Campus Virtuel de l'université 20 août 1955 - Skikda

UNIVERSITÉ 20 AOUT 1955, SKIKDA.

FACULTÉ DES SCIENCES.

DÉPARTEMENT D’AGRONOMIE.

MASTER 1 ‘’ Systèmes de production agro écologique’’

COURS ET TD.

MATIÈRE : AGRO MÉTÉOROLOGIE.

SOMMAIRE DU CONTENU

PRÉPARÉ par : Mr DAOUD Abdelali.

INTRODUCTION.

L’atmosphère, siège du climat terrestre, se caractérise par la variabilité spatio temporelle de ses facteurs et paramètres physiques et climatiques (composition, latitude, altitude, couverture végétale, relief, exposition, rayonnements, température, pression de l’air, pluie, humidité de l’air, vent, évaporation, etc.).

Dans le domaine l’activité agricole, en particulier, il joue un rôle primordial dans la croissance,  le développement et le rendement des cultures. Mais, il peut aussi entraîner des contraintes physiques et biologiques souvent préjudiciables à la production, à court, moyen et/ou à long terme, dans ses manifestations extrêmes. Sa connaissance devient un outil précieux pour l’organisation des interventions techniques liée à la gestion optimale d’un espace agricole.

En effet, la perspective d’une agriculture productive rentable s’appuie sur une bonne connaissance du climat réel au niveau de la parcelle, de l’exploitation et de tout espace agricole. Cette connaissance permet de définir différents états du milieu dans l’optique de situer les potentialités de production de ces espaces.

Ensuite, la prévision météorologique est un moyen supplémentaire de décider, après mesure et analyse des données agrométéorologiques, des interventions nécessaires lorsque les valeurs climatiques à court et moyen terme ne coïncident pas aux conditions optimum de croissance et développement des cultures.

Dans ce sens, les investigations à entreprendre se décomposent en deux domaines complémentaires :

• En premier, une agrométéorologie où l’exploitation des données en temps réel en permet d’aboutir, à travers des analyses plus ou moins complexes, à des informations directes sur les états du milieu (atmosphère et sol) et de la végétation en vue d’optimiser les décisions. Dans ce domaine, l’agrométéorologie est source d’informations variées, valables à court terme et utiles aux activités de conduite d’une exploitation.
• En second, une agro climatologie qui se fonde sur une analyse des fichiers de la banque de données climatiques enregistrées sur une longue période. Son étude s’appuie sur leur analyse probabiliste et permet de mieux apprécier les potentialités de production d’un milieu face à une culture ou à un système de culture donnés et l’évolution des conditions qui risquent d’intervenir sur cette production jusqu’à la récolte.

Ces deux aspects de la météorologie agricole offrent la perspective d’une meilleure gestion des interventions agricoles et un moyen d’optimalisation de la production par :

• L’OBSERVATION de l'atmosphère grâce à un réseau de stations de mesures en surface des différents paramètres climatiques utiles pour l’activité agricole.
• La COMPRÉHENSION de la dynamique globale, les perturbations, les phénomènes météorologiques et la prévision des différentes caractéristiques. 
• Le RAISONNEMENT des paramètres agrométéorologiques, de la stratégie à court, moyen et long terme, d’éluder les risques climatiques agricoles, de prévenir les risques phytosanitaires, de planifier le suivi des cultures et d’assurer l'accès à l'information agrométéorologiques.

L’objectif étant  la mise en place d’un nombre appropriés de stations agrométéorologiques dotées des outils nécessaires à une gestion des données et des informations climatiques, d’en prévoir les conséquences, de maîtriser les interventions agricoles lorsque les conditions climatiques les imposent.

1. CHAMP de la BIOCLIMATOLOGIE.

Elle comporte deux disciplines interdépendantes :

• La climatologie : science ou étude du climat conçu comme l’ensemble des états de l’atmosphère en un lieu donné sur une période assez longue (30 ans minimum)
• La biogéographie : étude de la répartition des êtres vivants (animaux et végétation) et de leurs communautés à la surface du globe.

Le moteur du climat de la Terre est le rayonnement solaire qui se caractérise par la variabilité de son intensité et de sa durée pendant la journée (lever-zénith-coucher) et tout au long de l’année,  par l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre autour d’elle-même (jour et nuit) et sa rotation autour du soleil (saisons).

D’autres éléments influent sur la variabilité du climat sur le globe terrestre : la latitude, l’altitude, la couverture végétale, les étendues d’eau (océans, mers), la continentalité ou la proximité des étendues d’eau (lacs, barrages, etc.), les courants marins (chauds et froids) et l’exposition au rayonnement solaire.

La combinaison de ces influences détermine des tendances climatiques au niveau terrestre  allant de l’échelle planétaire (la circulation générale atmosphérique) à la région (macro climat), à la station topographique (topo climat), à la parcelle, le couvert végétal, la plante ou la feuille (micro climat).

 

 

 

La réunion, l’association ou la combinaison des éléments climatiques et biogéographiques est la base de la bioclimatologie.                                                                  BIOCLIMATOLOGIE     ÉTUDE DU CLIMAT EN TANT QU’ENSEMBLE DES ÉTATS DE L’ATMOSPHÈRE EN UN LIEU DONNÉ (30 ANS SELON OMM).                   RÉACTION DES VÉGÉTAUX VIS-A-VIS DU CLIMAT. ÉTUDE DE LA RÉPARTITION DES ËTRES VIVANTS (ANIMAUX ET VÉGÉTATION) ET COMMUNAUTÉS A LA SURFACE DU GLOBE. Facteurs Paramètres Paramètres Facteurs Cosmiques .Astronomie .Rayonnement .Latitude Géographiques .Terres/Mers .Courants marins .Altitude .Reliefs .Végétation .Ensoleillement . Nébulosité .Température .Humidité air .Pression .Vents .Neige .Grêle .Grésil .Rosée .Gel et gelée     . Répartition des espaces . Organisation des communautés végétales     Biotiques Abiotiques .Relief .Eléments climats Anthropiques

BIOGÉOGRAPHIE

CLIMATOLOGIE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE : SIÈGE DU CLIMAT.
2. L’atmosphère.

L’atmosphère se subdivise en quatre couches ou strate : la troposphère, la stratosphère, la thermosphère et l’exosphère.

La troposphère est la couche de l'atmosphère terrestre située jusqu'à une altitude d'environ 10 km de la surface du globe. Elle représente environ 80 % de la masse totale de l'atmosphère. La plupart des phénomènes météorologiques s’y trouvent.

Elle se caractérise par une décroissance de la température avec l’altitude ou gradient thermique vertical. Cette décroissance résulte d’une croissance adiabatique de la pression.

Il est à rappeler que :

• Le gradient adiabatique de l’air sec est de l’ordre de 1° C par 100 m d’altitude,
• Le gradient adiabatique de l’air humide est de l’ordre de 0,5°C par 100 m d’altitude.
• L’isotherme 0 °C moyen se situe à 2000 m d’altitude.

Remarque : Adiabatique : sans échange de chaleur avec l’extérieur.

C'est dans cette couche que, sous l’effet de l’énergie solaire, l’eau évapotranspirée à partir de la surface, s’accumule en une masse importante de vapeur d'eau, se condense  en raison de la diminution de la t° et génère des masses nuageuses.

Dans la troposphère, la composition de l’air est la suivante :

• Azote (N₂) 78% ;
• Oxygène (O₂) 21% ;
• Argon (Ar) 0,9% ;
• Gaz carbonique (CO₂) 0,04 % ;
• Gaz rares 0,07%.

Au fur et à mesure que l’altitude augmente, ces masses  gazeuses diminuent. La quantité d’oxygène en altitude, par exemple, se raréfie.

Vient ensuite la stratosphère où, à 20-30 km d’altitude, se trouve la couche d’ozone qui empêche les rayonnements UV d’atteindre la surface terrestre. Au-dessus de la stratosphère, il y a la thermosphère qui renferme l’ionosphère où les particules chimiques sont chargées. Enfin, l’exosphère est considérée comme la conche transitoire avant le vide sidéral.

1. Les météores.

En géophysique, un météore est tout phénomène, perceptible dans l'atmosphère ou à la surface du globe, qui se manifeste sous forme solide (poussière, neige, grêle, glace) aqueuse (nuage, pluie), gazeuse (vapeur d’eau de l’air), électrique ou optique (rayonnement, éclair),  et aériens (vents). 

L'intérêt de ces météores est multiple, la plupart forment l’ensemble des éléments constitutifs du « temps » qu’ils font et défont (« beau temps » ou « mauvais temps »).

Leur étude a permis de mieux connaître les propriétés de l'atmosphère, comme ses couches supérieures et les phénomènes physiques comme l'électricité ou la lumière.

Leur mesure et leur interprétation sont possibles grâce à ma météorologie et ses applications, comme la climatologie, la bioclimatologie ou l’agrométéorologie.

1. Les nuages.

Les nuages constituent une énorme masse d’eau condensée, qui se forment exclusivement au niveau de la troposphère et d’où proviennent les précipitations. Il y a 04 types de nuages :

      Les NIMBUS (Nb) : de basse altitude, sombres.

      Les CUMULUS (Cu) : à développement vertical important, clairs blanchâtres. 

      Les STRATUS (St) : à moyenne altitude sous forme de strates couvrant partiellement ou totalement le ciel (voile), clairs  à gris clair.

      Les CIRRUS  (Ci) : les plus hauts en altitude, blanc clair, de forme cotonneuse.

Toutefois, des combinaisons entre ces différents nuages peuvent se produire des :

• Nimbo-Cumulus (Nb. Cu).
• Altocumulus (A. Cu).
• Cumulo-nimbus (Cu. Nb).
• Nimbo-stratus (Nb. St).
• Strato-cumulus (St. Cu)
• Alto-stratus (A. St).
• Cirro-cumulus (Ci. Cu).
• Cirro-stratus (Ci. St).

L’Alto (A) correspond à une formation nuageuse au niveau moyen de la troposphère.

Les nuages qui donnent des précipitations sont les Nimbus et les Cumulus et les combinaisons avec ces nuages sauf (Ci. Cu).

1. Définition et évolution d’une perturbation atmosphérique.

L'expression « perturbation atmosphérique » exprime la naissance de phénomènes météorologiques engendrant une dégradation du temps au cours de l'évolution d'une masse d’air dite  «  cyclone » ou « dépression », pouvant aller parfois jusqu'à générer des tempêtes . A nos latitudes, elle s'applique dans l’ensemble système dépressionnaire structuré par un front chaud  et un front froid jusqu’à l’occlusion et la disparition de la perturbation. Elle peut désigner une zone nuageuse isolée orageuse dite « localisée » (cf. schémas ci-dessous).

 

 

 

Image par satellite d’une perturbation atmosphérique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Représentation schématique en plan d’une perturbation atmosphérique frontale

Représentation de la perturbation en coupe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. LE RAYONNEMENT SOLAIRE ET LE SYSTÈME « ATMOSPHÈRE-TERRE ».

La caractéristique principale du climat est sa variabilité dans le temps et l’espace. Elle est due à la rotation de la Terre autour du soleil et autour d’elle-même et en raison de l’inclinaison de son axe de rotation qui déterminent des saisons. En fonction de sa position ces saisons sont inversées dans chaque hémisphère (Nord, Sud).

Le soleil est le moteur énergétique du système formé par l’atmosphère et la surface terrestre. Ce système est ouvert sur le plan du rayonnement solaire dans la mesure des échanges d’énergie sont continus.

Globalement, la Terre reçoit des rayonnements solaires sous forme d’ondes électromagnétiques de courtes longueurs d’onde (CO) et émet des rayonnements de longues longueurs (GO). L’atmosphère par sa composition joue un rôle important car elle détermine les conditions de vie sur Terre par :

• L’absorption des UV néfastes.
• L’absorption des rayonnements GO responsables de l’effet de serre atmosphérique favorable à la vie sur Terre.

