La phénologie au service des prévisions météorologiques pour l’agriculture

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Les changements climatiques inquiètent de plus en plus, non seulement les scientifiques mais également le monde agricole, notamment en raison des impacts qu’ils ont ou auront sur les pratiques culturales. D’après les climatologues, les changements climatiques ont eu pour conséquence un bouleversement planétaire des rythmes saisonniers. En effet, comparé à la situation quelques décennies en arrière, le printemps est plus précoce, ce qui entraîne notamment une floraison anticipée des plantes. Pour comprendre l’impact de ces phénomènes, les chercheurs tentent de mettre au point des modèles mathématiques permettant de prédire les effets éventuels des bouleversements météorologiques sur les cultures. Nous avions déjà abordé ce thème dans un précédent bulletin [1] qui exposait les travaux de recherche de scientifiques de l’ARS (Agricultural Research Service) et de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), lesquels ont mis au point des modèles numériques pour l’aide à la décision agricole (date des pâtures, estimation des rendements, etc.) en lien avec le climat. Ce projet avait pour but de fournir aux exploitants des données locales les plus pertinentes, à savoir des variations à court terme ou des ruptures par rapport aux moyennes à long terme.

Nous décrivons ici les travaux d’une équipe de recherche de l’université de Stanford dirigée par Diffenbaugh, professeur assistant en environnement et sciences de la Terre, qui a mis au point un modèle mathématique de très haute résolution pour réaliser des prévisions météorologiques basées sur des observations phénologiques. La phénologie est l’étude des rythmes des cycles de vie : les données permettent de situer dans le temps et de déterminer les événements naturels liés au climat, par exemple, quand débute les périodes migratoires des oiseaux, la chute des feuilles, le mûrissement des cultures. Afin de mieux appréhender les impacts du réchauffement climatique sur les rythmes des cycles naturels dans les 30 prochaines années, les scientifiques se sont servis d’observations phénologiques du passé (1950 - 1999). La résolution horizontale de ce nouveau modèle est de 25 km contre 250 pour un modèle climatique utilisé lors de la dernière évaluation de l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ce qui présente un avantage puisque le climat peut varier au sein d’une distance de 250 km. De plus, ce nouveau modèle a également l’avantage de reposer sur des données collectées sur des intervalles de 24h, voire moins.

Un tel modèle présente de nombreuses applications pour les exploitations agricoles et notamment pour la production de vin et de maïs par exemple. Une des difficultés des prévisions météorologiques est de prévoir comment, selon un modèle de "stimulus - réponse" les cultures vont se comporter face aux bouleversements du climat. Par exemple, pour l’étude d’un système de production comme le vin, les scientifiques s’intéressent à plusieurs variables - l’accumulation saisonnière de chaleur, les fortes gelées durant l’hiver ou le printemps, le nombre de jours de forte chaleur durant les saisons de croissance et de mûrissement des plantes. En analysant les enregistrements historiques des principales régions vinicoles de Californie, de l’Oregon et de Washington, Diffenbaugh et ses collègues ont mis en évidence que les températures durant la saison de croissance des plantes avaient augmenté d’environ 0,9°C entre 1948 et 2002.

Ces observations ont permis aux scientifiques de conclure sur deux points : d’une part, le réchauffement climatique pourrait, d’ici la fin du siècle, réduire la superficie de la région vinicole actuelle des Etats-Unis de 81% - essentiellement en raison de prévisions de fortes augmentations des fréquences de jours extrêmement chauds où la température atteint les 30°C ou plus. D’autre part, le réchauffement climatique favoriserait le développement des populations des nuisibles (vers, insectes, …) s’attaquant aux plantes. Ces parasites sont généralement détruits par les températures très basses mais celles-ci sont, d’après les prévisions, vouées à devenir de moins en moins fréquentes.

Selon Diffenbaugh, le succès des prévisions climatiques dépend d’une collecte de données précises par des organisations comme le National Phenology Network, un groupe de scientifiques et de citoyens-scientifiques qui surveillent l’influence du climat sur les plantes et les animaux en observant et en enregistrant des informations sur la ponte, la floraison et d’autres évènements naturels. Ces importants réseaux d’observateurs collectent l’information permettant aux scientifiques de tester si les modèles prévisionnels du climat sont proches de la réalité et s’ils peuvent être appliqués dans le futur.

Ainsi, dans une approche collaborative, réunissant aussi bien organismes gouvernementaux que scientifiques, les Etats-Unis tentent de faire face aux conséquences du réchauffement climatique. Pour cela, ils mettent en oeuvre des moyens scientifiques et technologiques comme les modèles climatiques prévisionnels afin de permettre aux parties prenantes du monde agricole d’adapter au mieux leurs activités.

Source :


- Global warming could harm U.S. wine, corn production, Stanford scientists say - Stanford University News - 16/12/2009 - http://news.stanford.edu/news/2009/december14/global-warming-wine-121609.html
- [1] Des prévisions météorologiques adaptées au monde agricole et à la gestion de l’eau aux Etats-Unis - BE Etats-Unis 184 - 13/11/2009 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61216.htm

Pour en savoir plus, contacts :


- Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) - http://www.ipcc.ch/index.htm
- National Phenology Network (NPN) - http://www.usanpn.org/
Code brève
ADIT : 61810

Rédacteur :

Magali Muller, deputy-agro.mst@consulfrance-chicago.org ; Adèle Martial, attache-agro.mst@consulfrance-chicago.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….