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Durabilité du drainage agricole français sous contrainte de changement climatique

Composition du jury

Résumé : 

Le drainage agricole est une technique hydraulique employée sur des sols présentant des problèmes temporaires ou permanents d’infiltration des eaux, limitant le ressuyage des sols et induisant des phénomènes de crues dommageables pour les cultures. Cette technique permet de stabiliser les conditions hydriques des parcelles en contrôlant la teneur en eau d’un sol et en l’aérant, le rendant plus exploitable. En France, les parcelles drainées cumulent une surface de plus de 2.7 millions d’hectares, soit pratiquement 10 % de la Surface Agricole Utile (SAU). Dès lors, évaluer l’hydrologie future du drainage agricole est un enjeu majeur, particulièrement dans un contexte de changement climatique où la gestion de la ressource en eau devient (est déjà) un enjeu environnemental et sociétal important. A notre connaissance, ce genre d’étude n’a pas été réalisé à ce jour.
L’objectif de la thèse a été de dresser un bilan détaillé de l’hydrologie future du drainage agricole français d’ici à l’horizon 2100, sur 22 sites décrivant les principales caractéristiques pédoclimatiques des milieux drainés de la métropole. Pour cela, une chaîne de modélisation hydro-climatique a été utilisée pour simuler un ensemble de projections hydrologiques, allant des scénarios climatiques jusqu’à un panel de 17 indicateurs hydrologiques (HIs) spécifiques au drainage agricole. Un ensemble de 30 projections climatiques a été utilisé, réparties selon : (1) trois scénarios climatiques du type Radiative Concentration Pathways (RCPs) ; (2) six modèles de circulation générale (« General Circulation Models » en anglais, GCMs) ; (3) neuf modèles climatiques régionaux (« Regional Climate Models » en anglais, RCMs).
Tout d’abord, les travaux ont porté sur l’analyse du modèle hydrologique de drainage SIDRA-RU (SImulation du DRAinage – Réserve Utile), développé pour s’adapter aux conditions pédoclimatiques françaises. Sur le site de La Jaillière jugé caractéristique du drainage français, le modèle SIDRA-RU a montré de très bonnes performances numériques et graphiques. L’analyse de la robustesse temporelle du modèle sur les 22 sites a montré que le modèle SIDRA-RU est temporellement robuste, bien qu’avec des performances légèrement plus faibles sur les sols argileux. Par conséquent, SIDRA-RU a été considéré comme fiable pour simuler les projections hydrologiques futures du drainage agricole sur la métropole française.
Ensuite, nous avons évalué l’impact de l’utilisation de projections climatiques sur la simulation des 17 HIs étudiés dans cette thèse, sur le site de La Jaillière. Les résultats ont montré que l’utilisation des projections climatiques pour forcer le modèle SIDRA-RU sur le temps futur ne générait pas de biais significatifs sur les indicateurs hydrologiques. L’analyse de la propagation d’incertitude inhérente à la chaîne de modélisation hydro-climatique a II révélé que les composantes climatiques (GCMs et RCMs) sont les deux principales sources d’incertitude.
Enfin, les 17 HIs ont été calculés sur les 22 sites de la base de données pour donner une vision dans l’espace des principaux effets du changement climatique sur l’hydrologie du drainage français. Les résultats ont montré que plus on se rapprochera de 2100 et plus le scénario climatique sera sévère, plus les changements attendus seront importants, notamment : (1) une intensification de la période sèche, exposant les cultures en place à un besoin croissant d’irrigation ; (2) une intensification des phénomènes de crues qui soulève la question de l’efficacité future des réseaux de drainage actuellement en place pour protéger les cultures pendant la saison humide. Ce changement de régime est caractéristique des 22 sites, quels que soient le type de sol ou la localisation. La qualité des eaux d’origine agricole et les pratiques agricoles des milieux drainés seront également impactées, incitant potentiellement les agriculteurs et décideurs politiques à adapter leurs pratiques pour garantir la productivité agricole et protéger l’Environnement.