Suivi du bilan hydrique des cultures et des besoins d'irrigation à hautes résolutions spatiales et temporelles

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Ghislaine Clermont
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1 Suivi du bilan hydrique des cultures et des besoins d'irrigation à hautes résolutions spatiales et temporelles Centre d Etudes Spatiales de la BIOsphère Unité Mixte de Recherche 5126 CNES-CNRS-UPS-IRD Toulouse Gérard Dedieu, Valérie Demarez, Benoit Duchemin, Martin Claverie et al. gerard.dedieu@cesbio.cnes.fr

2 Objectifs Evaluer le besoin en eau de la végétation en général et des cultures irriguées en particulier Diagnostics annuels : bilans hydrologiques Aménagements (retenues collinaires, ) Allocation de l eau disponible Anticipation des besoins Prévision des lâchures Négociations Contrôle Approche : Modèle simple piloté par télédétection, données météorologiques, données pédologiques

3 Entrée télédétection : série temporelles d images à haute résolution Indice foliaire LAI Claverie et al. (2009)

4 Apport de la télédétection : cartographie des cultures Localisation des parcelles de maïs Ducrot et col.

5 Apport de la télédétection : Caractérisation de la variabilité Silage Corn Sunflower Ducrot, Marais-Sicre, Dejoux et col. Corn

6 Besoins en eau des cultures Méthode FAO Forçage météorologique : données SAFRAN ( Météo France) Pas de temps 1h, résolution 8 km 5 ans de données (7/97->) t2m, v10m, q2m, Rat, Rg, pluie, neige Calcul Evapotranspiration potentielle Carte d occupation des sols Mesures multitemporelles de télédétection Estimation Coefficients culturaux Kc(t) Estimation de l évapotranspiration potentielle (Etc) = besoins en eau de la végétation

7 Méthode d estimation des bilans d eau Adaptation de la méthode proposée à la FAO par Allen et al. (1998): Données climatiques (CNRM) ETr = Piloté par télédétection. Relation Kc= f(ndvi) ET0 Kc Bilan hydrique dans la zone racinaire Ks ETc Evapotranspiration potentielle Evapotranspiration potentielle de référence Coefficient indicateur de la croissance de la végétation (hauteur, couverture) dans des conditions optimales et sans stress. Coefficient indicateur de l état de stress hydrique de la végétation (écart aux conditions optimales). Estimé par bilan hydrique

8 FAO Besoins en eau 2002 Blé, Maïs, Tournesol, Soja Mai Août Juin Juillet Septembre Coret et al.

9 FAO Besoins en eau par canton Maïs 2002 Localisation du maïs Coret et al.

10 FAO Besoins en eau par zone hydrographique Maïs Cumul juin-juillet-août 2002 Coret et al.

11 Besoins en eau (Etp), Contenu en eau du sol FAO (Wc) et Evapotranspiration réelle (Etr) Pas d irrigation Maïs 2002 Coret et al.

12 Besoins en eau (Etp), Contenu en eau du sol FAO (Wc) et Evapotranspiration réelle (Etr) Simulation d irrigation (total : 235 mm) Maïs 2002 Coret et al.

13 FAO 2002 Avril 2003 Cumul mensuel Evapotranspiration réelle Zone Maïs Mai Juin Juillet Août mm Coret et al.

14 FAO 2002 Avril 2003 Cumul mensuel Irrigation nécessaire - Zone Maïs Mai Juin Juillet Août Coret et al. mm

Estimation des volumes d irrigation au Maroc Secteur irrigué en plaine de Marrakech/Al Haouz (~3000 ha).

télédétection (occupation du sol, végétation, stress hydrique) En cumul saisonnier, ordre de grandeur correct (0 à 400

(2008) volume saisonnier estimé modèle +satellite= barrage+pompage Benhadj I.

15 Estimation des volumes d irrigation au Maroc Secteur irrigué en plaine de Marrakech/Al Haouz (~3000 ha). Volume d eau des barrages connu Estimation de l irrigation sur la base des besoins: modèle eau/végétation «piloté» par télédétection (occupation du sol, végétation, stress hydrique) En cumul saisonnier, ordre de grandeur correct (0 à 400 mm) et cohérence spatiale (sauf zones de forage) [mm] volume saisonnier distribué agence = eau des barrages Benhadj (2008) volume saisonnier estimé modèle +satellite= barrage+pompage Benhadj I. Observation spatiale de l irrigation d agrosystèmes semi-arides et Gestion durable de la ressource en eau en plaine de Marrakech. Thèse de l Université Paul Sabatier. 296 pages. Octobre 2008.

16 Estimation des volumes d irrigation au Maroc Surestimation due au pompage non contrôlé Irrigation estimée Irrigation estimée Wells Overestimation Irrigation déclarée Measured déclarée Irrigation irrigation

17 Leaf Area Index [m²/m²] Segment scale Dry Biomass [kg/m²] Pixel scale model Claverie et al. (2009)

18 Evapotranspiration, humidité, biomasse : validation E s tim a te d A G B [g.m -2 ] M a iz e S u n flo w e r Soybean M e a s u r e d A G B [ g.m -2 ] 2 2.5

19 Irrigation à l échelle régionale SAFYE > AEAG SAFYE = AEAG SAFYE < AEAG

20 Conclusions et perspectives Approche testée en Midi-Pyrénées et au Maroc Méthode issue de la recherche : pas encore de service opérationnel en France. Des projets en partenariat industriel viennent de commencer (SIRHYUS) Difficulté actuelle pour obtenir des données de télédétection fréquentes, à haute résolution (~10m), sur de grands territoires Perspective à horizon 2014/2015 : mission européenne Sentinel-2 (programme GME) => couverture mondiale systématique tous les 5/10 jour à 10 mètres de résolution Prévision : scénarios ou prévisions météorologiques

21 Map of Annual Evapotranspiration (mm) from 10/2008 to 09/2009 The average evapotranspiration from irrigation for the whole delta is 1150 mm, with marked heterogeneities. The area of crops obtained from MODIS images is 2.58 Mha => ~30 billions m3 of water are consumed by irrigation.

22 Merci de votre attention

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