Le Laboratoire Mixte International TREMA

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1 ABHT CNEREE Le Laboratoire Mixte International TREMA Télédétection et Ressources en Eau en Méditerranée semi-aride Site d étude, Fondements institutionnels et scientifiques, tour d horizon des activités de recherche, de formation et de transfert L. Jarlan, S. Khabba, N. Laftouhi et al. (

2 La Méditerranée : Hot spot du changement climatique (source: GIEC, 2007) La zone méditerranéenne est la région qui subira le plus de changement relatif du climat au cours du XXIème siècle Indice basé sur les variations de (T, P, variabilité interannuelle de T et P) par rapport à la moyenne mondiale (Giorgi et al., 2006)

3 Changements de température et précipitations vs , scénario A1B Moy. annuelle Hiver (DJF) Eté (JJA) Température ( C) (moy.d ensemble) Précipitation ( C) (moy.d ensemble) Nombre de modèles simulant une augmentation des précipitations (source: GIEC, 2007)

4 Le bassin Hydraulique de Tensift Méditerrané Surface : Km 2 Population : habitants en 2007 (38,8% urbain et 61,2% rural) BV d Oum Er-rbia Bahira J e b i l e t BV d Oum Er-rbia Précipitation contrastée Montagne 1000 mm/an Paine 200 mm/an H A O U Z High-Atlas BV Sousse Massa

5 Ressources en eau disponibles/mobilisées Ressources en eau disponibles Potentiel superficiel: 878 Mm3 Potentiel souterrain: 450,, Potentiel global: 1328 Mm3 Source: ABHT Ressources en eau mobilisées Séguias traditionnelles: 443 Mm3 Barrages: 88,, Transfert BV Oum Er-rbia: 300,, L eau souterraine: 520,, Ressource globale: 1451 Mm3 Source: ABHT Utilisation de l eau 15% 85% Ressources en eau limitées 493 m3/hab/an en m3/hab/an en 2020

6 BV Tensift: Pressions anthropique et climatique Extension de la ville de Marrakech Augmentation démographique + activités industrielles et touristiques Superficie de la ville de Marrakech 1975: 59 km2 1986: 102,, 2003: 192,, 2012 : 230,, Source: ONEP 2012

7 BV Tensift: Pressions anthropique et climatique Extension de la zone irriguée Périmètre irrigué 1950: ha 1960: ,, 1970: ,, 1980: ,, 1990: ,, 2000: ,, 2010: ,, Source: ORMVAH Environ forages fonctionnels en 2010

8 BV Tensift: Pressions anthropique et climatique Evolution du climat Evolution de la température moyenne annuelle à Marrakech Evolution de la précipitation moyenne annuelle à Marrakech Evolution de la précipitation à Oukaimden Oukaimden (2600m)

9 BV Tensift: Pressions anthropique et climatique Suivi piézométrique une baisse de 1 à 3 m/an

10 BV Tensift: Pressions anthropique et climatique Baisse des eaux souterraines entre Groundwater decrease (m):

11 BV Tensift : Problématique (résumé) Ressources en eau faibles et limitées: 618 m3/hab/an en m3/hab/an en 2020 Répartition spatio-temporelle inégale et irrégulière; Forte croissance de la demande en eau: 1675 Mm3 en 2020 (>>ressources). Technique d irrigation non économe en eau: 87% de la superficie irriguée est en traditionnelle ; Surexploitation des eaux souterraines: entrées 450 Mm3/an sorties 520 Mm3/an; Forte érosion et envasement des barrages: Lalla Takerkoust 33 Mm3 en 28 ans; Le Site Tensift est un véritable laboratoire pour traiter un grand nombre de défis scientifiques et de développement sur les régions arides et semi-arides.

12 Le programme SUDMED : Fonctionnement et Ressources Eco-hydrologiques du bassin versant du Tensift Initié par l IRD et l UCAM en association avec les gestionnaires locaux de la ressource en eau (ABHT et ORMVAH) Cultures irriguées de plaine: - Occupation du sol - Besoin en eau (évapotranspiration) Hydrologie de montagne: - suivi du manteau neigeux par télédétection - quantification des apports

13 Jeune Equipe Associées à l IRD JEAI : Centre de Recherche sur l'eau en Milieu Aride et Semi aride, CREMAS Définition: Sur la base d un programme de recherche, le programme JEAI vise à soutenir la création ou le renforcement d équipe de recherche au sud, accompagné par une unité de l IRD. JEAI CREMAS : 2 laboratoires ucam + CESBIO Bonne visibilité de l équipe locale à l échelle internationale Animation de la collaboration Sud-Sud: Maroc-Méxique Une étape logique vers la création du Laboratoire Mixte International LMI Définition: Un LMI est une structure opérationnelle de recherche et de formation, implantée physiquement dans les locaux d un ou de plusieurs partenaire(s) du Sud, permettant la réalisation de projets conjoints de formation et de recherche autour d une plate-forme scientifique commune (laboratoires, équipements, moyens informatiques, documentaires, etc ).

14 Le Laboratoire Mixte International Télédétection et Ressources en Eau en Méditerranée semi-aride, TREMA Eau souterraine Changement Climatique Qualité de l eau Supports de décision Scientifique Changement à 3 niveaux Géographique Local: Bassin V. de Tensift National: Maroc Régional: Méditerranée du sud Partenariale Autres équipes UCAM DMN (Casablanca) CNESTEN (Rabat)

15 Le Laboratoire Mixte International : Gouvernance Comité d Orientations Stratégiques - Commission Scientifique - Commission des utilisateurs: gestionnaires + sociétés civiles Conseil du Laboratoire -Tous les partenaires et les étudiants sont représentés Gestion des affaires courantes Responsables des 2 thèmes et de l observatoire (élus) - Animation (séminaires, rapports, besoins...)