Le bilan radiatif permet de donner le rayonnement net ou l’énergie disponible sur Terre qui peut être transformée sous forme :

• Chimique : photosynthèse.
• Chaleur sensible fournie par la surface terrestre (océans, mers, continents) et l’air.
• Chaleur latente sous forme d’évaporation d’eau disponible.

1. INTERACTION DES RAYONNEMENTS AVEC LES PLANTES.
   1. Propriétés optiques des plantes et des couverts végétaux.

Les propriétés optiques sont définies comme les capacités des couverts végétaux à exploiter les différents rayonnements énergétiques. Ces propriétés dépendent à la fois la topographie des espaces couverts, de l’arrangement spatial des couverts et du sol sur lesquels ils se développent.

1. Facteurs qui affectent les propriétés optiques des feuilles.

Ils sont au nombre de cinq :

• La structure anatomique des feuilles : nombre d’assises cellulaires, dimension des cellules et épaisseur du parenchyme lacuneux
• L’âge des feuilles : différence au stade jeune et au stade de sénescence mais stabilité des propriétés en dehors de ces stades.
• La teneur en eau des feuilles : une diminution de la teneur en eau fait augmenter sa réflectance.
• Les déficiences ou carences minérales.
• Les attaques parasitaires : modification de la pigmentation des feuilles, nécroses, apport d’autres pigments, modification des échanges hydriques.

1. Utilisation du rayonnement photosynthétique actif ou PAR.

3.1.Le PAR.

Le climat lumineux est important dans le processus de croissance et de développement des plantes. Toutefois, son efficacité correspond à la fraction de la lumière visible des courtes longueurs d’onde (0.38 - 0.71 μm). C’est ce rayonnement  qui constitue le PAR (Photosynthetically Active Radiation).

3.2.Relation entre éclairement et photosynthèse.

A l’obscurité (la nuit), la plante respire et consomme une certaine quantité de glucides stockés durant la journée.

Au lever du jour la photosynthèse a une valeur négative.

Au cours de la journée, lorsque l’éclairement atteint, au fur et à mesure,  une valeur Ec telle que la photosynthèse devient positive. Ec constitue le point de compensation à partir duquel le flux de CO₂ absorbé par la photosynthèse est égal à celui dégagé par la respiration. Par la suite, la plante stocke le surplus et l’utilise pour sa croissance et son entretien.

1. Utilisation du PAR à l’échelle du couvert végétal.

La fraction d’Eg exploitée par la photosynthèse est très faible (1 % pour l’ensemble du cycle végétatif et 2 à 3 % durant la croissance de la culture).

Figure 08 - FRACTIONNEMENT DE Eg ET FRACTION DU PAR.

Eg (w/m²)

800

                                                                                                                     Fraction réfléchie                                

 

600                                                                                              

                                                                                                                    Absorption par le sol                                                                                                                                                                                                 

 

400

                                                                                                                     Chaleur par échanges

                                                                                                                     Thermiques + évaporation

200

                                                                                               

                                                                                                                          Photosynthèse

                                 6                   8                   10                   12                     Heures

1. NOTION DE BIOCLIMAT ET DE TOPOCLIMAT.

Le rôle du relief est essentiel sur le plan de la distribution bioclimatique de l’espace. En effet, la densité et la diversité  de la végétation  dépend de(s) :

• L’exposition ou de l’orientation des versants montagneux aux rayonnements solaires (ubac et adret).
• Gradients altitudinal (étagement de la végétation).
• La différence de pluviosité liée à l’exposition aux vents pluvieux (versants au vent, versants sous le vent).
• L’éloignement ou le rapprochement de la mer engendre + ou -- des précipitations et + et – d’humidité de l’air.

Aussi, l’influence du relief et la distance par rapport à la mer est, en général, bien marquée sur le plan de la pluviosité. Le relief agit par son altitude,  son exposition et sa situation face aux vents pluvieux.

Cette situation détermine un ensemble de paramètres climatiques différents selon l’altitude : la pression, le rayonnement, température diminue de 5 °C en moyenne tous les 1000 m, les précipitations augmentent, l’humidité de l’air est plus faible (air sec), l’évaporation plus intense en temps clair, la neige fréquente et plus abondante par rapport aux plaines, le brouillard plus fréquent, etc.

Pour résumer le/la :

• Lumière : la raréfaction de l’air en altitude rend la lumière plus intense et les UV en plus grande quantité.
• Température : la température a tendance à diminuer au fur et à mesure que l’altitude augmente.
• Vent : le vent devient plus fort en altitude. En particulier si la montagne est haute et isolée
• Humidité : l’air devient plus sec en altitude et l’évaporation s’accroît  par ciel dégagé. En revanche, la nébulosité, la pluviométrie et l’enneigement sont plus accentués qu’à basse altitude.
• Abaissement des températures et enneigement : la réduction de la période de végétation (repos végétatif plus long) est une des conséquences.

Avec l’altitude, la forêt cède progressivement la place aux arbustes, buissons, landes et pâturages d’altitude. Et ce, jusqu’à une limite où la végétation ne peut plus s’installer.

 

1. CLIMATS ET PRINCIPAUX BIOMES TERRESTRES.

Sur la base de la répartition des terres, des océans et des mers, de la circulation générale atmosphérique, de la latitude,  de l’altitude, de la disposition des reliefs terrestre et de leurs orientations, des caractéristiques des surfaces terrestres (présence ou absence de couvertures végétales en particulier), la planète comporte, à grandes échelles, les climats suivants :

Équatorial - Tropical – Mousson – Méditerranéen – Océanique – Chinois - Aride- Continental – Montagnard - Polaire.

Chacun de ces climats a permis le développement de différents biomes comme :

• Inlandsis (vaste glacier des hautes latitudes, Antarctique et Groenland, masquant le relief sous-jacent) et
• Déserts polaires (Nord Canada et Sibérie).
• Toundra (formations végétales discontinues dans les régions de climat froid, formées de peu de graminées, de mousses, de lichens et quelques arbres naine comme les bouleaux).
• Taïga  (forêts de conifères qui longe le nord de l’Eurasie, au sud de la toundra, et Amérique du nord, USA et Canada).
• Forêts de feuillus à feuilles caduques tempérées.
• Prairies  (Usa, Canada, Pampa en Argentine.
• Forêts subtropicales à feuilles persistantes.
• Forêts méditerranéennes à feuilles persistantes.
• Forêts des moussons  (Pakistan, Inde, Bengladesh ou péninsule indo chinoise).
• Déserts et broussailles xérophytes (Nord Sahara, désert de Gobi, Mongolie).
• Steppe aride (Afghanistan, Pakistan)
• Steppe semi aride (steppe alfatière du sud algérien).
• Déserts arides (Sahara. Ténéré, Namibie, désert d’Australie)
• Savanes et forêts claires (Afrique tropicale).
• Forêts tropicales à feuilles caduques.
• Forêts à feuilles persistantes tropicales (Amazonie).
• Toundra alpine (Cordillère des Andes, désert de Gobi).
• Forêts de montagnes (Appalaches, Himalaya, Alpes).

 

 

 

 

1. MÉTÉOROLOGIE ET AGROMÉTÉOROLOGIE.
2. Définitions.

La météorologie, en tant que science de l'atmosphère, comprend l'étude du temps et du climat sous forme de combinaisons des facteurs et des paramètres climatiques (météores) réalisées dans l'atmosphère.

Le temps est l'ensemble des valeurs qui, à un moment donné et en un lieu déterminé, caractérisent l'état atmosphérique.

Quant au climat, c’est un ensemble constitué par la série des états de l'atmosphère au-dessus d'un lieu dans leur succession habituelle.

Mais, sur une longue période (30 années au moins, selon l’OMM), le climat représente l’ensemble des tendances stables résultant de conditions permanentes.

1. Histoire de la météorologie.

La météorologie est aussi ancienne que l'agriculture. L'homme observe le temps depuis qu’il a commencé à cultiver la terre. Cependant, la météorologie moderne actuelle a pris une autre dimension dans la mesure où elle permet d’observer, de mesurer, d’enregistrer, de transmettre, de traiter, d’exploiter et de prévoir le temps à tout moment et en tout lieu donné. Grâce, en particulier, à la numérisation des appareils de mesure et à l’internet.

Ainsi, elle permet d'appréhender de façon objective et réaliste l'impact des différents éléments du temps sur l'agriculture par la combinaison des observations météorologiques et agricoles par le biais de l'agrométéorologie.

Les observations agrométéorologiques sont de deux types, celles liées au milieu physique et celles de caractère biologique.

1.  Observations agrométéorologiques.

Les observations météorologiques portant sur les éléments physiques liées à l’atmosphère et au sol comportent :

ü  La température de l'air.

ü  Les températures extrêmes (mini, maxi).

ü  La température du sol à des profondeurs de 5, 10, 20, 50 et 100 cm ainsi que d'autres profondeurs pour des observations faites à des fins spéciales ou dans une région forestière.

ü  Les précipitations (hauteur, volume, quantité, intensité et durée).

ü  L’évaporation par bac.

ü  L’insolation et le rayonnement solaire global.

ü  La direction et la vitesse du vent.

ü  L’humidité du sol (contenu en eau volumétrique) à différentes profondeurs.

ü  L’humidité relative de l'air.

ü  Les éléments du bilan hydrique: grêle, rosée, brouillard, évaporation sol nu, transpiration des plantes cultivées, interception des précipitations, ruissellement, drainage et niveau de la nappe phréatique.

Il y a lieu d’ajouter à ces éléments physiques, les conditions météorologiques pouvant porter préjudice aux cultures tels le gel, la gelée blanche, la grêle, la sécheresse, les inondations, les coups de vent et les vents extrêmement chauds et secs, les dégâts causés par les tempêtes de sable et de poussière ainsi que les incendies de forêt ou de maquis.

Ces observations des éléments physiques de l’atmosphère forment une banque de données utiles pour :

• Evaluer les productions agricoles et sylvicoles de façon effective ou potentielle et d'estimer les dégâts causés ou favorisés par l'environnement aux produits agricoles
  • Etudier les différents aspects des climats locaux et régionaux et les causes de leurs changements intéressant l'agrométéorologie.
  • Concevoir des modifications du climat réalisables par une intervention humaine au niveau des opérations agricole et sylvicole (semis, récolte, plantation, coupe, emploi de biocides et herbicides, etc.) de l'élevage et des méthodes de conservation des produits.
  • Définir des paramètres agronomiques importants dans la planification des opérations agricoles (début et fin de saison, longueur de saison et séquence de périodes sèches).

4.       Observations de caractères biologiques.

Dans l’ensemble, les observations à caractères biologiques sont liées à l'état des cultures et des plantes et sont relatives à :

      La phénologie: identification des différents stades phénologiques de la plante. Par exemple; levée, tallage, élongation des tiges, épiaison-floraison, maturité, pour une céréale par exemple ou pour toute espèce d’arbre fruitier.

      La croissance des plantes utile à l'établissement des relations bioclimatiques.

      Rendements qualitatif et quantitatif des plantes.

      L’état sanitaire des plantes : apparition des parasites et maladies et les dommages qu'ils causent.

      La densité des semis.

      Au suivi des caractéristiques propres à la plante: longueur et diamètre des tiges, épis, fibres, composition chimique de la récolte, etc.

      Aux dommages causés par les tempêtes de poussière et ou de sable sur les cultures et les incendies de forêts, de maquis, de garrigues ou couverts végétales naturels destinés aux pâturages.

De telles observations permettent une évaluation simultanée des effets enregistrés sur les cultures, vergers, serres agricoles ou tout équipement.

Néanmoins, pour l’obtention de résultats fiables, ces observations sont de nature phénologiques et photométriques (rayonnement solaire) ou les deux à la fois.

Ainsi, la phénologie ouvre la voie à l’évaluation des relations possibles entre le milieu physique et le développement des plantes et la photométrie sert à établir un rapport entre le milieu physique et les variations de la biomasse des plantes tout le long de leurs cycles végétatifs.

