Méthodologie de calcul des indicateurs d’impact sur l’agriculture

Indicateur Bilan Hydrique Climatique

Le bilan hydrique est utilisé :

  • sur le plan hydrologique pour apprécier la restitution d’eau au milieu, représentée par l’eau ruisselée et l’eau infiltrée vers les nappes profondes ;
  • sur le plan agronomique pour évaluer l’eau utilisable par les cultures, nécessaire à l’évapotranspiration, et qui provient des précipitations et du stock d’eau contenu dans le sol, éventuellement complétée par l’irrigation.

Dans le cadre de l’ORCAE, c’est ce deuxième aspect correspondant au bilan hydrique agricole, qui est observé, de façon simplifiée. En effet, l’eau effectivement utilisable par les cultures varie selon le type de culture considéré et les caractéristiques du sol où pousse la culture, influant sur les réserves en eau du sol. Il s’agit donc d’un bilan hydrique climatique, encore appelé « demande climatique en eau », correspondant à une évaluation approximative du déficit hydrique agricole et pris comme étant égal à la différence entre les précipitations et l’évapotranspiration d’un couvert végétal de référence, sans tenir compte du type de culture, ni des caractéristiques du sol réels.

Calcul des indicateurs

Le bilan hydrique climatique est calculé par différence entre les précipitations (P) et l’eau évapotranspirée (ETP). Les indicateurs suivis sont construits sur la base des données d’ETP potentielle, calculée à partir de paramètres climatiques (température, vitesse du vent, rayonnement solaire, tension de vapeur), selon la méthode de Penman, au pas décadaire, aux dates des 1er, 11 et 21 de chaque mois. Les valeurs mensuelles reconstituées sont ensuite additionnées sur les périodes d’observation : printemps, été et période de végétation.

Source des données

 Météo France

Indicateur phénologie de la vigne

Le suivi de ces indicateurs permet d’observer le décalage dans le temps de différents stades de développement des vignes et son lien avec les évolutions de température. Son évolution est observée à partir des données du réseau de parcelles de référence du Beaujolais (Institut de la Vigne), depuis 1971 jusqu’à 2017.

Plus précisément, on suit l’évolution des dates d’apparition des stades phénologiques :

  • débourrement ;
  • début de la floraison ;
  • début de la véraison ;
  • ban des vendanges.

Les données utilisées sont issues du réseau de parcelles de référence de l’Institut Français de la Vigne (IFV), constituées de 200 parcelles de vigne en Beaujolais, faisant l’objet de neuf prélèvements par semaine.

Les dates d’apparition des différents stades phénologiques fournies par le détenteur des données source sont exprimées en jours calendaires. Afin de pouvoir comparer l’évolution des dates d’apparition des stades phénologiques d’une année sur l’autre, les dates ont été recalées en référence à une année non bissextile. Pour cela, pour les dates des années bissextiles, toutes postérieures au 1er mars, nous avons donc ajouté un jour de plus aux dates initiales, correspondant au 29 février déjà écoulé dans le décompte des jours écoulés avant l’apparition du stade phénologique.

Source des données

Les données sur la phénologie de la vigne dans le Beaujolais sont issues de l’Institut Français de la Vigne (IFV), la Sicarex Beaujolais et la Chambre d'Agriculture du Rhône, qui disposent de données sur la phénologie de la vigne depuis 1970.

Indicateurs risque gel pour l’abricotier

Ces indicateurs, permettant de faire le lien entre l'évolution du nombre annuel de jours de gel et l’évolution des dates d’apparition des stades phénologiques, visent à approcher le risque gel. En effet, par manque de données concernant la temporalité annuelle réelle d’apparition des différents stades phénologiques, il n’est pas possible actuellement de suivre la coexistence effective des jours de gel et des stades phénologiques.

A partir de 3 indicateurs :

  • Nombre annuel de jours de gel pour l’abricotier : caractérise le risque de gel des arbres à différents stades phénologiques. Il permet d’observer l’évolution des conditions climatiques susceptibles d’affecter les abricotiers, selon différents stades phénologiques : boutons floraux, floraison, chute des pétales, nouaison et petits fruits.
  • Date du dernier jour gélif : permet de suivre l’évolution des périodes où des gelées peuvent survenir, susceptibles d’impacter le développement des arbres.
  • Le cumul des degrés jours à la date de la dernière gelée : permet de lier le risque gel climatique à la réalité des stades phénologiques observés pour l’abricotier, en caractérisant ces stades par la quantité d’énergie nécessaire à leur apparition. On observe donc l’existence de gelées postérieures à la date d’apparition des différents stades phénologiques et susceptibles d’affecter le développement des arbres à ce stade.

Calculs des indicateurs

Les indicateurs nombre de jours gélifs et cumul de températures à la date du dernier jour gélif sont calculés à partir de séries quotidiennes de référence en température minimale fournies par Météo France. Ces dernières correspondent à des données pour lesquelles on considère les distorsions d’origine non climatique (déplacement du point de mesure) comme minimes par rapport aux évolutions climatiques en cours.

