Soutenance mémoire
Si le climat a constamment évolué à l’échelle des temps géologiques, du fait de la variation de la position de la Terre par rapport au soleil (Berger et al., 1990a et 1990b ; Berger, 1991 ; Berger, 1995), on observe actuellement des changements climatiques particulièrement rapides qui ne sont pas d’ordre astronomique. Ces modifications sont observées depuis la fin du 19ème siècle. Elles sont dues aux activités humaines qui, en modifiant la composition chimique de l’atmosphère, ont entraîné une augmentation de l’effet de serre. Parmi les gaz à effets de serre on retrouve la vapeur d’eau qui contribue à plus de 60 % à l’effet de serre naturel. A cet effet naturel se rajoute une variante anthropique, liée à la présence dans l’atmosphère de dioxyde de carbone (CO2 ), de méthane (CH4 ), de protoxyde d’azote (N2O) et de chlorofluorocarbure (CFC) principalement. L’origine de ces gaz vient majoritairement de la combustion et des pertes extractives d’énergies fossiles, du déboisement, de la combustion de la biomasse et de la fermentation entérique des élevages de bovins (Dunglas, 1993). Dès les années 1960, de nombreux scientifiques ont travaillé sur l’estimation de l’impact du CO2 sur l’augmentation des températures (Kaplan, 1960 ; Gebhart, 1967 ; Bryson, 1970 ; Manabe, 1970 ; Robinson et Robbins, 1970 ; Broecker, 1975 ; Madden et Ramanathan, 1980 ; Kellogg et Schware, 1981 ; Ramanathan et al., 1985). Rapidement cette approche a été complétée par une analyse de l’effet du CO2 sur le climat de manière plus générale (Smagorinsky et al., 1965 ; Manabe, 1969 ; Manabe et Brian, 1969 ; Manabe et Wetherald, 1980 ; Watts, 1980).
Les résultats de ces diverses études ont conduit à la création du Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’évolution du climat (GIEC) en 1988. Il regroupe des chercheurs travaillant sur les causes et les conséquences du changement climatique ainsi que sur des pistes d’adaptation et d’atténuation. Les membres du GIEC travaillent ainsi depuis la fin des années 1980 à l’établissement d’une plus grande connaissance des conséquences des GES sur le climat. Ils ont établi des scénarios d’évolution socio-économiques pour lesquels on peut prévoir des concentrations différentes en GES. Ces scénarios couvrent différentes orientations politicosocio-économiques allant d’une consommation massive de l’énergie fossile (cas du scénario A2), à une utilisation importante de technologies propres (scénario B1), en passant par un système énergétique équilibré entre les ressources fossiles et renouvelables (scénario A1B) (Wilkerson, 1995 ; Gallopin et al., 1997 ; SRES, 2000 ; IPCC, 2007). A partir de ces estimations des concentrations en GES selon divers scénarios, les physiciens du climat travaillent sur les conséquences de ces gaz sur le bilan radiatif et sur le système climatique. Ces deux notions sont très complexes et les modèles numériques de circulation générale qui permettent de reproduire la circulation atmosphérique sont en constante évolution depuis leur création dans les années 1960. Les modèles numériques de circulation générale ont une résolution adaptée à l’analyse climatique à l’échelle de la planète. Ils permettent ainsi de cerner les grandes tendances d’évolution du climat à l’échelle des continents sans réellement préciser ces tendances à l’échelle régionale. Depuis les années 1980 de nombreux scientifiques ont travaillé à la régionalisation de ces modèles (Mearns et al., 1984 ; Giorgi et Mearns, 1991 ; Bardossy et Plate, 1992 ; Wilks, 1992 ; Wilson et al., 1992; Corte-Real, 1995 ; Oelschlägel, 1995 ; Zorita et al., 1995 ; Enke et Spekat, 1997 ; Wilby et al., 1999 ; Plaut et Simonnet, 2001 ; Quintana Segui et al., 2010 ; Timbal et al., 