5.       Observations agrométéorologiques liées à la gestion des sols.

Le sol est un réservoir pour l'eau pour les besoins des plantes (croissance et développement). Elle provient des précipitations dont le caractère aléatoire oblige à bien l’observer pour les quantifier dans l’optique d’une bonne gestion de l’eau agricole (irrigation) et de préservation  des sols agricoles (inondation, drainage, érosion).

La quantification des précipitations et la gestion de l’eau dépend de la pluviométrie, paramètre important dans la gestion et la conservation des sols car elle constitue souvent un facteur de dégradation de la structure du sol. Pour cela, l'étude de leurs caractéristiques est essentielle, notamment :

• Leur hauteur est importante dans le cadre de la détermination du nombre de jours de travail dans la mesure où le sol ne peut être labouré de façon satisfaisante que quand il est humide et conditionne aussi les activités de labour et de semis.
  • Leur variabilité pour déterminer leur distribution et leur répartition spatio temporelle.
  • Leur intensité, leur durée et leur fréquence, en particulier les plus intenses (courtes et volumineuses) constituent le facteur de dégradation des sols le plus important par leur effet « splash » : arrachage des particules du sol et désagrégement par effet cinétique des gouttes de pluie. Avec comme conséquences le Les pluies intenses le phénomène de battance, la diminution  de l’infiltration, l’accroissement du ruissellement et l’accélération de l’érosion hydrique des sols.

1.  L’action du vent.

Le vent est un important facteur de dégradation des sols. En particulier en zones aride et semi arides où l'absence quasi-totale d’un couvert végétal, la faiblesse des précipitations et la nature des particules du sol et les actions anthropique (surpâturage, mises en culture inadéquate, etc.), accélèrent le phénomène de désertification en rendant incultes de vastes surfaces de terre.

7.       Les échelles d'observation.

Les stations météorologiques et agrométéorologiques d'observation sont des lieux où les éléments météorologiques sont mesurés (stations classiques) et/ou évalués (stations automatiques) les éléments météorologiques. Il est à signaler que les stations classiques sont de plus en plus abandonnées au profit des stations automatiques.

Les observations peuvent s'effectuer à différentes échelles selon les besoins et les objectifs visés par leur utilisation. Dans l’ensemble, trois échelles d’observation existent :

• Echelle macro climatique : les observations à cette échelle sont menées sur l'ensemble d'une région. Elles nécessitent un réseau de stations d'observations fournissant des données régulières et permanentes (stations synoptiques) afin de caractériser le temps présent, étudier le temps passé et prévoir les scénarios futurs de son évolution.
  • Echelle topo climatique : elle concerne des zones moins vastes où les paramètres climatiques mesurés sont relativement homogènes en tout point (plaines, vallées, versant, sommet, terrasses, etc.). Cette échelle est favorable à la planification et au suivi des activités agricoles sur le plan de la production agricole.
  • Echelle micro climatique (parcelle agricole, végétal, organe végétal) : elle permet de mener  des études plus fines conduites à ces niveaux afin de mieux définir les relations et interactions entre les éléments physiques et biologiques d’un milieu.

VIII.    CHOIX DU SITE D'UNE STATION DE MESURE ET RÉSEAUX D'OBSERVATION.

1.      Choix du site.

Un site doit être représentatif des conditions climatiques, édaphiques et culturales de la zone observée afin de permettre d’évaluer correctement l'influence des variables météorologiques sur cet environnement.

2.      Emplacement de la station.

Il doit être assez plat, suffisamment dégagé pour permettre une libre circulation de l'air, éloigné des constructions et accessible aisément.

Comme déjà mentionné, une station agrométéorologique doit se trouver en un lieu assez représentatif des conditions agricoles et naturelles de la région à étudier. De préférence, elle est nécessaire au niveau de :

ü  Station expérimentale ou dans un institut de recherche.

ü  Un institut agronomique ou un établissement analogue.

ü  Un espace revêtant une importance pour l'agriculture effective ou potentielle.

ü  Un espace forestier.

ü  Un parc national ou site classé.

ü  Une structure administrative ou technique.

ü  Aéroport.

ü  Port.

La station doit normalement être gazonnée mais si les conditions climatiques et édaphiques ne le permettent pas, le sol doit rester, si possible, recouvert d’un tapis naturel commun à la région. Le couvert végétal doit rester court et indemne de mauvaises herbes.

Eviter, en particulier, de cimenter, asphalter ou empierrer le site.

Enfin, elle doit être placée à une distance au moins égale à 8 à 10 fois la hauteur des obstacles tels que les arbres, bâtiments, et buissons proches du site. Ces derniers ne doivent pas obstruer, ni créer de l'ombre durant la journée. Hormis, au moment du lever ou du coucher du soleil.

Pour son identification, chaque station doit comporter les renseignements suivants :

Nom :

Latitude :

Longitude :

Altitude :

Type de station: météorologique et/ou agrométéorologique

Date de création :

Nom de la structure dont dépend la station :

Nature du relief :

Caractéristiques des sols :  

Principales cultures :

1. Utilités d’un réseau de stations de mesures.

Les stations sont réparties à travers l’espace en un réseau selon les normes de densité d’exploitation (météorologie, agriculture, navigation aérienne ou maritime, etc.) de manière à être correctement représentatif.

Dans le domaine agricole, les objectifs visés par un réseau agrométéorologique de station de mesures sont définis selon quatre priorités : 

      Amélioration de la collecte et de l’utilisation des données (météorologiques, climatologiques, agro météorologique et celles sur les ravageurs et les maladies) qui demande :

• Une mise en commun les données émanant du réseau.
• Une modernisation des réseaux de surveillance et de collecte des données, l’archivage et la gestion systématiques des données.
• Une utilisation des produits d’information modernes et une mise en œuvre des prévisions à l’échelon national. 
• Une amélioration des rapports statistiques sur les rendements, la production et la répartition et sur d’autres types de données (notamment les ravageurs et les maladies).

La finalité étant de permettre l’augmentation des rendements et la réduction des risques liés au climat par des observations de qualité, une collecte et des échanges de données socioéconomiques afin de permettre de planifier les variations du climat, les phénomènes climatiques extrêmes et les changements climatiques, et de s'y adapter.

      Augmentation de la productivité à l’échelle de l’exploitation et réduction des risques.

      Renforcement des services climatologiques et agricoles par l’assurance, l’octroi des crédits, la surveillance des cultures et la prévision des performances. En les adaptant aux différents besoins : services météorologiques, hydrologiques, recherche et  vulgarisation en agronomie.

       Renforcement des capacités des agriculteurs et des institutions par une meilleure communication entre le secteur du climat et celui de l’agriculture afin de garantir la sécurité alimentaire.

1. ÉTUDE ET REPRÉSENTATION DU CLIMAT.

La représentation du climat se base sur l’étude statistique de manière synthétique des variables météorologiques mesurées sur de longues périodes (30 ans minimum selon l’OMM) afin de le caractériser et le classer selon différentes approches et méthodes. Les plus connues sont la caractérisation par le calcul des indices climatiques et le classement du climat par la méthode de Köppen. De telles études sont effectuées essentiellement par le biais des :

• Précipitations.
• Températures (moyennes, minimales, maximales).

Ces deux paramètres étant les plus influant dans la croissance et le développement des végétaux particulièrement.

La classification de Köppen est consultable facilement sur le Web. Quant aux indices climatiques, ils permettent de caractériser qualitativement soit de manière globale  ou synthétique le climat d’une région donnée. Comme par exemple la région méditerranéenne par exemple. Les plus usités sont :

ü 

ƩP (6mois les plus chauds)                           P   (P moy/an en mm) IA  = ------------------------------     et   IM  = ---------           ƩP (6mois les plus froids)                             T   (t° moy/an en °C)

Les indices pluviométriques globaux (I_A d’Angot, I_M de Moral).

 

 

ü  L’indice d’aridité de De Martonne (I_DM).

P               (P moy/an en mm) IDM  = ------------             T + 10         (t° moy/an en ° C)

Cet indice permet de caractériser le pouvoir évaporant de l’air à partir de P et T  et de classer le climat d’une région. Il s’adapte bien au climat méditerranéen.

 

 

 

De Martonne propose la classification du climat en fonction de la valeur de l’I_DM obtenue en cinq (05) classes :

VALEURS DE L’IDM	TYPE DE CLIMAT
0 < IDM < 5	HYPER ARIDE
5 < IDM < 10	ARIDE
10 < IDM < 20	SEMI ARIDE
20 < IDM < 30	SUB HUMIDE
30 < IDM < 55	HUMIDE

ü  L’indice xérothermique ou  diagramme ombrothermique de Bagnouls et Gaussen.

 Cet indice prend en compte les moyennes mensuelles des précipitations (P en mm) et celles température (T en °C) et donne une expression relative de la sécheresse estivale en durée et en intensité. Cet indice est estimé de deux manières :

• Par le diagramme ombrothermique.

L’estimation approximative du nombre de jours « secs » au cours des « mois secs » de l’année est possible par la confection du diagramme ombrothermique de Gaussen avec comme hypothèses : un mois est sec quand P < 2T et dans ce cas les pertes sous forme d’évapotranspiration sont > aux apports pluviométriques et quand P > 2T, le mois est considéré comme humide. Pour sa construction l’échelle des T =  ½ P (voir diagramme ci-dessous).

EXEMPLE DE DIAGRAMME OMBROTHERMIQUE D’UNE STATION

MOIS

Période aride

Période humide

 

• Par l’estimation du nombre de jours secs.

Ce nombre de jours est estimé selon deux méthodes :

• Soit par l’estimation de la durée de la période sèche directement sur le diagramme ombrothermique. 
• Soit, si les données sont disponibles, en prenant en compte les jours « sec » sans précipitations avec une humidité relative de l’air (Hr) < 40 %.

Dans le cas où  40 % < Hr < 100 %,  un coefficient de correction ou de pondération est appliqué pour atténuer l’effet de  Hr.

Hr	Coef. correction
< 40 %	1
40 % < Hr < 60	0,9
60 % < Hr < 80	0,8
80 % < Hr < 100	0,7

Ce nombre de jours sec permet de classer le climat de la station en se référant au tableau ci-dessous :

VALEURS de x	TYPES DE CLIMAT
x > 300	Désertique
200 < x < 300	Sub désertique
150 < x < 200	Xéro-thermo-méditerranéen
100 < x < 150	Thermo-méditerranéen
40 < x < 100	Méso-méditerranéen
0 < x < 40	Sub méditerranéen

 

ü  Quotient pluviométrique d’Emberger.

Le Climagramme élaboré par Emberger est un abaque comportant en ordonnées les valeurs du quotient pluviométrique d'Emberger (Q), et en abscisses les valeurs de la température moyenne minimum de la saison froide (T °C). Le quotient peut être déterminé selon trois versions :

• Le quotient initial d'Emberger défini par la formule suivante :

100 P Q    =   ----------------------------------------                      (M + m)           2  x  --------------   x  (M – m)                          2

 

 

 

 

 

 

Avec :

• Q : quotient pluviométrique d'Emberger
• M : moyenne des maxima (températures maximales journalières) du mois le plus chaud, en °C
•  m : moyenne des minima (températures minimales journalières) du mois le plus frais, en °C.
• P : cumul pluviométrique annuel, en mm
  • Le quotient d'Emberger modifié est défini par la formule:

Q2 = 2000P/ M2 - m2{\displaystyle Q_{2}={\frac {2000\,P}{M^{2}-m^{2}}}}

  

 

Avec :

• Q₂ : quotient pluviométrique modifié d'Emberger.
• M : moyenne des maxima (températures maximales journalières) du mois le plus chaud, en ° K.
• m : moyenne des minima (températures minimales journalières) du mois le plus frais, en ° K.
• P : cumul pluviométrique annuel, en mm.
  • Le quotient d’Emberger modifié par Stewart défini par la relation :

3,43 P Q2  =  --------------     M - m

 

 

 

 

 

• Mais avec M et m en ° C et P : cumul pluviométrique annuel, en mm.

Le résultat obtenu par ce quotient permet de caractériser le climat de la station étudiée grâce à l’abaque ou Climagramme ci-dessous (plusieurs variantes existent) avec Djelfa qui se situe en climat semi aride :

ü  L’indice CA de Turc.

