950 (+0.5°C en 50 ans) «  rapide depuis 1975 ou 1980 Stagnation ou léger refroidissement (de 1945-50 à 1975-79) période 1950-1979 = référence avant réchauffement rapide 1980-2008 = période de changement rapide, analysée

Caractérisation du climat moyen lieu-année METHODES Caractérisation du climat moyen lieu-année 1950 1979 Ex : Température moyenne Toulouse 2008 La valeur représentative d’un paramètre climatique Y pour un lieu et une année = valeur la plus probable = espérance e(Y) 1950-79 : climat stable, période-référence avant changement climatique rapide: e(y) = (moyenne 20-30 ans) = constante 1980-2008 : si climat évolutif : e(y) = a x + b (régression libre sur 29 ans [1980-2008] = tendance « réelle »____ Mise en continuité des deux modèles e(y) 1950-79 et 1980-2008 : - Ajout d’une année [x=1979; e(y)=moyenne 1950-79], et on fait une 2ème régression sur 30 ans imposant ce point-origine = tendance « corrigée»____

Températures moyennes annuelles de 1980 à 2008 RESULTATS Températures moyennes annuelles de 1980 à 2008 Augmentation significative sur toutes les stations, assez uniforme : entre +0.45 et +0,55°C/décennie sur la région (+1.6 °C en 29 ans) Lyon : + 0.67°C /décennie (+ 2°C en 29 ans)

Tendances des températures moyennes mensuelles 1980-2008 RESULTATS Tendances des températures moyennes mensuelles 1980-2008 Augmentation moyenne : +0.5°C/décennie mais : - ETE (de mai à août) : +0.7°C/décennie (+2.2°C en 29 ans) - HIVER (novembre à février) : +0.35°C/décennie (+1°C en 29 ans)

Pluviométrie de mai à août (saison sèche) 1980-2008 RESULTATS Pluviométrie de mai à août (saison sèche) 1980-2008 Forte variabilité inter-annuelle pas de tendance d’évolution 3 groupes : Montpellier < Avignon-Carcassonne < autres sites Des années ou suites d’années à été sec : 1986 1989-90-91 (1995) 2003-04-05-06

Évapotranspiration annuelle ETPpm 1980-2008 RESULTATS Évapotranspiration annuelle ETPpm 1980-2008 Toutes les régressions sont hautement significatives Plateaux : +42 mm/décennie (+125 mm en 29 ans) Plaines : +75 mm/décennie [50-94] (+217 mm en 29 ans)

Evapotranspiration ETPpm par périodes RESULTATS Evapotranspiration ETPpm par périodes Moyenne de 8 stations Mai-août Cumul mai-août : tendance : + 43 mm/décennie + 123 mm/ 29 ans, =2/3 de la tendance annuelle en plaine (+38 à +56 mm/décennie), =la quasi totalité en sur les plateaux (+32 à +40 mm/décennie). Cumul sept-déc et janvier-avril : significatif (sauf plateaux)

Période mai-août 2008/1980 : Température moyenne RESULTATS Période mai-août 2008/1980 : Température moyenne PLATEAUX PLAINES Pour cette période été +2.2°C sur 29 ans: En plaine, les températures jusqu’à Albi et Lyon sont > à Montpellier-1980 (niveau méditerranéen ) Soit une avancée des isothermes vers N et NO d’environ 300 km

Période mai-août 2008/1980 : Somme d’ETP RESULTATS Période mai-août 2008/1980 : Somme d’ETP PLATEAUX PLAINES +123mm sur 29 ans (+132 mm en plaine, +95 mm sur les plateaux) En plaine toutes les ETP jusqu’à Albi et Lyon sont supérieures à Montpellier-1980 (niveau méditerranéen ) Correspond à avancée iso-ETP de 300-400km vers N et NO

Période mai-août 2008/1980 : Déficit hydrique (ETP-P) RESULTATS Période mai-août 2008/1980 : Déficit hydrique (ETP-P) même progression que ETP (niveau méditerranéen ) Montélimar, Toulouse, Millau-Larzac passés en situation médit.

Importance du changement des paramètres climatiques sur mai-août, 1980 à 2008 RESULTATS Indicateurs du déficit hydrique mai-août : ETP-P et P/ETP (très important pour la production agricole et autres activités) Montélimar, Toulouse et Millau ont en 2008 des niveaux moyen d’aridité P/ETP et ETP-P = critères du climat méditerranéen Forte évolution Albi, Valence, Lyon : « pré-méditerranéens » Température et ETP sont les facteurs de déplacement des lignes d’iso-climat d’été ; Pluviométrie = facteur de résistance

2ème Partie Effet sur la production fourragère

Méthode d’analyse On distingue trois périodes : METHODES Méthode d’analyse On distingue trois périodes : (1) Janvier à Avril : pluviométrie excédentaire; effet principal attendu = températures (facteur limitant principal) (2) Mai à Août : facteur limitant principal=déficit hydrique; températures optimales; compensation CO2 ? (3) Septembre à Décembre : déficit hydrique très variable; effet positif des températures; compensation CO2 ? Pour chaque période on modélise les 3 effets attendus :  Déficit hydrique : Baisse de production été+automne  Températures (réchauffement) : - précocité de développement au printemps; - production + précoce au printemps et +tardive automne si humide  Concentration CO2 air (+50 ppm/30 ans) : meilleure croissance sur périodes humides; effet moyen de +3.5% pour + 50 ppm de CO2 pour un couvert à dominante de graminées); (a) par des modèles simples ; (b) globalement par STICS-herbe