2009 ; Tolika et al., 2008) pour obtenir des modèles numériques de circulation régionale permettant l’analyse du changement climatique à l’échelle infra-continentale. Les divers rapports du GIEC présentent ainsi les tendances qui ressortent de l’utilisation des modèles numériques de circulation globale et du climat régional, à l’échelle de grandes régions. Cette tendance à la régionalisation de l’étude du changement climatique et de ses conséquences s’observe également par le nombre croissant d’études réalisées à l’échelle de pays (Wedgbrow et al., 2002 ; Fuhrer et al., 2006 ; Parey et al., 2007 ; Lhomme et al., 2009 ; Mavromatis, 2010 ; Benitez-Gilabert et al., 2010 ; Bothe et al., 2011 ; Sanchez et al., 2011 ; Tsanis et al., 2011 ; Zahid et Rasul, 2012). Pour autant, les tendances globales du changement climatique sont encore peu traduites régionalement. Pour la France la plus petite résolution des données régionalisées de modèle climatique est de 8 km. Cela permet de produire des analyses nationales du changement climatique et de ses conséquences, comme c’est le cas avec le programme CLIMSEC mené par Météo-France (Soubeyroux et al., 2011). On peut également utiliser ces données pour des études régionales (Ducharne et al., 2003 ; Somot, 2005 ; Commeaux et al., 2010 ; Lamy et Dubreuil, 2011 ; Piazza et al., 2011). Il faut cependant être conscient des limites des données utilisées puisqu’un jeu de données de résolution spatiale de 8 km n’est pas adapté à des études infrarégionales. Pour des analyses plus locales du changement climatique, comme pour des secteurs viticoles par exemple, on utilise d’autres techniques de descente d’échelle permettant d’avoir des données de résolution infra-kilométrique (Neethling et al., 2008 ; Bonnefoy et al., 2010 ; Madelin et al., 2010 ; Planchon et al., 2010 ; Quénol, 2010 ; Powell et al., 2011).
Le changement climatique tend à augmenter la fréquence des aléas climatiques voire à faire apparaitre de nouveaux risques à l’échelle des territoires. En domaine océanique le risque sécheresse est assez peu étudié du fait d’une faible occurrence et intensité. Pour autant ce risque existe et a eu par le passé des conséquences importantes sur des activités socioéconomiques telles que l’agriculture (Mounier, 1965 et 1977 ; Dubreuil 1994 et 1997). Ce fut notamment le cas en 1976 et en 1989 où la France a connu des sécheresses très intenses ayant provoqué des pertes agricoles très importantes. La Bretagne a été particulièrement touchée par ces épisodes secs, d’autant plus que l’agriculture occupe une part importante de l’économie régionale. Cette vulnérabilité a permis de rappeler que les sécheresses sont un risque pouvant sévir en domaine océanique. Il est donc important de suivre l’évolution de cet aléa en termes de fréquence et d’intensité, dans le contexte du changement climatique.
Cette thèse propose ainsi une analyse régionale, à l’échelle de la Bretagne, du risque sécheresse en domaine océanique dans le contexte du changement climatique. Cette étude est financée par la région Bretagne qui s’intéresse à la sensibilité de son territoire face aux sécheresses et à la vulnérabilité des activité socio-économiques. Ce travail est également intégré dans le projet CLIMASTER (Changements climatiques, systèmes agricoles, ressources naturelles et développement territorial) financé par le programme PSDR GO (Programme Pour et Sur le Développement Régional en Grand Ouest) de l’INRA. Parmi les objectifs de ce programme on retrouve également des objectifs portés par cette thèse. C’est le cas, par exemple, de la volonté de caractériser le changement climatique dans le grand ouest, de modéliser et analyser l’influence du changement climatique sur la ressource en eau.