Turc a cherché par cet indice à relier les productions annuelles de la matière sèche des cultures fourragères aux données climatiques avec son indice CA :

CA = HT. Fs

 

 

HT  = Ft. Fh

Où HT est le facteur héliométrique lié à l’ensoleillement et la température et Fs le facteur de sècheresse.

Avec :

 

Où Ft est le facteur thermique et Fh le facteur solaire

ü     Les études agro climatiques orientées sur les capacités de production agricoles d’unes région.

Ces indices demandent de nombreuses données et sont plus complexe. Par exemple celui de Papadakis permet l’estimation de la production végétale d’une région en prenant en compte quasiment l’ensemble des paramètres climatiques (t° max et t° min, précipitations, réserve en eau du sol, évapotranspiration, durée du jour)

ü  Les sommes de température et leurs influences sur le développement des cultures et plantes.

Cette méthode, simple à appliquer, permet d’apprécier durant le cycle végétatif d’une culture donnée l’état de sa croissance et de son développement en rapport aux normes de référence. Toutefois, seule, elle reste approximative et doit être complétées en lui intégrant d’autres paramètres comme l’eau, la durée d’ensoleillement, les intrants, les traitements phytosanitaire, etc.).

1. INSTRUMENTATION.
   1. Paramètres météorologiques fondamentaux mesurés.

La précision du climat à un moment donné, en un lieu donné (station météorologique de mesure) nécessite la mesure des paramètres fondamentaux suivants :

      Un (01) en tant que moteur du climat : le rayonnement solaire (intensité et durée) et son absorption par l’atmosphère et le sol (bilan énergétique).

      Trois (03) liés à la thermodynamique de l’air : température (mini, maxi, instantanée ou ambiante), humidité de l’air, pression atmosphérique (masses d’air).

      Deux (02) liés à la dynamique de l’air : direction du vent (rose des vents), vitesse du vent (mouvement ou déplacement de l’air).

      Un (01) lié à la couverture nuageuse : nébulosité (couverture, nuageuse de types de nuages, brouillard, brume), précipitations (pluie, neige, grêle, grésil, rosée, hauteur, durée, intensité).

1. Les principaux appareils de mesures ou capteurs.

2.1.Mesure du rayonnement.

Deux caractéristiques du rayonnement solaire sont mesurées, son intensité et sa durée par :

      Le pyradiomètre ou le pyranomètre : mesure l’intensité de la radiation solaire sur une surface horizontale.

      L’héliographe : mesure la durée de l’ensoleillement.

2.2.Mesure de la pression.

La mesure de la pression permet de pouvoir distinguer le type de masses d’air qui circulent et qui sont de deux types :

• Les masses d’air de basse pression dite « cyclone » ou « dépression » dont la valeur est < 1013 millibars (mb). Ces masses d’air peuvent engendrer cause les perturbations atmosphériques  et les précipitations.
• Les masses d’air de haute pression dite « anticyclone » dont la valeur est > 1013 millibars (mb). Ces masses d’air déterminent le « beau temps » dans l’ensemble.

Le suivi des mesures simultanées de la pression en différents points (dites « stations synoptiques ») à l’échelle d’un espace donné (la Méditerranée occidentale par exemple) permet de suivre l’évolution de ces masses d’air et de d’effectuer des prévisions météorologiques.

Aujourd’hui, avec le développement d’autres moyens de mesure comme les satellites, les radars, la  vitesse d’enregistrement et de transmissions des données et la modélisation, il est possible aujourd’hui de prévoir le temps sur plusieurs jours avec des marges d’erreurs acceptables.

2.3.Baromètres (Fig. 10).

Le plus simple et le plus connu des appareils de mesure de la pression est le baromètre à mercure de Torricelli), basé sur la variation d’une colonne de mercure sous l’effet de la pression de l’air suivant la relation :

Δp = ρg Δh

Avec :

Δp : variation de la pression.

Ρ : masse volumique du mercure.

g : accélération de la pesanteur.

Δh : variation de la hauteur du mercure.

Δh

Δp

Figure 10- PRINCIPE DU BAROMÈTRE A MERCURE.

Il existe d’autres types comme le baromètre anéroïdes, à cadran et les barographes (enregistreurs).

2.4.Mesure de la température  de l’air et du sol.

Chaque station est équipée de trois types de thermomètre :

• Thermomètre ordinaire : mesurent la température ambiante.
• Thermomètre à minima : mesure uniquement la température minimale observée durant la journée.
• Thermomètre à maxima : mesure uniquement la température maximale observée durant la journée.

Les  valeurs minimales et maximales des températures sont importantes à connaître en raison des risques qu’elles peuvent produire dans des domaines comme l’agriculture, la navigation aérienne et maritime ou les transports routiers, etc.

2.5.Mesure de l’humidité de l’air.

      Psychromètre.

Cet appareil est composé de deux thermomètres ordinaires, l’une mesure la t° « sèche » et l’autre la t° « mouillée » dont la différence Δt entre les deux permet de déduire en utilisant les tables psychrométriques trois valeurs : l’humidité relative de l’air (%), la tension de vapeur de l’air (θ) et le point de rosée (r). 

      Hygromètre : donne l’humidité relative de l’air.

      Evaporomètre de Piche : donne l’évaporation de l’air (mm) en une journée.

2.6.Mesure des précipitations.

      Pluviomètre : donne la quantité de pluie tombée sous forme de hauteur (mm). Avec la durée de l’averse, il y a déduction de l’intensité de la pluie (mm/h).

      Table à neige : mesure la quantité de neige à convertir en hauteur d’eau (mm).

2.7.Mesure du vent.

      Anémomètre : mesure la vitesse du vent (m/s)

      Girouette : donne la direction du vent selon les sens indiqués par la rose des vents.

1. BIENFAITS D’UN RÉSEAU AGRO MÉTÉOROLOGIQUE.

Les effets du climat sur les cultures déterminent leur rendement. Pour un espace agricole  d’une région donnée, le potentiel de production est étroitement lié à la disponibilité des données climatiques à court, moyen et long terme.

 La disponibilité des données n’est possible que par l’existence d’un réseau de stations agro météorologiques équipées de moyens techniques et scientifiques utiles à une bonne gestion de l’agriculture et  l’assurance de performances durables.

 

1. L’agro météorologie 

Le climat demeure le plus grand facteur de variabilité de la production agricole. Etre capable de connaître ces variations, les prévoir, les analyser et faire bénéficier l’activité agricole est nécessaire scientifiques, sa bonne gestion et son développement.

La présence d’un réseau de stations agro météorologiques, en nombre suffisant, bien dotées en instruments de mesures, d’enregistrement, de traitement et de transmissions des informations, est l’outil indispensable au suivi au jour le jour, à la planification et la gestion des cultures.

1. Objectifs et avantages d’un réseau.

Les bienfaits de la présence d’un réseau de station de mesure est multiple et comporte trois volets : la gestion, le développement et la recherche appliquée en agriculture, mais également dans d’autres domaines,  comme :

      L’orientation et le  développement  de l’agriculture : estimation des potentialités productives (zonages pédoclimatiques), introduction de variétés agricoles nouvelles, introduction de méthodes culturales et d’équipements mieux adaptés et estimation des besoins en recherche dans ces domaines.

      Le choix d’une orientation  technico-économique de l’espace agricole : comparaison entre  exigences éco climatiques de spéculations en place et les paramètres climatiques du lieu, exploitation des critères climatiques observés et mise en œuvre de modèles de gestion agricole à court, moyen et long termes.

      L’adaptation des techniques de production agricole et sylvicole : interventions culturales et des travaux du sol en liaison avec les observations climatologiques récentes ou à courts termes (travail du sol, interventions culturales, épandages d’engrais, tailles, récoltes, etc.).

      La protection sanitaire  des différentes cultures et les possibles pathologies induites par  le climat : fréquence des interventions liées aux conditions climatiques habituelles, décision d’intervention en rapport avec toute situation climatique spécifique du moment et à prévoir, mise en évidence des périodes critiques de sensibilité aux maladies.

      L’aménagement de l’espace rural : études du climat résultant de certains travaux et leur impact sur l’agriculture comme la déforestation, le maintien ou l’arrachage des haies,   la plantation de brise-vents.

      La gestion des ressources hydriques : estimation et évolution du bilan hydrique et de la RU des sols agricoles en place, évaluation des potentialités hydriques d’un territoire (sous-bassin et bassin versant), l’exploitation et  la gestion des ressources, le choix du système d’irrigation, de drainage.

      La prévention des risques et des calamités climatiques : fréquences de gel, de grêle, de sécheresse, d’inondations, d’érosion. Quelles solutions et quels équipements prévoir pour les surmonter.

      L’étude des analogies agro bioclimatiques : recherche et choix d’écotopes, d’espèces et de variétés de plantes adaptables.

1. Densité de stations agro météorologiques.

Le nombre de stations à répartir dépendra, bien évidemment, de sa configuration (morphologie ou topographie), de la nature de sa couverture (végétation herbacée, forêts, agriculture, dénudée), de sa densité, de sa hauteur, de la présence de réserves hydriques naturelles (mer, lac, mares, marécages, etc.) ou artificielle (barrages, retenue).

Les instruments de mesure facilitent la connaissance et la déduction de certaines valeurs utiles comme:

• Le calcul du bilan radiatif avec un héliographe (durée d’insolation), un lucimètre calibré sur un solarigraphe (radiations globales solaires).
• Le calcul du bilan thermique (un thermomètre au niveau gazon, un thermomètre à maxima et à minima).
• Le contrôle des précipitations et rosée (un pluviomètre)
• Le contrôle du pouvoir évaporant (un évaporomètre de Piche)
• Le contrôle du déficit et de saturation de l’air (un psychromètre)
• Le contrôle de la température du sol (03 thermomètres à 10, 20 et 50 cm de profondeur par exemple).
• Le contrôle de l’humidité du sol (un lysimètre, tensiomètre, sonde à neutron)
• Le contrôle du vent (une girouette de direction et deux anémomètres pour la vitesse (un à 2 mètres et l’autre à 10 m de hauteur). .

1. Conclusion.

Les précipitations (eau) et la température (chaleur) sont les deux paramètres fondamentaux de la répartition, de la diversité et de la densité de la végétation sur la Terre.

L’ensemble des classifications climatiques reposent sur ces deux éléments. Comme par exemple, celle de Köppen à l’échelle planétaire, de Gaussen ou d’Emberger pour le climat méditerranéen à l’échelle régionale.

Toutefois à l’échelle du topoclimat (stationnarité climatique dans un espace) et du bioclimat (distribution homogène de la végétation en liaison avec le climat d’un espace donné), la végétation se caractérise par une répartition selon un gradient altitudinal (étagement) et selon une distribution par versants (ubac et adret).

Ainsi, en montagne la végétation est répartie par espèce et écosystèmes verticalement. Dans ce cas, la température est le facteur principal climatique avec le régime hydrique.

Quant à l’orientation,  les reliefs exposés au sud reçoivent une insolation plus intense et plus longue et ont une température plus élevée avec une sècheresse plus accentuée. Dans ces conditions, le maintien d’un couvert sylvicole est difficile. En revanche, sur les versants exposés au nord, plus humides et plus arrosés, les forêts sont plus étendues.

 

1. LA TEMPÉRATURE ET SON ACTION SUR LA VÉGÉTATION.
   1. Rôle de la t°

La photosynthèse et la respiration dépendent de la température.

1. Croissance et développement.

• Croissance :

Sa vitesse augmente progressivement jusqu’à 30 °C environ puis décroît rapidement pour s’annuler pratiquement vers 40 °C.

• Développement (modification qualitative dans la forme de la plante) :

Il est lié à des repères phénologiques ou stades de développement comme, par exemple pour les céréales : germination, feuillaison, floraison, montaison, épiaison.

1. Phénologie.

C’est l’étude de l’ensemble des observations qui se rapportent à l’action de la température sur les dates des phénomènes biologiques et qui sont particulièrement précises sur les végétaux.

