Soutenance mémoire
Le climat a toujours fluctué dans l’histoire de la planète mais plus récemment, depuis le siècle dernier, un changement climatique global sans précédent a été détecté par la communauté scientifique. Les rapports des chercheurs du groupe d’experts intergouvernemental sur le climat (GIEC) sont aujourd’hui unanimes pour dire que l’Homme est en grande partie responsable de ces changements (GIEC, 2007). Ainsi, la température moyenne du globe a augmenté d’environ 0,6°C depuis les années 1980, ce qui équivaut à un forçage radiatif autour de 1,6 Watt/m2 . La plupart des régions observent un réchauffement alors que d’autres se refroidissent. Ces changements climatiques rapides ont bien évidemment un impact notable sur la végétation et en particulier les cultures. La vigne est un excellent marqueur du climat et réagit donc à ces changements climatiques et plus spécifiquement à l’augmentation des températures dans beaucoup de zones viticoles. Ce chapitre se focalise plus particulièrement sur les évolutions en termes de températures. Nous développerons ainsi les différents changements climatiques observés dans le monde et dans les différents pays viticoles puis les évolutions simulées par des modèles de circulation générale (MCGA). Enfin nous développerons les impacts issus de ces changements climatiques sur l’agriculture et plus particulièrement la viticulture.
Changements climatiques observés dans le monde et en zones viticoles
Les observations du climat depuis 1900 montrent une augmentation de la température moyenne à la surface du globe. Cette augmentation s’est nettement accélérée depuis la fin des années 1980. Il est important pour comprendre ce phénomène de changement climatique d’en rappeler les mécanismes à l’origine. Nous préciserons ensuite les différentes évolutions climatiques dans le monde et en région viticole au cours du dernier siècle.
Les mécanismes à l’origine des changements climatiques
Les mécanismes à l’origine de l’effet de serre
Un amalgame est souvent fait entre réchauffement climatique et effet de serre. Les deux ne sont pas équivalents mais c’est bien l’amplification de l’effet de serre qui provoque cette augmentation de la température. Nous allons ici rappeler les principaux mécanismes naturels qui sont à l’origine de l’effet de serre sur la planète Terre. Sans ce phénomène naturel qu’est l’effet de serre et qui maintient la température moyenne de l’air autour de 15°C, la vie serait improbable sur Terre. Afin de comprendre ce phénomène, il est nécessaire de s’attarder sur le bilan radiatif à l’interface atmosphère-Terre .
L’énergie incidente du soleil arrivant au sommet de l’atmosphère est de 342 Watt/m2 environ, alors que l’énergie atteignant directement la surface du globe n’est que de 170 Watt/m2 . En effet une partie de ce flux solaire est absorbé par l’atmosphère (70 Watt/m2) ou bien réfléchi (102 Watt/m2), tous ces flux étant situés dans les courtes longueurs d’ondes. L’atmosphère joue un rôle de « filtre », constituant une enveloppe gazeuse, qui s’interpose ainsi entre le soleil et la surface terrestre. Le principal gaz absorbant, qui est pourtant en quantité relativement faible dans l’atmosphère (0 à 2%), est la vapeur d’eau. La Terre émet également de la chaleur (390 Watt/m2) par rayonnement dans les longues longueurs d’ondes. Cependant, seulement une partie de ce rayonnement est émis vers l’espace (240 Watt/m2). Un certain flux de chaleur latente et sensible est aussi émis par la Terre (100 Watt/m2 ). Enfin, l’atmosphère et notamment les nuages et les différents Gaz à Effet de Serre (GES) contribuent à réchauffer le système grâce à une énergie de 330 Watt/m2 réémise vers la surface terrestre. Sans cette conservation de la chaleur par l’atmosphère, la température au voisinage du sol serait nettement inférieure, de l’ordre de -30°C (Beltrando, 2004).
L’augmentation des rejets de Gaz à Effets de Serre (GES)
Labeyrie (1985) montre dès 1950 qu’une augmentation de la quantité de carbone dans l’air a pu être détectée notamment à travers la dendrochronologie. Cette croissance des rejets de gaz carbonique dans l’atmosphère est liée au début de l’ère industrielle qui a commencé à peu près à cette époque. En effet, depuis le milieu du XIXème siècle, la combustion de carbone fossile, c’est-à-dire de carbone contenu dans le charbon, le pétrole et le gaz naturel, a considérablement augmenté. C’est donc la première fois, où l’action de l’homme sur des modifications de la composition de l’atmosphère, a été mise en évidence. En 2001, le GIEC a confirmé que les concentrations de GES dans l’atmosphère sont restées à peu près constantes durant le millénaire qui a précédé l’ère industrielle mais que depuis celles-ci étaient en constante augmentation, sous l’effet direct ou indirect des activités anthropiques. Le rapport du GIEC (2007) a mis en évidence l’influence de l’homme sur cette augmentation qui excède de loin celle des procédés naturels tels que l’activité solaire ou les éruptions volcaniques.
