Compréhension des éléments clés du changement climatique

Cette augmentation est supérieure sur les terres (par exemple 2°C d’augmentation en moyenne sur la France) qu’au-dessus des océans. Sur les 30 dernières années, le réchauffement s’est accéléré avec un rythme de + 0.3°C / décennie en moyenne annuelle, comme on peut le voir sur la figure 1 qui rassemble l’ensemble des postes de mesures situés en France métropolitaine.

Figure 1 Evolution des températures annuelles (en moyenne sur la France métropolitaine) par rapport à la normale la plus récente 1991-2020. Source : Météo France

Ce réchauffement s’accompagne d’évènements climatiques impactant fortement les cultures oléo-protéagineuses. On peut citer par exemple les épisodes secs de fin d’été devenus plus fréquents depuis 2016 (figure 2). Ces épisodes sont préjudiciables pour l’implantation du colza et les phases de remplissage des cultures d’été comme le tournesol et le soja. Sur les 5 dernières années, 4 années présentent des manques de pluies sévères sur la période du 15 août au 15 septembre comme on peut le voir sur la figure 2. 

Figure 2 Cumul des pluies du 15 août au 15 septembre (en mm) de 2018 à 2022 en comparaison avec la moyenne décennale. Source : Météo France

Ces dernières années, les occurrences de débuts de printemps secs ont également augmenté. La période du 15 mars au 15 avril est importante pour l’installation du couvert des protéagineux de printemps, et la mise en place des nodosités, nécessaires à la fixation de l’azote. Or, cette période a été particulièrement sèche en France 3 années consécutives (2019, 2020 et 2021) (figure 3). Ces dernières années, il a également été observé, une augmentation des épisodes de températures élevées dès la fin mai, qui surviennent pendant la période de floraison des protéagineux de printemps, ce qui limite fortement les rendements. 

Figure 3 Cumul des pluies du 15 mars au 15 avril (en mm) de 2018 à 2022 en comparaison avec la moyenne décennale. Source: Météo France 

Et dans le futur ? 

Les évolutions climatiques observées s’inscrivent dans un changement qui va durer. Pour connaître les évolutions climatiques futures, la communauté scientifique a développé, depuis plus de trente ans, des modèles mécanistes de circulation générale de l’atmosphère et de l’océan (appelé modèles climatiques). Les données d’entrée de ces modèles sont les scénarios d’évolution de la concentration en gaz à effet de serre à l’échelle globale établies dans le cadre du GIEC. Ces modèles sont basés sur les équations de physique de l’atmosphère. Pour les calculs, l’atmosphère est découpée en « cubes » . La taille de ces « cubes » est comprise entre 50 et 200 kms (suivant le modèle) et de quelques kilomètres en épaisseur (figure 4). Dans la communauté scientifique internationale, il existe une vingtaine de modèles de climat. Parmi eux, il y a deux modèles français qui portent le nom des laboratoires qui les ont développés. Le CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques) est le centre de recherche de Météo France et l’IPSL (Institut Pierre Simon Laplace) est une fédération de recherche qui regroupe les expertises de 8 laboratoires en sciences du climat.

Figure 4 - Découpage en maille de l’atmosphère dans un modèle de climat. Source éduction Météo France 

La résolution spatiale des modèles  ne peut être réduite pour des raisons de temps de calcul. Pour disposer de résultats à une échelle spatiale plus fine, la communauté scientifique a développé des modèles régionaux de climat qui sont utilisés couplés avec les modèles globaux de climat. Les modèles régionaux de climat sont également des modèles mécanistes, avec un domaine spatial limité (par exemple l'Europe de l'Ouest) et une échelle spatiale plus fine (une dizaine de kilomètres environ).

Pour en savoir plus : site Interstices.info

Ces modèles sont continuellement améliorés par les scientifiques. A chaque nouveau rapport du GIEC, l’ensemble de la communauté scientifique se mobilise en amont pour réaliser de nouvelles simulations. Comme chaque modèle a ses points forts et des points faibles, il est important de considérer les résultats d’un ensemble de modèles pour dégager les tendances communes et les signaux les plus robustes.  