Les dates des diverses plantes sont notées chaque année dans de nombreuses localités. Ce qui permet de dresser des cartes phénologiques spécifiques à chaque région et noter les dates probables des différentes périodes du cycle végétatif de chaque culture et montrant l’état de son avancement ou de son retard par rapport aux normes de références de la région.

1. Paramètres thermiques utiles.

Sur le plan de leurs études, en agronomie, pour une station donnée et un espace donnée, les valeurs de la température sont utilisées en fonction de l’objectif visé par leur analyse, sous forme de séquences chronologiques. Les plus utilisées sont les séquences mensuelles :

• T : t° moyenne mensuelle.
• m : t° des valeurs minimales du mois le plus froid de l’année.
• M : t° des valeurs maximales du mois le plus chaud de l’année.
• M’ : t° des valeurs maximales du mois le plus froid de l’année.
• T min : t° moyenne du mois le plus frais de l’année.
• T max : t° moyenne du mois le plus chaud de l’année.
• T < 10 °C : nombre de mois dont la t° moyenne est < 10 °C.
• T < 7 °C : nombre de mois dont la t° moyenne est < 7 °C.
• NJG : nombre moyen de jours de gelées (gelée blanche par exemple) ou de gel.
• A : amplitude thermique annuelle moyenne (T max – T min).
•  A max : amplitude thermique annuelle extrême ou maximale (M – m).

 

1. LES BESOINS EN EAU DES PLANTES.

L’eau est le paramètre, avec la température, qui détermine un rendement optimal aux cultures. Sa disponibilité, en quantité suffisante et régulière tout au long de cycle végétatif de chaque culture est primordiale. En effet, ce corps joue le rôle de transporteur des éléments nutritifs (N, P, K) et des oligo éléments (Ca, Fe, Mn, Mg, etc.) que toute plante utilise pour sa croissance et son développement. Après utilisation, l’eau est rejetée sous forme de vapeur d’eau par transpiration. Principalement, l’eau douce provient des précipitations sous forme de pluie, de neige, de grêle, de grésil et de  rosée.

13.1.                   Les précipitations.

L’eau douce, dont ont besoins les végétaux, provient essentiellement. En raison de la variabilité spatio temporelle des précipitations, il est indispensable de pouvoir les évaluer au niveau d’un espace donné afin de déterminer s’il y a suffisance, excès ou déficit. Et, ainsi, pouvoir agir en conséquence particulièrement en cas d’excès ou de déficit.

Le moyen de base de cette évaluation est le pluviomètre qui permet de mesurer la hauteur d’eau tombée en un lieu (station agro météorologique), durant une averse donnée (temps).

Ces données peuvent être exploitées quotidiennement par les agriculteurs et analysées statistiquement par les spécialistes de différents domaines (hydraulique, hydrologie, hydrogéologie, travaux publics, etc.) sur de longues périodes afin d’en déterminer les fréquences d’occurrence (période de retour) et la répartition selon deux méthodes : statistique descriptive et statistique probabiliste.  

Sur le plan agricole par exemple, ces deux caractéristiques des précipitations, fréquence et intensité, des permettent de mettre en évidence deux notions :

• La notion d’année normale (moyenne), d’année sèche (insuffisante ou déficitaire) et d’année humide (excédentaire ou humide).
• La notion de pluie efficace par rapport à leur utilisation réelle par les cultures.

Le concept d’année sèche permet de déterminer si :

• Une irrigation complémentaire est nécessaire pour produire convenablement une culture ou non en un lieu donnée.
• Les pertes de production peuvent être acceptées ou tolérées ou non.

Quant au concept d’année humide, il permet de savoir si :

ü  L’irrigation reste nécessaire ou, au contraire, les précipitations sont suffisantes pour une culture donnée.

ü  Un système de drainage est  indispensable pour évacuer l’eau en excès sur un espace agricole donnée.

Enfin, le concept de pluie efficace est défini comme la frange ou la fraction ou la partie de la pluie qui est réellement interceptée par la végétation et/ou stockée dans l’épaisseur du sol explorée par les racines pour être utilisée et rejetée sous forme d’évapotranspiration (ET) par le système SOL-PLANTE vers l’ATMOSPHÈRE (cf. Fig. 11).

EAU des PRÉCIPITATIONS (NUAGES)

ÉVAPORATION DANS L’ATMOSPHÈRE

SUR LA SURFACE DU SOL

INTERCEPTION/VÉGÉTATION

Drainée vers surface du sol

Retenue et évaporée

Ruissellement de surface

Infiltration dans le sol

Stagnation sur le sol, évaporation

Rétention par le sol

Percolation ou infiltration profonde (nappes)

Utilisée/plantes

Inutile ou nuisible pour les plantes

Inutilisable/plantes

Réserve d’eau souterraine

Figure 11- LE CHEMINEMENT GLOBAL DES PRÉCIPITATIONS.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.2.                   Paramètres utiles liés aux précipitations.

Comme pour la température, l’étude des précipitations se base sur des valeurs spécifiques, comme :

• P : module pluviométrique moyen (annuel, mensuel) en mm.
• P > 100 : nombre de mois où la pluviosité est > 100 mm.
• P < 30 : nombre de mois où la pluviosité est < 30 mm.
• NJP : nombre de jours moyen de pluie (mensuel, annuel).
• Pe : module pluviométrique de la saison d’été (mm et % du module annuel).
• P max : module pluviométrique moyen le plus élevé (mensuel, annuel) en mm.
• P min : module pluviométrique moyen le plus faible (mensuel, annuel) en mm.

Toutefois, certaines études agricoles (irrigation, drainage) demandent des valeurs chronologiques plus fines comme la décade (période de 10 jours) par exemple. Période en rapport avec le temps mis en moyenne à la CR d’un sol, occupé par une culture, d’atteindre le pF, en cas d’absence de précipitations durant cette période ou, d’être en surplus (excès).

1. L’ÉVAPOTRANSPIRATION (ET).

L’évapotranspiration (ET) est un paramètre essentiel dans l’évaluation des besoins optimaux en eau pour toute culture, en une région donnée ayant un climat donné, durant une période donnée (jours, décade, mois ou année). Les méthodes d’estimation de l’ET sont basées  sur :

• La mesure la mesure de la t° de surface par télédétection.
• L’estimation à partir des bacs d’évaporation.
• La méthode gravimétrique au laboratoire.
• La mesure par tensiomètres ou sondes à neutrons.
• Les cases lysimétriques.
• Les modèles de simulation grâce au développement de l’informatique.
• Les formules statistiques ou empiriques.

Dans ce cours, nous développons  celle des formules.

1. Définitions et différentes formes d’évapotranspiration (ET).

• L’évapotranspiration (ET).

L’ET est la perte en eau par transpiration des plantes et par évaporation directe de l’eau du sol et des surfaces d’eau  libres. Elle s’évalue en mm/jour, mm/décade, mm/mois ou mm/an, comme pour les précipitations.

• L’évapotranspiration potentielle (ETP) ou de référence (ETo).

L’ETP (ou l’ETo) est définie comme la quantité d’eau évaporée d’un sol et transpirée par une culture bien alimentée en eau, couvrant bien le sol, dont le potentiel foliaire est à son optimum de croissance et dans un état sanitaire satisfaisant. Elle correspond au gazon pris comme culture de référence dans ce cas.

• L’évapotranspiration maximale (ETM).

L’ETM correspond à l’ETP pour une culture ayant atteint son maximum de croissance (densité foliaire).  En revanche, tout au long des différentes phases, un coefficient cultural (Kc) est appliqué selon le rapport :

Kc. = ETM/ETP

 

 

Par conséquent, ce Kc est variable avec :

• La variété ou l’espèce.
• La densité de végétation.
• Le stade végétatif : Kc est minimal à la phase initiale, passe par un optimum  à la phase croissance-développement (maximum de couverture végétale) et décroît à la phase maturation et s’annule quasiment à la phase récolte.
• Le climat : Kc plus élevé sous climats chauds, venteux et secs et plus faible sous climats frais, calmes et humides.
• L’évapotranspiration réelle (ETR).

C'est l'évapotranspiration d'un couvert végétal dans des conditions d’alimentation en eau réelles (précipitations). C’est-à-dire que l’eau fournie aux cultures n’est pas régulière ou continue.

ETR < ETM < ETP

Par conséquent, les plantes sont soumises à des contraintes d'ordre physique (succion du sol), chimique (concentration des solutions), biologique (régulation stomatique). D’où, une réduction de la transpiration par rapport à la valeur maximale qu'elle pourrait atteindre en l'absence de contrainte. Ainsi :

 

 

• L’ET et la pluie efficace (Pe).

La pluie efficace (Pe) est la fraction d’une pluie retenue dans la zone radiculaire et utilisée par les plantes. Elle correspond à la hauteur de la pluie tombée (H en mm), moins le ruissellement (R), moins l’évapotranspiration (ET) et moins la percolation ou infiltration profonde (I). Ce qui correspond au bilan hydrique d’un sol agricole établi généralement par le biais de case lysimétrique.

La pluie efficace ne répond que partiellement aux besoins des plantes qui sont continus dans le temps. A cause de l’excès, du déficit et de  l’irrégularité des précipitations atmosphériques.

Elle dépend du climat (pouvoir évaporant) de chaque région et est estimée par différentes formules.  

1. Formules d’estimation de l’évapotranspiration.

2.1.Formule de BLANEY ET CRIDDLE (1950).

Blaney et Criddle ont mis au point une formule empirique liant la température et les heures diurnes d’un lieu donné pour établir la formule suivante :

ETo = P (0.46 T  +  8.13)

 

 

Avec :                                           

ETo : évapotranspiration de référence (mm/j)

P : pourcentage journalier moyen des heures annuelles de lumière diurne.

T : température moyenne journalière en °C.

2.2.Formule de THORNTHWAITE (1948).

Thornthwaite, à partir d’essais sur des sols cultivés et bien approvisionnés en eau durant tout le cycle végétatif actif, élargi aux données de différents bassins versants (BV) et par un ajustement statistique aux mesures obtenues sur case lysimétrique, a établi l’équation suivante :

ETo  = 16 Nm [(10 Tm)/I] α

 

                       

Avec:                                                           

ETo : évapotranspiration de référence en mm/mois

Tm : température moyenne journalière du mois en °C,

Nm : facteur d’ajustement relatif aux heures diurnes (valeurs données dans les tables).

 

Cette formule a l’avantage de faire appel uniquement à la température (t°), le paramètre le plus accessible dans les différentes stations de mesure. Mais, elle néglige les autres facteurs climatiques et physiques importants dans le processus d’évapotranspiration.

2.3.Formule de TURC.

La formule de Turc se rapproche de la méthode du rayonnement. Elle utilise le rayonnement global (RG), la température (T), ainsi que l’humidité relative (Hr). Pour l’humidité relative (Hr). 

ü  Quand Hr > 50%, La relation est la suivante :

         ETP = 0.013 * n   (Rg + 50)

ü  Quand Hr < 50%

                       ETP =  0.013 * n   (Rg + 50)  (1+

Où :

ETP : en mm/décade.

n : exprime le nombre de jours par décade.

T : température exprimé en  °Celsius.

Rg : exprimé en calories pas c  et par jour.

2.4.Formule de PENMAN-MONTEITH FAO.

L’équation originale de Penman a été établie en 1948 sur une nappe d’eau libre. Elle combinait l’équation du bilan d’énergie et l’équation aérodynamique de transfert de la vapeur d’eau et, ainsi, donner une formulation physique au mécanisme d’évaporation.

Par la suite Monteith (1965 l’a appliquée sur un couvert végétal par). Dans ce cas, l’ensemble du rayonnement incident est absorbé par les éléments du couvert et le flux qui atteint le sol est négligé, avec comme hypothèse que les transferts aérodynamiques pour la chaleur et la vapeur d’eau sont identique et implique une distribution identique des sources et des puits de vapeur d’eau et de chaleur au sein du couvert. Cette équation a été reformulée également par la FAO.