16 Les outils pour un suivi régional de la ressource en eau Outils pour le suivi des ressources en eau Synergie Télédétection Observation spatialisée et répétitive Interprétation physique du signal satellitaire? Mesures de terrain Observation des processus Représentativité spatiale? Modélisation des processus Description des processus d échanges physiques et de la végétation Paramétrisation? Hétérogénéité?

17 La télédétection spatiale des surfaces continentales: pro and coins Une vision spatialisée et répétitive Une grande diversité d informations (multi-longueur d ondes) Blé Archives disponibles depuis les années 70s pour certaines (SMMR, AVHRR, diffusiomètres etc ) Mesure une grandeur électromagnétique Perturbation atmosphérique Contrainte du temps de revisite / résolution spatiale Certaines variables clés du cycle hydrologique ne sont pas directement observables (évapotranspiration ) 17/34

18 La télédétection et les cycles biogéochimiques des surfaces Visible - Moyen Infra Rouge Fonctionnement stomatique Carbone Surface foliaire Rayonnement PAR interception Micro-ondes 18/34 Humidité Eau Energie Evapotranspiration Infra Rouge Thermique Température Source: G. Boulet, CESBIO

19 Des processus de surface complexes et interconnectés et une grande diversité de représentation numérique Mécaniste Conceptuel 19/34 Le choix de la complexité du modèle va dépendre en grande partie des observations disponibles!

20 Observatoire TENSIFT Objectif principal Recueillir, mettre en forme, archiver et diffuser un jeu de données cohérent sur les ressources en eau du Tensift sur le long terme - Données météorologiques; Mesures in situ - Mesures de flux d évapotranspiration et d'énergie, complétées par des mesures continues ou par échantillonnage spatial concernant le sol et la végétation; - Enquêtes de terrain sur l'occupation et l'usage des terres et sur les pratiques agricoles; - Variables intégratrices du fonctionnement hydrologique du bassin versant (niveau de nappes et débits des oueds).

21 Observatoire de Tensift Stations de mesure / répartition spatiale Automatic and Manual Snow measurement (density, height)

22 Observatoire de Tensift cultures dominantes en plaine: 15 expériences intensives Flux de sève: Transpiration Energy budget measurement Saada 1 Saada 2 over a small area -> Continuous measurement of fluxes Agafay Flux & Soil humidity -> Continuous measurement of soil state Scintillometry -> Continuous Measurement of Evapotranspiration Tree Crops over long distances (Citrus, Olive, Apricot) Chichaoua blé pluvial Dry Wheat R3 Ait Imour 6 experiences Isotopy Sites avec différentes: - Méthodes d irrigation : drip/flood - Fractions de couvert - Variétés R3 Agafay Irrigated Anual crops (Wheat, beet) R3 Snow Cover

23 Base de données Website Telemetry RT 15 days collect Field campaigns Yearly update Hydro Météo DB Flux DB GIS & Imagery DB L observatoire Tensift est reconnu: - Observatoire de Recherche pour l Environnement (ORE) par l IRD; - Site JECAM (Joint Experiment for Crop Assessment and Monitoring with the Group on Earth Observations).

24 Thème Thème 1: Fonctionnement 1: Fonctionnement intégré intégré et ressources et ressources sur sur le BV le BV Tensift: Tensift: Impact Impact des des CC CC Estimation des termes clés du bilan d eau Evapotranspiration (irrigué et bour) Recharge, accent piémont Modélisation intégrée Conceptuelle Mécaniste Assimilation de données satellite Multi longueur d onde et multi résolution Contrôle T surface et LAI Scénarios futurs Utilisation de l eau Changements climatiques

25 Theme 2: Analysis of long time series of indicators derived from satellite data; vulnerability to climate change Développements méthodologiques et production de séries temporelles d indicateurs du fonctionnement hydro des surface (LAI, SCA, ETR) Analyse statistique des longues séries temporelles (> 30 ans) en relation avec l utilisation des terres et le climat (local et global) Application à l étude de la vulnérabilité des ressources en eau sur les bassins méditerranéens Snow Indicators derived from satellite ETR

26 Gestion de l eau d irrigation L outil de gestion SAMIR (Méthode FAO-56) Satellite Demande climatique ET0 Actual crop Evapotranspiration ET(crop) = ET0 * Kc_sat Indice de végétation (e.g. NDVI) Système d aide à la décision pour la gestion de l eau d irrigation

27 Aide à la gestion intégrée des ressources en eau du bassin SAMIR: Agricultural Water Needs WEAP: Surface Water Tool for the management and planning of water ressources (AGIRE-GiZ program, ABHT, CESBIO, UCAM) MODFLOW: Ground Water Août 2008 Août 2030 Estimation of agricultural water needs with the Satellite Monitoring of IRrigation (SAMIR) tool Decision Support System to provide scientific elements for the catchment management strategy

28 Conclusion Equipe Multi-partenaires et multi-disciplinaires (hydrologie, écologie, météorologie, mathématique, hydrochimie ) d environ 40 personnes Une collaboration étroite et sur la durée (bien au-delà des 3 ans d un projet européen ) avec les gestionnaires: une nécessité (projet SUDMED 2002-) o o Compréhension et confiance mutuelle (= temps et communication) Activités qui contribuent à la mise en place des politiques publiques (Plan Maroc Vert, PDAIRE) o Ne pénalise pas le niveau scientifique des travaux (~ 60 publications ) Outils qui répondent à leurs attentes (exemple: outil SAMIR) Forte implication dans la formation o o o Par la recherche (9 doctorants) Continue (3 formations) Universitaire (master sur les sciences de l eau en attente d accréditation pour la rentrée 2014)