Les ensembles de simulations réalisés pour les deux derniers rapports du GIEC sont disponibles gratuitement. Le premier appelé CMIP5 (Climate Coupled model intercomparison project) a été réalisé pour le 5ème rapport du GIEC.  Ces modèles ont ensuite été couplés avec des modèles régionaux de climat. Parmi tous ces modèles, les simulations de 12 modèles sont disponibles sur le portail DRIAS financé par le Ministère de la Transition Ecologique. En complément des données de simulations, un grand nombre de cartes d’évolution des principales variables climatiques sont présentées. ​​​​​​​

Le second, plus récent, appelé CMIP6 a été réalisé en 2021. Les résultats des simulations sont disponibles à l’échelle globale sur le site ISIMIP. Le couplage avec les modèles régionaux est en cours et les simulations à la résolution plus fine seront disponibles au premier semestre 2024.

Pour les deux ensembles, les données disponibles sont la pluie, la température, l’évapotranspiration et le rayonnement au pas de temps journalier pour chaque modèle. En attendant les nouvelles simulations, il est préconisé d’utiliser de manière combinée les deux jeux de données (CMIP5 et CMIP6). En effet, si les simulations de l’ensemble CMIP5 sont un peu plus anciennes, elles sont disponibles à une résolution plus fine que les simulations de l’ensemble CMIP6.  

A partir de ces données, les climatologues étudient les tendances climatiques qui sont présentées dans les rapports du GIEC. Si la poursuite du réchauffement planétaire ne fait plus de doute, l’ampleur de ce réchauffement apparait plus marquée dans les études plus récentes. En particulier, les chercheurs de Météo France (Ribes et al., 2022) montrent que le réchauffement de la France pourrait être de 3.8 °C à l’horizon 2100 par rapport à la période de référence 1901-1930 en se basant sur le scénario médian SSP 4.5 (figure 5). L’originalité de cette étude est d’avoir sélectionné les simulations CMIP6 les plus en accord  avec les données de températures observées dans le modèle de climat. La prise en compte des données réelles réduit l’incertitude dans les simulations, l’enveloppe des courbes rouge foncé est plus réduite que celle formée par les courbes rouge clair. Le réchauffement semble plus fort de 0.5 °C (+3.3°C sans les observations et +3.8°C en prenant en compte les observations).

Figure 5 - Evolution des températures moyennes à l’échelle nationale (en anomalie par rapport à la période 1901-1930). Les points noirs représentent les données réelles © Aurélien Ribes et al. 2022, « Earth Syst. Dynam. », 13, 1397-1415 (CC BY-4.0)

Pour mieux préciser les impacts du changement climatique à venir sur les cultures oléo-protéagineuses, des indicateurs agro-climatiques (variables climatiques bornées par des stades de développement et comparées à des seuils) ont été choisis pour représenter les principaux stress abiotiques auxquels les cultures oléo-protéagineuses sont sensibles .à certaines périodes-clés de leur cycle.  La première étape va consister à voir comment l’augmentation des températures va agir sur les stades de développement. Ces derniers vont en effet avoir tendance à être plus précoces. En parallèle, les périodes de pluies et de sécheresse mais aussi de températures basses ou élevées vont également évoluer. Il est donc possible que des situations actuelles avec des stress déjà présents ces dernières années s’aggravent ou au contraire s’améliorent. Le changement climatique pourra donc apparaître comme une menace pour certaines cultures ou au contraire comme une opportunité pour d’autres.

Des leviers pourront ensuite être envisagés pour esquiver ces risques comme par exemple le décalage des dates de semis, afin de recaler le cycle de certaines cultures dans un contexte climatique plus favorable. Pour étudier les principaux changements attendus dans un futur proche (jusqu’en 2050), les équipes de Terres Inovia vont étudier les variations de ces indicateurs pour les cultures dont l’institut a la charge. Pour cette étude, il est donc nécessaire de savoir modéliser les stades de développement de toutes les cultures mais aussi de bien connaître les stress climatiques qui influent sur l’élaboration du rendement de chacune d’elle, en identifiant les périodes sensibles et les seuils à prendre en compte.  

Ces résultats montrent à la fois :

• La nécessité de s’adapter pour réduire l’impact du changement climatique sur les grandes cultures à court et moyen terme ;
• La nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre dès maintenant pour contribuer à réduire la sévérité du changement climatique à moyen et long terme.  ​​​​​​​