L’équation complète est la suivante :

 

 

                                                                                                              

 

 

 

 

 

ETo : évapotranspiration de référence (mm/jour).

R_n : radiation nette à la surface de la culture (Méga Joules/m².jour^-1).

G : flux de chaleur du sol (MJ/m².jour^-1).

λ : chaleur latente de vaporisation (MJ.Kg).

e_{a -} e_d : déficit pression de vapeur (kilo. Pascal) ou (k.Pa).

Δ : Pente de la courbe de tension de vapeur saturante-température (kilo. Pascal/degré Kelvin)  (k.Pa.K^-1).

: Constante psychrométrique (k.Pa.K^-1).

ρ : masse volumique de l’air (kg.m^-3).

c_p : chaleur spécifique de l’air (MJ/kg.K^-1).

r_a : résistance aérodynamique au transfert de la vapeur d’eau (s/m).

r_e: résistance du couvert au transfert de la vapeur d’eau (s/m).

e_a : pression de vapeur saturante de l’air (k.Pa).

e_d : pression de vapeur actuelle de l’air (k.Pa).

D’autres formules ont été développées un peu partout par la suite comme la :

• Formule de Blaney-Criddle revue et corrigée par l’USDA (1962). 
• Formule de Jensen et Haise (1963).
• Formule de Priestley-Taylor (1972). 
•  Formule de Kutch (1978). 
• Formule de Hargreaves (1982).
  • Formule de Jensen-Haise modifiée  (1991).

Beaucoup de littérature existe dans ce domaine, consulter le web pour en savoir plus.

1. LA PROBLÉMATIQUE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE.

La croissance des émissions de gaz à effet de serre [dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote, de formule N₂O) et l'ozone (O₃), les CFC, etc.], liées principalement aux activités humaines, est responsable de l’augmentation constante de la température de la planète depuis quelques décennies.

Cette augmentation est la cause du changement climatique planétaire actuel. Il se manifeste sous la forme d’un réchauffement de la planète qui fait fondre les glaciers et la banquise et fait monter le niveau des mers. Ces bouleversements perturbent le climat (« il n’y a plus de saisons »), la faune et la flore, l’agriculture mais aussi la santé, l’économie et les sociétés (d’où l’apparition des « réfugiés climatiques » dans certaines régions de la terre).

Sur le plan climatique, dans certaines régions, il y a une augmentation des précipitations et leur diminution dans d’autres, une fréquence accrue des phénomènes météorologiques extrêmes (inondations, sècheresses), et  un décalage des saisons (allongement ou rétrécissement).

L’activité la plus sensible à ce changement est l’agriculture et la plus impactée parce qu’elle est extrêmement sensible à ces phénomènes extrêmes et elle a besoin de vastes espaces pour produire. Or, des températures plus élevées diminuent les rendements des cultures et accroissent, par ailleurs, les mauvaises herbes et les parasites.

Ainsi, les impacts du changement climatique sur l’agriculture comprennent :

• Les effets biologiques sur les rendements des cultures.
• Les conséquences sur la production, les prix, la consommation et la disponibilité des produits.

Par extension, le changement a une influence sur la sphère économique et sur l’adaptation des agriculteurs aux effets induits (choix des cultures, intrants, irrigation, etc.).

 

La plupart des spécialistes s’accordent aujourd’hui sur le principe de « ne pas demander  à la nature de produire comme les usines, mais, plutôt aux usines de produire comme la nature ».

UNIVERSITÉ 20 AOUT 1955, SKIKDA.

FACULTÉ DES SCIENCES.

DÉPARTEMENT D’AGRONOMIE.

MASTER 1 ‘’ Systèmes de production agro écologique’’

COURS ET TD.

MATIÈRE : AGRO MÉTÉOROLOGIE.

SOMMAIRE DU CONTENU

PRÉPARÉ par : Mr DAOUD Abdelali.

INTRODUCTION.

L’atmosphère, siège du climat terrestre, se caractérise par la variabilité spatio temporelle de ses facteurs et paramètres physiques et climatiques (composition, latitude, altitude, couverture végétale, relief, exposition, rayonnements, température, pression de l’air, pluie, humidité de l’air, vent, évaporation, etc.).

Dans le domaine l’activité agricole, en particulier, il joue un rôle primordial dans la croissance,  le développement et le rendement des cultures. Mais, il peut aussi entraîner des contraintes physiques et biologiques souvent préjudiciables à la production, à court, moyen et/ou à long terme, dans ses manifestations extrêmes. Sa connaissance devient un outil précieux pour l’organisation des interventions techniques liée à la gestion optimale d’un espace agricole.

En effet, la perspective d’une agriculture productive rentable s’appuie sur une bonne connaissance du climat réel au niveau de la parcelle, de l’exploitation et de tout espace agricole. Cette connaissance permet de définir différents états du milieu dans l’optique de situer les potentialités de production de ces espaces.

Ensuite, la prévision météorologique est un moyen supplémentaire de décider, après mesure et analyse des données agrométéorologiques, des interventions nécessaires lorsque les valeurs climatiques à court et moyen terme ne coïncident pas aux conditions optimum de croissance et développement des cultures.

Dans ce sens, les investigations à entreprendre se décomposent en deux domaines complémentaires :

• En premier, une agrométéorologie où l’exploitation des données en temps réel en permet d’aboutir, à travers des analyses plus ou moins complexes, à des informations directes sur les états du milieu (atmosphère et sol) et de la végétation en vue d’optimiser les décisions. Dans ce domaine, l’agrométéorologie est source d’informations variées, valables à court terme et utiles aux activités de conduite d’une exploitation.
• En second, une agro climatologie qui se fonde sur une analyse des fichiers de la banque de données climatiques enregistrées sur une longue période. Son étude s’appuie sur leur analyse probabiliste et permet de mieux apprécier les potentialités de production d’un milieu face à une culture ou à un système de culture donnés et l’évolution des conditions qui risquent d’intervenir sur cette production jusqu’à la récolte.

Ces deux aspects de la météorologie agricole offrent la perspective d’une meilleure gestion des interventions agricoles et un moyen d’optimalisation de la production par :

• L’OBSERVATION de l'atmosphère grâce à un réseau de stations de mesures en surface des différents paramètres climatiques utiles pour l’activité agricole.
• La COMPRÉHENSION de la dynamique globale, les perturbations, les phénomènes météorologiques et la prévision des différentes caractéristiques. 
• Le RAISONNEMENT des paramètres agrométéorologiques, de la stratégie à court, moyen et long terme, d’éluder les risques climatiques agricoles, de prévenir les risques phytosanitaires, de planifier le suivi des cultures et d’assurer l'accès à l'information agrométéorologiques.

L’objectif étant  la mise en place d’un nombre appropriés de stations agrométéorologiques dotées des outils nécessaires à une gestion des données et des informations climatiques, d’en prévoir les conséquences, de maîtriser les interventions agricoles lorsque les conditions climatiques les imposent.

1. CHAMP de la BIOCLIMATOLOGIE.

Elle comporte deux disciplines interdépendantes :

• La climatologie : science ou étude du climat conçu comme l’ensemble des états de l’atmosphère en un lieu donné sur une période assez longue (30 ans minimum)
• La biogéographie : étude de la répartition des êtres vivants (animaux et végétation) et de leurs communautés à la surface du globe.

Le moteur du climat de la Terre est le rayonnement solaire qui se caractérise par la variabilité de son intensité et de sa durée pendant la journée (lever-zénith-coucher) et tout au long de l’année,  par l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre autour d’elle-même (jour et nuit) et sa rotation autour du soleil (saisons).

D’autres éléments influent sur la variabilité du climat sur le globe terrestre : la latitude, l’altitude, la couverture végétale, les étendues d’eau (océans, mers), la continentalité ou la proximité des étendues d’eau (lacs, barrages, etc.), les courants marins (chauds et froids) et l’exposition au rayonnement solaire.

La combinaison de ces influences détermine des tendances climatiques au niveau terrestre  allant de l’échelle planétaire (la circulation générale atmosphérique) à la région (macro climat), à la station topographique (topo climat), à la parcelle, le couvert végétal, la plante ou la feuille (micro climat).

 

 

 

La réunion, l’association ou la combinaison des éléments climatiques et biogéographiques est la base de la bioclimatologie.                                                                  BIOCLIMATOLOGIE     ÉTUDE DU CLIMAT EN TANT QU’ENSEMBLE DES ÉTATS DE L’ATMOSPHÈRE EN UN LIEU DONNÉ (30 ANS SELON OMM).                   RÉACTION DES VÉGÉTAUX VIS-A-VIS DU CLIMAT. ÉTUDE DE LA RÉPARTITION DES ËTRES VIVANTS (ANIMAUX ET VÉGÉTATION) ET COMMUNAUTÉS A LA SURFACE DU GLOBE. Facteurs Paramètres Paramètres Facteurs Cosmiques .Astronomie .Rayonnement .Latitude Géographiques .Terres/Mers .Courants marins .Altitude .Reliefs .Végétation .Ensoleillement . Nébulosité .Température .Humidité air .Pression .Vents .Neige .Grêle .Grésil .Rosée .Gel et gelée     . Répartition des espaces . Organisation des communautés végétales     Biotiques Abiotiques .Relief .Eléments climats Anthropiques

BIOGÉOGRAPHIE

CLIMATOLOGIE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE : SIÈGE DU CLIMAT.
2. L’atmosphère.

L’atmosphère se subdivise en quatre couches ou strate : la troposphère, la stratosphère, la thermosphère et l’exosphère.

La troposphère est la couche de l'atmosphère terrestre située jusqu'à une altitude d'environ 10 km de la surface du globe. Elle représente environ 80 % de la masse totale de l'atmosphère. La plupart des phénomènes météorologiques s’y trouvent.

Elle se caractérise par une décroissance de la température avec l’altitude ou gradient thermique vertical. Cette décroissance résulte d’une croissance adiabatique de la pression.

Il est à rappeler que :

• Le gradient adiabatique de l’air sec est de l’ordre de 1° C par 100 m d’altitude,
• Le gradient adiabatique de l’air humide est de l’ordre de 0,5°C par 100 m d’altitude.
• L’isotherme 0 °C moyen se situe à 2000 m d’altitude.

Remarque : Adiabatique : sans échange de chaleur avec l’extérieur.

C'est dans cette couche que, sous l’effet de l’énergie solaire, l’eau évapotranspirée à partir de la surface, s’accumule en une masse importante de vapeur d'eau, se condense  en raison de la diminution de la t° et génère des masses nuageuses.

Dans la troposphère, la composition de l’air est la suivante :

• Azote (N₂) 78% ;
• Oxygène (O₂) 21% ;
• Argon (Ar) 0,9% ;
• Gaz carbonique (CO₂) 0,04 % ;
• Gaz rares 0,07%.

Au fur et à mesure que l’altitude augmente, ces masses  gazeuses diminuent. La quantité d’oxygène en altitude, par exemple, se raréfie.

Vient ensuite la stratosphère où, à 20-30 km d’altitude, se trouve la couche d’ozone qui empêche les rayonnements UV d’atteindre la surface terrestre. Au-dessus de la stratosphère, il y a la thermosphère qui renferme l’ionosphère où les particules chimiques sont chargées. Enfin, l’exosphère est considérée comme la conche transitoire avant le vide sidéral.

1. Les météores.

En géophysique, un météore est tout phénomène, perceptible dans l'atmosphère ou à la surface du globe, qui se manifeste sous forme solide (poussière, neige, grêle, glace) aqueuse (nuage, pluie), gazeuse (vapeur d’eau de l’air), électrique ou optique (rayonnement, éclair),  et aériens (vents). 

L'intérêt de ces météores est multiple, la plupart forment l’ensemble des éléments constitutifs du « temps » qu’ils font et défont (« beau temps » ou « mauvais temps »).

Leur étude a permis de mieux connaître les propriétés de l'atmosphère, comme ses couches supérieures et les phénomènes physiques comme l'électricité ou la lumière.

