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Les relations entre changement climatique, ressources et demande en eau en Méditerranée : Etude de la demande eau agricole

Mémoire 3A ingénieur DA-IDEA  -  Auteurs : FAVRE Julie , 2014

Encadrement :

NIBOYET Audrey (Agroparistech) ; FERNANDEZ Sara
(Plan Bleu- Marseille)

Mots-clés :

Impact du changement climatique -Modèle hydrologique - Emission de gaz à effet de serre

Résumé :

Abstract
Water resources in the Mediterranean countries are characterized by their irregularity, in space and in time. Most countries have a water scarcity index of less than 1000 cubic meters/capita/year, meaning they should be in chronic shortage of water. In the Mediterranean region, climate change should lead to a decrease in mean precipitations and water resources.
The Blue Plan is currently working in collaboration with a hydrology research team to characterize climate change’s impacts on water resources in the main Mediterranean river basins. The aim of this work is also to produce indicators concerning future pressure’s on water resources and their availability. The study area includes the large Mediterranean river basins, except for the Nile in Egypt.
In order to evaluate future pressures en water resources, it is necessary to measure the impacts of climate change on water use. The goal of this study was to build a methodology to measure the impact of climate change on irrigation water use. Maximum evapotranspiration of irrigated crops was calculated, in order to measure to volume of irrigation water that must be applied to the crops
to achieve maximum yield. The evolution of maximum evapotranspiration in a future climate will explain the evolution of agricultural water uses, which will necessarily change in order to obtain maximum yields under new climatic conditions.
Irrigated crops and associated surfaces were taken from the MIRCA 2000 data base, and evapotranspiration and irrigation water requirements were calculated with the FAO-software, Cropwat. Climate data and characteristics of each crop were entered in the program, which then calculated maximal evapotranspiration (crop water requirement), efficient rain, and irrigation water requirements.
The calculation was first carried on at a regional scale, with climate data representing the current climate. This first calculation gave an idea of the relations between water use and crop water requirements under the current climate. Results showed a large variety in maximal crop water requirement, which are generally higher in the southern and eastern countries of the Mediterranean region. The part of irrigation water requirement in the total crop water requirement varies between the different basins, going from a few percents to nearly 95% of the crop water requirements.
The methodology was then tested on one basin, the Rhône in France. Sensitivity to the main variables was tested, and irrigation water requirements were calculated under climate change scenarios for 2025 and 2050.
In 2025, for the IPCC emission scenarios A1B and B1, mean annual irrigation water requirements decrease by close to 30% compared to the current requirements. In May and September, the irrigation water requirements increase slightly.
In 2050 for the emission scenario B1 irrigation requirements stay 30% under the current requirements. However for the emission scenario A1B irrigation water requirements, and therefore agricultural water use, increase by up to 10% compared to the current requirements.

Résumé
Les ressources en eau dans le bassin méditerranéen se caractérisent aujourd’hui par l’irrégularité de leur répartition, dans l’espace et dans le temps. La plupart des pays de la rive sud et est de la Méditerranée sont ainsi en situation de « pénurie chronique », avec moins de 1000 m3 par habitant et par an. Le changement climatique devrait se traduire en Méditerranée par une baisse moyenne des précipitations et des ressources moyennes en eau.
Un partenariat est établi entre le Plan Bleu et un laboratoire de recherche en hydrologie afin de modéliser les impacts du changement climatique sur les écoulements dans les bassins versants méditerranéens, et de construire des indicateurs d’impacts du changement climatique pour évaluer les pressions futures sur les ressources en eau. L’étude est menée à l’échelle des bassins versants méditerranéens, en excluant le Nil.
Afin d’évaluer les pressions futures sur les ressources, il est nécessaire d’évaluer aussi les impacts du changement climatique sur la demande en eau. L’objectif de la présente étude était de développer une méthodologie pour la quantification des impacts du changement climatique sur la demande en eau agricole dans les bassins versants méditerranéens. Pour cela l’évapotranspiration maximale des cultures irriguées a été modélisée, afin de représenter la quantité d’eau d’irrigation à apporter aux cultures pour obtenir un rendement optimal. Cette évapotranspiration maximale doit permettre d’expliquer les évolutions de la demande en eau future. En effet cette demande évoluera si l’on cherche à obtenir les mêmes rendements qu’actuellement, dans des conditions climatiques changées.
Les cultures irriguées et les surfaces associées ainsi que les calendriers de culture sont issues de la base de données MIRCA 2000, et l’évapotranspiration des cultures irriguées ainsi que les besoins en eau d’irrigation sont calculés grâce à l’outil de modélisation Cropwat. A partir de données climatiques et de caractéristiques relatives à chaque culture, le logiciel calcule l’évapotranspiration maximale et les besoins en eau d’irrigation.
La modélisation a d’abord été effectuée à l’échelle régionale, avec des données climatiques concernant le climat actuel. Cette modélisation sur la période présente a permis de conforter les choix méthodologiques et d’obtenir un aperçu de la relation entre apports et besoins en situation présente. Les résultats montrent d’abord une hétérogénéité de l’évapotranspiration maximale des cultures irriguées, cette évapotranspiration étant plus élevée dans les pays du Sud et de l’Est de la Méditerranée. On a aussi pu noter que la part de l’eau d’irrigation dans l’eau consommée par les cultures irriguées était variable d’un bassin versant à un autre, pouvant varier de quelques pourcents
à la quasi-totalité des apports en eau.
La méthode de quantification a ensuite été testée sur le bassin versant du Rhône, d’abord par des tests de sensibilité aux principales données d’entrée en climat actuel, puis sous changement climatique aux horizons 2025 et 2050. La sensibilité de la modélisation aux données d’entrée est forte, ce qui montre l’influence importante des choix et des hypothèses retenues lors de l’étude.
A l’horizon 2025, pour les scénarios A1B et B1 du GIEC, les besoins en eau d’irrigation des cultures irriguées dans le bassin versant du Rhône devraient diminuer d’environ 30% en moyenne annuelle, avec une légère augmentation aux mois de mai et septembre.
A l’horizon 2050 les besoins devraient rester inférieurs de 30% aux besoins actuels sous le scénario B1 du GIEC. Par contre, pour le scénario A1B ces besoins devraient ré-augmenter, pouvant atteindre une hausse de 10% par rapport aux besoins actuels.


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