Vulnérabilité du territoire breton face aux sécheresses, étudier le passé pour cerner le futur
LES SECHERESSES EN BRETAGNE AU 20EME SIECLE, VARIABILITE SPATIALE ET TEMPORELLE
La région Bretagne, du fait de sa position par rapport à l’océan Atlantique, de sa grande façade maritime et des circulations atmosphériques dominantes, connait des hivers doux et humides et des étés frais et moins arrosés. En termes de pluviométrie, le territoire breton reçoit en moyenne entre 700 et 1000 mm d’eau par an, ce qui place cette région dans la moyenne française. Les pluies bretonnes étant généralement caractérisées par une faible intensité et une longue durée, l’image de région humide est ancrée dans l’esprit populaire. Ainsi, cette méconnaissance a priori des climats bretons rend l’aléa sécheresse en Bretagne difficile à concevoir. Dans les années 1980, le modèle agricole breton, fort d’une pluviométrie importante sur le territoire, faisait ainsi la part belle à des cultures très demandeuses en eau, tel que le maïs, sans s’inquiéter de l’alimentation en eau sur la période estivale (Carrega et al., 2004). Les grandes sécheresses de 1976, 1989 et 1990, pour ne citer qu’elles, ont ainsi permis une prise de conscience générale de la vulnérabilité de l’agriculture face aux sécheresses (Dubreuil, 1994, 1996 et 1997). Au-delà de la démonstration de la fragilité d’un système économique, les phénomènes climatiques extrêmes révèlent des problèmes latents tels que la surexploitation de la ressource en eau. Dans le contexte du changement climatique, où les températures tendent à augmenter et les précipitations à diminuer l’été (SRES, 2001), la ressource en eau est un enjeu majeur pour le bon développement de l’agriculture. La problématique de la sécheresse doit donc être appréhendée dans la perspective du développement durable, afin d’aller vers une gestion raisonnée des ressources et des divers systèmes économiques. Dans un rapport de l’ONU, Brundtland (1987) définit le développement durable comme « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre à leurs propres besoins ».
Le risque sécheresse et ses conséquences régionales dans le contexte du changement climatique
Quand on parle de sécheresses on se projette plus facilement sur des territoires africains, asiatiques ou encore australiens. En effet, en Asie, la forte dépendance de l’agriculture à l’eau d’irrigation (El-Sherbini, 1977 ; Burns, 1993 ; Rosegrant, 1993) a rapidement amené les scientifiques à se questionner sur l’augmentation de la fréquence des sécheresses avec le changement climatique (Jacobs, 1996 ; Miehe, 1996 ; Smit et Cai, 1996 ; Lal et al., 1999 ; Zou et al., 2005) et l’augmentation de l’occurrence d’El Niño (Garnett et Khandekar, 1992 ; Harger, 1995a ; Harger, 1995b ; Bates et al., 2008). Les sécheresses sont également un risque régulier en Australie où les impacts sur l’agriculture peuvent être catastrophiques (Peake et al., 1979 ; Unwin et Kriedemann, 1990 ; Foran et Stafford Smith, 1991 ; Chapman et al., 1993). La grande sensibilité écologique du Sahel face aux sécheresses explique la volonté des chercheurs à identifier les causes de cet aléa (Greene, 1974 ; Bruins et al., 1986 ; Odhiambo, 1991 ; Buchanan-Smith et Downing, 1992). Les conséquences importantes sur la population dans ces régions du monde expliquent l’intérêt de son suivi. Le changement climatique annoncé par les chercheurs du GIEC dans leurs différents rapports (1990, 1995, 2001 et 2007) fait état d’une augmentation des températures à l’échelle globale ainsi qu’une modification des régimes pluviométriques. Ainsi, sur des régions déjà sensibles au risque sécheresse, la situation pourrait empirer tandis que des régions encore peu atteintes par cet aléa à l’heure actuelle y deviendraient également sensibles. L’importance de la ressource en eau pour la vie, la santé et l’économie fait donc de la sécheresse un aléa climatique important à prendre en compte dans de nombreuses régions du globe.