Leur mesure et leur interprétation sont possibles grâce à ma météorologie et ses applications, comme la climatologie, la bioclimatologie ou l’agrométéorologie.

1. Les nuages.

Les nuages constituent une énorme masse d’eau condensée, qui se forment exclusivement au niveau de la troposphère et d’où proviennent les précipitations. Il y a 04 types de nuages :

      Les NIMBUS (Nb) : de basse altitude, sombres.

      Les CUMULUS (Cu) : à développement vertical important, clairs blanchâtres. 

      Les STRATUS (St) : à moyenne altitude sous forme de strates couvrant partiellement ou totalement le ciel (voile), clairs  à gris clair.

      Les CIRRUS  (Ci) : les plus hauts en altitude, blanc clair, de forme cotonneuse.

Toutefois, des combinaisons entre ces différents nuages peuvent se produire des :

• Nimbo-Cumulus (Nb. Cu).
• Altocumulus (A. Cu).
• Cumulo-nimbus (Cu. Nb).
• Nimbo-stratus (Nb. St).
• Strato-cumulus (St. Cu)
• Alto-stratus (A. St).
• Cirro-cumulus (Ci. Cu).
• Cirro-stratus (Ci. St).

L’Alto (A) correspond à une formation nuageuse au niveau moyen de la troposphère.

Les nuages qui donnent des précipitations sont les Nimbus et les Cumulus et les combinaisons avec ces nuages sauf (Ci. Cu).

1. Définition et évolution d’une perturbation atmosphérique.

L'expression « perturbation atmosphérique » exprime la naissance de phénomènes météorologiques engendrant une dégradation du temps au cours de l'évolution d'une masse d’air dite  «  cyclone » ou « dépression », pouvant aller parfois jusqu'à générer des tempêtes . A nos latitudes, elle s'applique dans l’ensemble système dépressionnaire structuré par un front chaud  et un front froid jusqu’à l’occlusion et la disparition de la perturbation. Elle peut désigner une zone nuageuse isolée orageuse dite « localisée » (cf. schémas ci-dessous).

 

 

 

Image par satellite d’une perturbation atmosphérique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Représentation schématique en plan d’une perturbation atmosphérique frontale

Représentation de la perturbation en coupe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. LE RAYONNEMENT SOLAIRE ET LE SYSTÈME « ATMOSPHÈRE-TERRE ».

La caractéristique principale du climat est sa variabilité dans le temps et l’espace. Elle est due à la rotation de la Terre autour du soleil et autour d’elle-même et en raison de l’inclinaison de son axe de rotation qui déterminent des saisons. En fonction de sa position ces saisons sont inversées dans chaque hémisphère (Nord, Sud).

Le soleil est le moteur énergétique du système formé par l’atmosphère et la surface terrestre. Ce système est ouvert sur le plan du rayonnement solaire dans la mesure des échanges d’énergie sont continus.

Globalement, la Terre reçoit des rayonnements solaires sous forme d’ondes électromagnétiques de courtes longueurs d’onde (CO) et émet des rayonnements de longues longueurs (GO). L’atmosphère par sa composition joue un rôle important car elle détermine les conditions de vie sur Terre par :

• L’absorption des UV néfastes.
• L’absorption des rayonnements GO responsables de l’effet de serre atmosphérique favorable à la vie sur Terre.

Le bilan radiatif permet de donner le rayonnement net ou l’énergie disponible sur Terre qui peut être transformée sous forme :

• Chimique : photosynthèse.
• Chaleur sensible fournie par la surface terrestre (océans, mers, continents) et l’air.
• Chaleur latente sous forme d’évaporation d’eau disponible.

1. INTERACTION DES RAYONNEMENTS AVEC LES PLANTES.
   1. Propriétés optiques des plantes et des couverts végétaux.

Les propriétés optiques sont définies comme les capacités des couverts végétaux à exploiter les différents rayonnements énergétiques. Ces propriétés dépendent à la fois la topographie des espaces couverts, de l’arrangement spatial des couverts et du sol sur lesquels ils se développent.

1. Facteurs qui affectent les propriétés optiques des feuilles.

Ils sont au nombre de cinq :

• La structure anatomique des feuilles : nombre d’assises cellulaires, dimension des cellules et épaisseur du parenchyme lacuneux
• L’âge des feuilles : différence au stade jeune et au stade de sénescence mais stabilité des propriétés en dehors de ces stades.
• La teneur en eau des feuilles : une diminution de la teneur en eau fait augmenter sa réflectance.
• Les déficiences ou carences minérales.
• Les attaques parasitaires : modification de la pigmentation des feuilles, nécroses, apport d’autres pigments, modification des échanges hydriques.

1. Utilisation du rayonnement photosynthétique actif ou PAR.

3.1.Le PAR.

Le climat lumineux est important dans le processus de croissance et de développement des plantes. Toutefois, son efficacité correspond à la fraction de la lumière visible des courtes longueurs d’onde (0.38 - 0.71 μm). C’est ce rayonnement  qui constitue le PAR (Photosynthetically Active Radiation).

3.2.Relation entre éclairement et photosynthèse.

A l’obscurité (la nuit), la plante respire et consomme une certaine quantité de glucides stockés durant la journée.

Au lever du jour la photosynthèse a une valeur négative.

Au cours de la journée, lorsque l’éclairement atteint, au fur et à mesure,  une valeur Ec telle que la photosynthèse devient positive. Ec constitue le point de compensation à partir duquel le flux de CO₂ absorbé par la photosynthèse est égal à celui dégagé par la respiration. Par la suite, la plante stocke le surplus et l’utilise pour sa croissance et son entretien.

1. Utilisation du PAR à l’échelle du couvert végétal.

La fraction d’Eg exploitée par la photosynthèse est très faible (1 % pour l’ensemble du cycle végétatif et 2 à 3 % durant la croissance de la culture).

Figure 08 - FRACTIONNEMENT DE Eg ET FRACTION DU PAR.

Eg (w/m²)

800

                                                                                                                     Fraction réfléchie                                

 

600                                                                                              

                                                                                                                    Absorption par le sol                                                                                                                                                                                                 

 

400

                                                                                                                     Chaleur par échanges

                                                                                                                     Thermiques + évaporation

200

                                                                                               

                                                                                                                          Photosynthèse

                                 6                   8                   10                   12                     Heures

1. NOTION DE BIOCLIMAT ET DE TOPOCLIMAT.

Le rôle du relief est essentiel sur le plan de la distribution bioclimatique de l’espace. En effet, la densité et la diversité  de la végétation  dépend de(s) :

• L’exposition ou de l’orientation des versants montagneux aux rayonnements solaires (ubac et adret).
• Gradients altitudinal (étagement de la végétation).
• La différence de pluviosité liée à l’exposition aux vents pluvieux (versants au vent, versants sous le vent).
• L’éloignement ou le rapprochement de la mer engendre + ou -- des précipitations et + et – d’humidité de l’air.

Aussi, l’influence du relief et la distance par rapport à la mer est, en général, bien marquée sur le plan de la pluviosité. Le relief agit par son altitude,  son exposition et sa situation face aux vents pluvieux.

Cette situation détermine un ensemble de paramètres climatiques différents selon l’altitude : la pression, le rayonnement, température diminue de 5 °C en moyenne tous les 1000 m, les précipitations augmentent, l’humidité de l’air est plus faible (air sec), l’évaporation plus intense en temps clair, la neige fréquente et plus abondante par rapport aux plaines, le brouillard plus fréquent, etc.

Pour résumer le/la :

• Lumière : la raréfaction de l’air en altitude rend la lumière plus intense et les UV en plus grande quantité.
• Température : la température a tendance à diminuer au fur et à mesure que l’altitude augmente.
• Vent : le vent devient plus fort en altitude. En particulier si la montagne est haute et isolée
• Humidité : l’air devient plus sec en altitude et l’évaporation s’accroît  par ciel dégagé. En revanche, la nébulosité, la pluviométrie et l’enneigement sont plus accentués qu’à basse altitude.
• Abaissement des températures et enneigement : la réduction de la période de végétation (repos végétatif plus long) est une des conséquences.

Avec l’altitude, la forêt cède progressivement la place aux arbustes, buissons, landes et pâturages d’altitude. Et ce, jusqu’à une limite où la végétation ne peut plus s’installer.

 

1. CLIMATS ET PRINCIPAUX BIOMES TERRESTRES.

Sur la base de la répartition des terres, des océans et des mers, de la circulation générale atmosphérique, de la latitude,  de l’altitude, de la disposition des reliefs terrestre et de leurs orientations, des caractéristiques des surfaces terrestres (présence ou absence de couvertures végétales en particulier), la planète comporte, à grandes échelles, les climats suivants :

Équatorial - Tropical – Mousson – Méditerranéen – Océanique – Chinois - Aride- Continental – Montagnard - Polaire.

Chacun de ces climats a permis le développement de différents biomes comme :

• Inlandsis (vaste glacier des hautes latitudes, Antarctique et Groenland, masquant le relief sous-jacent) et
• Déserts polaires (Nord Canada et Sibérie).
• Toundra (formations végétales discontinues dans les régions de climat froid, formées de peu de graminées, de mousses, de lichens et quelques arbres naine comme les bouleaux).
• Taïga  (forêts de conifères qui longe le nord de l’Eurasie, au sud de la toundra, et Amérique du nord, USA et Canada).
• Forêts de feuillus à feuilles caduques tempérées.
• Prairies  (Usa, Canada, Pampa en Argentine.
• Forêts subtropicales à feuilles persistantes.
• Forêts méditerranéennes à feuilles persistantes.
• Forêts des moussons  (Pakistan, Inde, Bengladesh ou péninsule indo chinoise).
• Déserts et broussailles xérophytes (Nord Sahara, désert de Gobi, Mongolie).
• Steppe aride (Afghanistan, Pakistan)
• Steppe semi aride (steppe alfatière du sud algérien).
• Déserts arides (Sahara. Ténéré, Namibie, désert d’Australie)
• Savanes et forêts claires (Afrique tropicale).
• Forêts tropicales à feuilles caduques.
• Forêts à feuilles persistantes tropicales (Amazonie).
• Toundra alpine (Cordillère des Andes, désert de Gobi).
• Forêts de montagnes (Appalaches, Himalaya, Alpes).

 

 

 

 

1. MÉTÉOROLOGIE ET AGROMÉTÉOROLOGIE.
2. Définitions.

La météorologie, en tant que science de l'atmosphère, comprend l'étude du temps et du climat sous forme de combinaisons des facteurs et des paramètres climatiques (météores) réalisées dans l'atmosphère.

Le temps est l'ensemble des valeurs qui, à un moment donné et en un lieu déterminé, caractérisent l'état atmosphérique.

Quant au climat, c’est un ensemble constitué par la série des états de l'atmosphère au-dessus d'un lieu dans leur succession habituelle.

Mais, sur une longue période (30 années au moins, selon l’OMM), le climat représente l’ensemble des tendances stables résultant de conditions permanentes.

1. Histoire de la météorologie.

La météorologie est aussi ancienne que l'agriculture. L'homme observe le temps depuis qu’il a commencé à cultiver la terre. Cependant, la météorologie moderne actuelle a pris une autre dimension dans la mesure où elle permet d’observer, de mesurer, d’enregistrer, de transmettre, de traiter, d’exploiter et de prévoir le temps à tout moment et en tout lieu donné. Grâce, en particulier, à la numérisation des appareils de mesure et à l’internet.

Ainsi, elle permet d'appréhender de façon objective et réaliste l'impact des différents éléments du temps sur l'agriculture par la combinaison des observations météorologiques et agricoles par le biais de l'agrométéorologie.

Les observations agrométéorologiques sont de deux types, celles liées au milieu physique et celles de caractère biologique.

1.  Observations agrométéorologiques.

Les observations météorologiques portant sur les éléments physiques liées à l’atmosphère et au sol comportent :

ü  La température de l'air.

ü  Les températures extrêmes (mini, maxi).