Les activités humaines résultent en effet de l’émission de quatre principaux GES : le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (N2O) et les halocarbones (un groupe de gaz contenant du fluor, du chlore et du brome) :
Dioxyde de carbone (CO2)
Son augmentation est due en grande partie aux carburants fossiles utilisés par les transports et les systèmes de chauffages et de climatisation. La déforestation est également responsable de l’augmentation de CO2 dans l’atmosphère puisque les puits de carbone diminuent. Sa concentration est passée d’environ 280 ppm avant l’ère industrielle à 380 ppm dans les années 2000.
Méthane (CH4)
La concentration de méthane a augmenté en lien avec l’intensification des activités agricoles et du développement des activités humaines liées à la distribution du gaz naturel et à l’enfouissement des déchets. Le méthane provient également de mécanismes plus naturels intervenant par exemple dans les zones humides. Les experts du GIEC ont noté une baisse du taux de croissance des concentrations en méthane depuis deux décennies. Cependant, les effets seront encore répercutés dans les prochaines décennies, le méthane étant un gaz à vie longue dans l’atmosphère.
L’oxyde nitreux (NO2)
Ce gaz est également émis par les activités humaines comme l’utilisation de fertilisants et la combustion de carburants fossiles. Les procédés naturels dans les sols et les océans contribuent également à la diffusion d’oxyde nitreux dans l’atmosphère.
Halocarbones
La concentration des halocarbones a également augmenté dans l’atmosphère en lien avec les activités anthropiques. Les procédés naturels sont aussi une source relativement modeste. Les principaux gaz sont les chlorofluorocarbures (par exemple CFC-11 et CFC-12) et étaient utilisés majoritairement comme des agents réfrigérants et dans d’autres procédés industriels avant que l’on découvre que leur présence dans l’atmosphère était responsable du trou dans la couche d’ozone. Leur abondance dans l’atmosphère est en train de décroître du fait de la prise de conscience des autorités et des régulations internationales qui en ont découlé pour la protection de la couche d’ozone.
L’augmentation de l’ensemble de ces GES dans l’atmosphère dérègle l’équilibre climatique global. Des conséquences directes sur les différents paramètres climatiques sont observées par les stations météorologiques et les satellites. L’une des évolutions majeures observées depuis la fin du XIXème siècle est l’augmentation de la température moyenne planétaire et une accélération de cette hausse depuis la deuxième moitié du XXème siècle.
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Table des matières
Introduction générale
Première partie Cadre de l’étude
Chapitre I : climat et viticulture
Chapitre II Le changement climatique et les impacts sur la viticulture
Chapitre III : Les vignobles de la moyenne vallée de la Loire dans un contexte de changement climatique
Deuxième partie Collecte des données et approches méthodologiques
Chapitre IV : Observation et modélisation des températures a échelle fine : Une démarche multiscalaire
Chapitre V Acquisition des données d’observation et approche méthodologique du traitement des données
Chapitre VI : Approche méthodologique de la modélisation spatiale de la température dans les Coteaux du Layon
Chapitre VII : Outil de modélisation numérique du climat : Le modèle régional RAMS données et approche méthodologique
Troisième partie Analyse multiscalaire des températures dans le Val de Loire
Chapitre VIII : Analyse spatio-temporelle des températures dans le Centre-Ouest français depuis le milieu du XXème siècle
Chapitre IX : Variabilité spatiale des températures dans le vignoble d’Anjou et du Saumurois
Chapitre X : Modélisation spatiale des températures dans le vignoble des Coteaux du Layon
Quatrième partie Apport de la modélisation numérique avec le modèle RAMS
Chapitre XI : Simulations de contrôle des modèles ARPEGE-Climat et RAMS sur la période 1991-2000
Chapitre XII : Simulations du modèle RAMS pour quatre épisodes extrêmes observés
Chapitre XIII : Simulations futures des modèles ARPEGE-Climat et RAMS sur la période 2041-2050 et pour un épisode extrême
Conclusion générale
Bibliographie
Annexes