Le risque sécheresse en France
La France fait notamment partie de ces régions sensibles à cet aléa climatique. Le climat tempéré qui y règne limite l’apparition d’évènements climatiques extrêmes par rapport à d’autres régions du monde. Les épisodes secs y apparaissent moins dévastateurs que dans d’autres régions. Il n’empêche que les sécheresses ont eu des impacts notables et variés en France, en faisant un aléa important à suivre (Brochet, 1977 ; Courault et al., 1994 ; Blanchard et al., 2007 ; Najac et al., 2010). Dans le rapport intermédaire du projet CLIMSEC, Vidal (2009) présente des cartes de la variation de l’indice d’humidité des sols SWI (Soil Wetness Index) à l’échelle de la France . Cet indice permet d’illustrer la teneur en eau des sols et est ainsi révélateur de l’intensité des épisodes de sécheresses. Les tendances visibles à l’échelle du pays mettent en évidence des différences régionales. Les régions Pays de la Loire et Centre, ainsi que le sud-est français connaissent des sécheresses pédologiques plus précoces et plus longues que le reste de la France. Durant les mois de juillet, août et septembre, toute la France est touchée par une sécheresse des sols, excepté en montagne (Massif Central, Alpes, Jura, Vosges, Pyrénées). Cette différence de sensibilité fait que l’aléa sécheresse est étudié différemment d’une région à l’autre. En région méditerranéenne, tout comme dans le sud-ouest de la France, du fait d’épisodes secs réguliers, les chercheurs s’intéressent plus particulièrement au suivi de leur durée et intensité (Douguedroit, 1980 ; Galloy, 1982 ; Lambert et al., 1990 et 1991 ; Iglesias et al., 2007), ainsi qu’à leur impact sur l’agriculture, lié à l’irrigation, et le tourisme principalement (Laaidi, 1997 ; Ducreux, 1991, Margat et Vallée, 1999). Les sécheresses en montagne, bien que plus rares, font également l’objet d’études du fait de leurs effets sur l’agriculture et l’industrie hydro-électrique (Blanchard, 1922 et 1942 ; Gex, 1925 ; Blanchet, 1977 et 1992 ; Aussenac, 1978 ; Sanson, 1950 ; Nettier, 2010 ; Astrade et al., 2011 ; RHyTMME, 2011). Une autre région française, le Centre, est sensible aux sécheresses de part son économie agricole (liée à la nappe de Beauce) et nucléaire (donc dépendante du débit de la Loire).
Le risque sécheresse en Bretagne
Pour une région où les précipitations sont bien réparties au cours de l’année, telle que la Bretagne, on s’intéresse autant à la fréquence d’occurrence de l’évènement sec qu’à sa durée et son intensité. Parmi les études majeures des sécheresses en Bretagne on peut notamment citer les travaux de Mounier (1965 et 1977) dans lesquels il s’est appuyé, entre autres, sur les formules d’évapotranspiration potentielle (ETP) de Thornthwaite (1948) pour étudier les effets des sécheresses sur le couvert végétal. Encore peu utilisée dans les années 1960, l’évapotransporation potentielle devient rapidement le paramètre à prendre en compte dans toute analyse édaphique des sécheresses (Yao, 1974 ; Reicosky and Deaton, 1979 ; Mogensen, 1980 ; Riou et Seguin, 1990). Dans la lignée de ce type d’étude, Dubreuil (1994 et 1997) s’est également intéressé aux sécheresses agricoles en Bretagne en intégrant l’utilisation des images satellites. Les géographes s’intéressant aux conséquences du manque d’eau sur l’occupation du sol peuvent en effet s’appuyer sur la télédétection, qui s’avère être un bon outil d’analyse dans ce contexte (Tucker, 1980 ; Tucker et Choudhury, 1987 ; Lepoutre et Vidal, 1989 ; Jacqueminet, 1990 ; Seguin et al., 1991 ; Câmara et al., 1996 ; James, 1996 ; McViccar et Jupp, 1998 ; Dubreuil et al., 2010 ; Guyet et al., 2012). Mounier et Dubreuil, dans leurs études respectives des sécheresses en Bretagne, prennent en compte une situation pédologique moyenne à l’échelle du territoire. Les bilans hydriques qu’ils ont utilisés fonctionnent sur la base d’une taille de réserve utile fixe de 125 mm. Soubeyroux et al. (2011) précisent ce point en affirmant que les études sur les sécheresses réalisées avant les années 2000 focalisent sur les précipitations et ne prennent pas en compte les caractéristiques hydriques des sols. Or cette donnée prend toute son importance quand on connait la diversité spatiale pédologique et climatique en Bretagne. Celle-ci est notamment décrite par Verheye (1991) : les sols de l’est du territoire breton ont principalement un régime xérique atténué, c’est-à-dire qu’ils sont affectés par une sécheresse d’été prolongée, qui ne peut être compensée par l’humidité du sol. Au nord, les sols ont un régime humide continu du fait d’une bonne répartition de la pluviosité au cours de l’année ; le centre et le sud-ouest du territoire connaissent une variante de ce régime, où le climat humide est bénéfique à des sols peu profonds qui, du fait d’une faible réserve hydrique, tendent à s’assécher l’été. L’alimentation en eau de la végétation dépend de la réserve utile des sols, qui est liée à la nature des sols. Les réservoirs hydriques sont donc très variables spatialement. Aussi le suivi des sécheresses présenté ici intégrera la pédologie régionale afin de proposer des résultats au plus près de la réalité du territoire. La simulation du climat au 21ème siècle apportant son lot d’incertitudes, il est important de représenter au mieux les autres paramètres étudiés afin de limiter les biais.
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE 1 – VULNERABILITE DU TERRITOIRE BRETON FACE AUX SECHERESSES, ETUDIER LE PASSE POUR CERNER LE FUTUR
INTRODUCTION DE LA PREMIERE PARTIE
CHAPITRE 1 – LES SECHERESSES EN BRETAGNE AU 20EME SIECLE, VARIABILITE SPATIALE ET TEMPORELLE
CHAPITRE 2 – IMPACT DES SECHERESSES : SENSIBILITE D’UN TERRITOIRE ET VULNERABILITE D’UNE ACTIVITE ECONOMIQUE MAJEURE EN BRETAGNE : L’AGRICULTURE
CHAPITRE 3 – LE CHANGEMENT CLIMATIQUE : OBSERVATIONS ET PERCEPTIONS AU 20EME SIECLE, SIMULATIONS DES EVOLUTIONS POSSIBLES AU 21EME SIECLE
CONCLUSION DE LA PREMIERE PARTIE
PARTIE 2 – METHODES DE MODELISATION DES SECHERESSES A L’INTERFACE ENTRE LE SOL ET L’ATMOSPHERE, A PARTIR DE PROJECTIONS CLIMATIQUES SUR LE 21EME SIECLE
INTRODUCTION DE LA SECONDE PARTIE
CHAPITRE 4 – LA MODELISATION DU CLIMAT : DES MODELES CLIMATIQUES GLOBAUX AUX PROJECTIONS CLIMATIQUES REGIONALISEES
CHAPITRE 5 – LA MODELISATION DU BILAN HYDRIQUE EN BRETAGNE : UN OUTIL D’IDENTIFICATION DES SECHERESSES DU 20EME SIECLE AU 21EME SIECLE
CONCLUSION DE LA SECONDE PARTIE
PARTIE 3 – DU CLIMAT PASSE AU CLIMAT FUTUR : EVOLUTION DE LA FREQUENCE ET L’INTENSITE DES SECHERESSES EN BRETAGNE ET SES CONSEQUENCES POUR L’AGRICULTURE
INTRODUCTION DE LA TROISIEME PARTIE
CHAPITRE 6 – FREQUENCE ET INTENSITE DES SECHERESSES AU 20EME SIECLE
CHAPITRE 7 – EVOLUTION DE LA FREQUENCE ET DE L’INTENSITE DES SECHERESSES AU COURS DU 21EME SIECLE
CHAPITRE 8 – SUIVI DES SECHERESSES SELON DEUX INDICES, ET DE LEURS CONSEQUENCES SUR L’AGRICULTURE
CONCLUSION DE LA TROISIEME PARTIE
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