Le nombre annuel de jours de gel est obtenu en comptabilisant de janvier à fin mai, à partir des températures minimales quotidiennes, les jours pour lesquels ces températures sont inférieures ou égales aux températures gélives de chaque stade phénologique, soit :

  • -3,5 °C pour les boutons floraux ;
  • -2,2 °C pour la floraison ;
  • -1,2 °C pour la chute des pétales ;
  • -0,5 °C pour la nouaison et les petits fruits

Les dates du dernier jour gélif pour un stade phénologique donné est la date la plus tardive pour laquelle la température minimale journalière est inférieure ou égale au seuil gélif de ce stade.

Le cumul de températures à la date du dernier jour gélif est obtenu en sommant les températures moyennes journalières supérieurs à 0°C, entre le 1er janvier de l’année considérée et la date du dernier jour gélif de cette même année. Les températures moyennes journalières sont les demi-sommes de la température journalière minimale et de la température journalière maximale.

Ils sont observés sur les 3 mêmes stations d’Ardèche et de la Drôme, proches des zones de production des abricots, sur la période 1951 ou 1969 ou 1973-2017.

Source des données

Météo France

Indicateurs phénologie des prairies

4 indicateurs sont calculés par l’Observatoire pour étudier la phénologie des prairies :

  • L’évolution des dates d’apparition de certains stades phénologiques pour les prairies
  • L’évolution des écarts à la moyenne 1981-2010 des dates d’apparition de certains stades phénologiques pour les prairies
  • L’évolution de la date moyenne de dépassement des seuils de cumuls de températures
  • L’évolution de la durée entre les stades épis de 5cm et floraison

Le suivi de l’évolution de ces indicateurs vise à apprécier l’impact du changement climatique sur le démarrage de la végétation et sa vitesse de croissance.

L'apparition des stades phénologiques est appréciée à partir du cumul de températures.

Le cumul des températures moyennes journalières caractérise la quantité d’énergie reçue par les plantes à une date donnée.

Cette quantité influence le rythme de développement des plantes :

  • elle doit être suffisante et dépasser un certain seuil pour que la végétation reprenne ;
  • elle doit être suffisante et dépasser certains seuils pour que les plantes atteignent différents stades phénologiques.

L’évolution de l’indicateur est observée depuis 1951, pour 8 stations de la partie rhônalpine de la région, situées chacune dans un département différent, proches des zones de prairies et disposant de données pour lesquelles les distorsions d’origine non climatiques sont considérées comme minimes par rapport aux évolutions climatiques.

Calculs des indicateurs

Les données sur les dates estimatives de début des stades phénologiques sont calculées à partir de séries quotidiennes de référence en température minimale et maximale fournies par Météo France. Ces dernières correspondent à des données pour lesquelles on considère les distorsions d’origine non climatique (déplacement du point de mesure) comme minimes par rapport aux évolutions climatiques en cours.

Les écarts à la moyenne sont obtenus en faisant la différence, pour chaque année et pour chaque seuil de cumul de températures considéré, entre la date d’atteinte du seuil de l’année et la date moyenne d’atteinte de ce même seuil sur les années comprises entre 1981 et 2010.

L'indicateur date de dépassement d'un seuil de cumul des températures est calculé à partir des seuils de cumul de températures caractérisant chaque stade phénologique des prairies considérées et des températures journalières.

Pour les prairies considérées, la plage de température pertinente à prendre en compte pour le calcul du cumul de températures est 0°C – 18°C. En effet pour ces plantes, dans une gamme de températures moyennes journalières comprises entre 0°C et 18°C, la croissance de la plante augmente en même temps que la température moyenne journalière. Pour des températures moyennes journalières négatives, on considère que la croissance de la plante ne peut pas s’opérer. Pour des températures moyennes journalières supérieures à 18°C, on considère que l’on arrive à un palier, qu’il n’y a plus d’accélération de la croissance. On considère de plus que la croissance des prairies ne démarre jamais avant le 1er février.

Le calcul de l'indicateur est alors réalisé ainsi : sur la période du 1er février jusqu’à la date t d’une même année, on fait la somme des températures moyennes journalières, pour toutes les températures moyennes journalières comprises entre 0°C et 18°C, en prenant comme valeurs par défaut 0°C pour toutes les températures moyennes journalières négatives et 18°C pour toutes les températures moyennes journalières supérieures à 18°C. On détermine ensuite la date à laquelle cette somme atteint les seuils retenus.

L’indicateur évolution de la durée entre les stades épis de 5 cm et floraison vise à observer s’il existe une évolution de la durée entre la date d’atteinte du seuil minimal de cumul de températures pour l’apparition des épis de 5cm et la date d’atteinte du seuil de cumul de températures correspondant à la floraison. Cette durée est obtenue par différence entre les deux dates précédentes. Elle est exprimée en nombre de jours

Source des données

  • Météo France
  • IRSTEA

[Mise à jour : septembre 2020]