Modélisation simplifiée de l’effet sécheresse (été et automne) METHODES Modélisation simplifiée de l’effet sécheresse (été et automne) R = production en MS/ha pour une période et une prairie moyenne Rm = production de la même prairie irriguée à l’optimum Ratios R/Rm calculés par : R/Rm = 0 quand ETR/ETP < 0.2 R/Rm = 1.25(ETR/ETP)-0.25 quand 0.2 < ETR/ETP < 1 , R/Rm =1 Quand ETR = ETP , ETR / ETP ETR/ETP estimé été : (P+65)/ETP calculé sur les 4 mois mai-aout automne : par P/ETP calculé du 20/08 au 15/10

RESULTATS Variations inter-annuelle 1980-2008 de production d’herbe mai-août en fonction du bilan hydrique simplifié Variabilité inter-annuelle +++ et contrastes entre sites : - Montpellier : production toujours basse : 0-30% de l’irrigué (1 à 1,5 tMS/ha). - Carcassonne-Montélimar : 0-60% de l’irrigué. Tendance à la baisse. - Toulouse, Albi, Millau-L, et Lyon-Valence : 5-20% à 80-100% de l’irrigué, soit variations entre 1 et 7 tMS/ha sur la période. Tendance générale à la baisse, mais non significative (variabilité +++)

RESULTATS Effet de la sécheresse estivale (mai à août) sur la production fourragère - modèle simplifié - 1980 /2008 Modèle simplifié en remplaçant P et ETP mai-août par leur espérance : e(P) = moy(1980-2008) ; e(ETP) = valeurs de la régression Les ratio R/Rm sont transformés en nombre de jours de pleine croissance de l’herbe mai-août selon la formule 123 x (R/Rm) Sites tempérés en 1980: -28% 2008/1980 Sites médit.-1980 Sites médit.: nombre de jours de pousse faible dés 1980 Autres sites (sauf Colombier): en moyenne -28% soit -18 jours

Modélisation de l’effet température sur la précocité RESULTATS Modélisation de l’effet température sur la précocité Somme des degrés-jours en base 0°C 1 février-30 avril Gain de 10 jours en 29 ans à l’Ouest de la région ; 13 jours en Rhône-Alpes

Modélisation de l’effet température sur la production RESULTATS Modélisation de l’effet température sur la production L’effet température est calculé par la variation [1980-2008] de 2 indices : - somme de degrés jour base 0 (SDJ0) - somme de degrés jour base 5 (SDJ5) Cas des stations tempérées et péri-méditerranéennes de plaine

Tendances de la production d’une prairie moyenne péri-méditerranéenne de 1980 à 2008 RESULTATS tMS/ha 8.3 7.4 5.1 3.8 1.7 1.5 1.9 Variations moy. 1980-2008 (-11%) Productions moy. 1980-2008 Effet sécheresse : -28% été ; -18% aut. ; total -1.75 tMS/ha (-21%) Effet température : +25% print. ; 10-15% aut. ; total +0.58 tMS/ha (+7%) Effet CO2 : faible ; total +0.25 tMS/ha (+3%)

 PERTE GLOBALE MOYENNE DE –11% soit –0.9tMS/ha en tendance Tendances de la production d’une prairie moyenne péri-méditerranéenne de 1980 à 2008 RESULTATS Bilan global Janv-Avril : effet température ++ et léger effet CO2  +28% de production soit +0.43tMS/ha Mai-Août : Effet sécheresse à peine compensé par l’effet CO2  -25%de production soit –1.3tMS/ha Sept-Déc : Les effets se compensent  PERTE GLOBALE MOYENNE DE –11% soit –0.9tMS/ha en tendance

Simulations STICS de la production d’une prairie RESULTATS Simulations STICS de la production d’une prairie 1980-2008 Lyon et Millau Printemps : +0.6 /+0.4 tMS/ha Variations inter-annuelles +++ Eté : -1.3 / -0.9 tMS/ha Variations inter-annuelles +++ Automne : Pas de tendance Résultats comparables à ceux de l’analyse simplifiée

Variation de la production estivale des prairies selon la latitude RESULTATS Variation de la production estivale des prairies selon la latitude La zone d’étude est soumise a un glissement progressif du climat méditerranéen 42°N 45°N Cette transition s’accompagne d’une très forte variabilité autour de « l’année moyenne »

Conclusions Le climat de la zone de transition tempéré/médit a beaucoup évolué depuis 1980 : réchauffement +0.5°C/décennie, + faible en hiver, + fort en été. 2) Période mai-août, de 1980 à 2008 : - températures : + 2.2 °C (déplacement isothermes de 300 km N et NO) - ETP : +123 mm (déplacement iso-ETP de 300-400 km N et NO) - la pluviométrie résiste (mais très variable entre années) - le déficit hydrique été et d’automne  [(ETP-P) et P/ETP] 3) Extension du climat méditerranéen de 60 à 100 km vers N et NO depuis 1980  - Montélimar, Millau-Larzac et Toulouse passées en climat méditerranéen; Double impact du « transit temp-med » : - baisse progressive de la production moyenne été -  de la variabilité inter-annuelle été-automne (principal pb ressenti)  Caractère structurel de la répétition de sécheresses sévères depuis 10 ans dans ces régions : il faut adapter les systèmes d’alimentation animale - Albi, Valence, Lyon, passées du tempéré en « pré-méditerranéen »

Merci de votre attention