ü  La température du sol à des profondeurs de 5, 10, 20, 50 et 100 cm ainsi que d'autres profondeurs pour des observations faites à des fins spéciales ou dans une région forestière.

ü  Les précipitations (hauteur, volume, quantité, intensité et durée).

ü  L’évaporation par bac.

ü  L’insolation et le rayonnement solaire global.

ü  La direction et la vitesse du vent.

ü  L’humidité du sol (contenu en eau volumétrique) à différentes profondeurs.

ü  L’humidité relative de l'air.

ü  Les éléments du bilan hydrique: grêle, rosée, brouillard, évaporation sol nu, transpiration des plantes cultivées, interception des précipitations, ruissellement, drainage et niveau de la nappe phréatique.

Il y a lieu d’ajouter à ces éléments physiques, les conditions météorologiques pouvant porter préjudice aux cultures tels le gel, la gelée blanche, la grêle, la sécheresse, les inondations, les coups de vent et les vents extrêmement chauds et secs, les dégâts causés par les tempêtes de sable et de poussière ainsi que les incendies de forêt ou de maquis.

Ces observations des éléments physiques de l’atmosphère forment une banque de données utiles pour :

• Evaluer les productions agricoles et sylvicoles de façon effective ou potentielle et d'estimer les dégâts causés ou favorisés par l'environnement aux produits agricoles
  • Etudier les différents aspects des climats locaux et régionaux et les causes de leurs changements intéressant l'agrométéorologie.
  • Concevoir des modifications du climat réalisables par une intervention humaine au niveau des opérations agricole et sylvicole (semis, récolte, plantation, coupe, emploi de biocides et herbicides, etc.) de l'élevage et des méthodes de conservation des produits.
  • Définir des paramètres agronomiques importants dans la planification des opérations agricoles (début et fin de saison, longueur de saison et séquence de périodes sèches).

4.       Observations de caractères biologiques.

Dans l’ensemble, les observations à caractères biologiques sont liées à l'état des cultures et des plantes et sont relatives à :

      La phénologie: identification des différents stades phénologiques de la plante. Par exemple; levée, tallage, élongation des tiges, épiaison-floraison, maturité, pour une céréale par exemple ou pour toute espèce d’arbre fruitier.

      La croissance des plantes utile à l'établissement des relations bioclimatiques.

      Rendements qualitatif et quantitatif des plantes.

      L’état sanitaire des plantes : apparition des parasites et maladies et les dommages qu'ils causent.

      La densité des semis.

      Au suivi des caractéristiques propres à la plante: longueur et diamètre des tiges, épis, fibres, composition chimique de la récolte, etc.

      Aux dommages causés par les tempêtes de poussière et ou de sable sur les cultures et les incendies de forêts, de maquis, de garrigues ou couverts végétales naturels destinés aux pâturages.

De telles observations permettent une évaluation simultanée des effets enregistrés sur les cultures, vergers, serres agricoles ou tout équipement.

Néanmoins, pour l’obtention de résultats fiables, ces observations sont de nature phénologiques et photométriques (rayonnement solaire) ou les deux à la fois.

Ainsi, la phénologie ouvre la voie à l’évaluation des relations possibles entre le milieu physique et le développement des plantes et la photométrie sert à établir un rapport entre le milieu physique et les variations de la biomasse des plantes tout le long de leurs cycles végétatifs.

5.       Observations agrométéorologiques liées à la gestion des sols.

Le sol est un réservoir pour l'eau pour les besoins des plantes (croissance et développement). Elle provient des précipitations dont le caractère aléatoire oblige à bien l’observer pour les quantifier dans l’optique d’une bonne gestion de l’eau agricole (irrigation) et de préservation  des sols agricoles (inondation, drainage, érosion).

La quantification des précipitations et la gestion de l’eau dépend de la pluviométrie, paramètre important dans la gestion et la conservation des sols car elle constitue souvent un facteur de dégradation de la structure du sol. Pour cela, l'étude de leurs caractéristiques est essentielle, notamment :

• Leur hauteur est importante dans le cadre de la détermination du nombre de jours de travail dans la mesure où le sol ne peut être labouré de façon satisfaisante que quand il est humide et conditionne aussi les activités de labour et de semis.
  • Leur variabilité pour déterminer leur distribution et leur répartition spatio temporelle.
  • Leur intensité, leur durée et leur fréquence, en particulier les plus intenses (courtes et volumineuses) constituent le facteur de dégradation des sols le plus important par leur effet « splash » : arrachage des particules du sol et désagrégement par effet cinétique des gouttes de pluie. Avec comme conséquences le Les pluies intenses le phénomène de battance, la diminution  de l’infiltration, l’accroissement du ruissellement et l’accélération de l’érosion hydrique des sols.

1.  L’action du vent.

Le vent est un important facteur de dégradation des sols. En particulier en zones aride et semi arides où l'absence quasi-totale d’un couvert végétal, la faiblesse des précipitations et la nature des particules du sol et les actions anthropique (surpâturage, mises en culture inadéquate, etc.), accélèrent le phénomène de désertification en rendant incultes de vastes surfaces de terre.

7.       Les échelles d'observation.

Les stations météorologiques et agrométéorologiques d'observation sont des lieux où les éléments météorologiques sont mesurés (stations classiques) et/ou évalués (stations automatiques) les éléments météorologiques. Il est à signaler que les stations classiques sont de plus en plus abandonnées au profit des stations automatiques.

Les observations peuvent s'effectuer à différentes échelles selon les besoins et les objectifs visés par leur utilisation. Dans l’ensemble, trois échelles d’observation existent :

• Echelle macro climatique : les observations à cette échelle sont menées sur l'ensemble d'une région. Elles nécessitent un réseau de stations d'observations fournissant des données régulières et permanentes (stations synoptiques) afin de caractériser le temps présent, étudier le temps passé et prévoir les scénarios futurs de son évolution.
  • Echelle topo climatique : elle concerne des zones moins vastes où les paramètres climatiques mesurés sont relativement homogènes en tout point (plaines, vallées, versant, sommet, terrasses, etc.). Cette échelle est favorable à la planification et au suivi des activités agricoles sur le plan de la production agricole.
  • Echelle micro climatique (parcelle agricole, végétal, organe végétal) : elle permet de mener  des études plus fines conduites à ces niveaux afin de mieux définir les relations et interactions entre les éléments physiques et biologiques d’un milieu.

VIII.    CHOIX DU SITE D'UNE STATION DE MESURE ET RÉSEAUX D'OBSERVATION.

1.      Choix du site.

Un site doit être représentatif des conditions climatiques, édaphiques et culturales de la zone observée afin de permettre d’évaluer correctement l'influence des variables météorologiques sur cet environnement.

2.      Emplacement de la station.

Il doit être assez plat, suffisamment dégagé pour permettre une libre circulation de l'air, éloigné des constructions et accessible aisément.

Comme déjà mentionné, une station agrométéorologique doit se trouver en un lieu assez représentatif des conditions agricoles et naturelles de la région à étudier. De préférence, elle est nécessaire au niveau de :

ü  Station expérimentale ou dans un institut de recherche.

ü  Un institut agronomique ou un établissement analogue.

ü  Un espace revêtant une importance pour l'agriculture effective ou potentielle.

ü  Un espace forestier.

ü  Un parc national ou site classé.

ü  Une structure administrative ou technique.

ü  Aéroport.

ü  Port.

La station doit normalement être gazonnée mais si les conditions climatiques et édaphiques ne le permettent pas, le sol doit rester, si possible, recouvert d’un tapis naturel commun à la région. Le couvert végétal doit rester court et indemne de mauvaises herbes.

Eviter, en particulier, de cimenter, asphalter ou empierrer le site.

Enfin, elle doit être placée à une distance au moins égale à 8 à 10 fois la hauteur des obstacles tels que les arbres, bâtiments, et buissons proches du site. Ces derniers ne doivent pas obstruer, ni créer de l'ombre durant la journée. Hormis, au moment du lever ou du coucher du soleil.

Pour son identification, chaque station doit comporter les renseignements suivants :

Nom :

Latitude :

Longitude :

Altitude :

Type de station: météorologique et/ou agrométéorologique

Date de création :

Nom de la structure dont dépend la station :

Nature du relief :

Caractéristiques des sols :  

Principales cultures :

1. Utilités d’un réseau de stations de mesures.

Les stations sont réparties à travers l’espace en un réseau selon les normes de densité d’exploitation (météorologie, agriculture, navigation aérienne ou maritime, etc.) de manière à être correctement représentatif.

Dans le domaine agricole, les objectifs visés par un réseau agrométéorologique de station de mesures sont définis selon quatre priorités : 

      Amélioration de la collecte et de l’utilisation des données (météorologiques, climatologiques, agro météorologique et celles sur les ravageurs et les maladies) qui demande :

• Une mise en commun les données émanant du réseau.
• Une modernisation des réseaux de surveillance et de collecte des données, l’archivage et la gestion systématiques des données.
• Une utilisation des produits d’information modernes et une mise en œuvre des prévisions à l’échelon national. 
• Une amélioration des rapports statistiques sur les rendements, la production et la répartition et sur d’autres types de données (notamment les ravageurs et les maladies).

La finalité étant de permettre l’augmentation des rendements et la réduction des risques liés au climat par des observations de qualité, une collecte et des échanges de données socioéconomiques afin de permettre de planifier les variations du climat, les phénomènes climatiques extrêmes et les changements climatiques, et de s'y adapter.

      Augmentation de la productivité à l’échelle de l’exploitation et réduction des risques.

      Renforcement des services climatologiques et agricoles par l’assurance, l’octroi des crédits, la surveillance des cultures et la prévision des performances. En les adaptant aux différents besoins : services météorologiques, hydrologiques, recherche et  vulgarisation en agronomie.

       Renforcement des capacités des agriculteurs et des institutions par une meilleure communication entre le secteur du climat et celui de l’agriculture afin de garantir la sécurité alimentaire.

1. ÉTUDE ET REPRÉSENTATION DU CLIMAT.

La représentation du climat se base sur l’étude statistique de manière synthétique des variables météorologiques mesurées sur de longues périodes (30 ans minimum selon l’OMM) afin de le caractériser et le classer selon différentes approches et méthodes. Les plus connues sont la caractérisation par le calcul des indices climatiques et le classement du climat par la méthode de Köppen. De telles études sont effectuées essentiellement par le biais des :

• Précipitations.
• Températures (moyennes, minimales, maximales).

Ces deux paramètres étant les plus influant dans la croissance et le développement des végétaux particulièrement.

La classification de Köppen est consultable facilement sur le Web. Quant aux indices climatiques, ils permettent de caractériser qualitativement soit de manière globale  ou synthétique le climat d’une région donnée. Comme par exemple la région méditerranéenne par exemple. Les plus usités sont :

ü 

ƩP (6mois les plus chauds)                           P   (P moy/an en mm) IA  = ------------------------------     et   IM  = ---------           ƩP (6mois les plus froids)                             T   (t° moy/an en °C)

Les indices pluviométriques globaux (I_A d’Angot, I_M de Moral).

 

 

ü  L’indice d’aridité de De Martonne (I_DM).

P               (P moy/an en mm) IDM  = ------------             T + 10         (t° moy/an en ° C)

Cet indice permet de caractériser le pouvoir évaporant de l’air à partir de P et T  et de classer le climat d’une région. Il s’adapte bien au climat méditerranéen.

 

 

 

De Martonne propose la classification du climat en fonction de la valeur de l’I_DM obtenue en cinq (05) classes :

VALEURS DE L’IDM	TYPE DE CLIMAT
0 < IDM < 5	HYPER ARIDE
5 < IDM < 10	ARIDE
10 < IDM < 20	SEMI ARIDE
20 < IDM < 30	SUB HUMIDE
30 < IDM < 55	HUMIDE

ü  L’indice xérothermique ou  diagramme ombrothermique de Bagnouls et Gaussen.

 Cet indice prend en compte les moyennes mensuelles des précipitations (P en mm) et celles température (T en °C) et donne une expression relative de la sécheresse estivale en durée et en intensité. Cet indice est estimé de deux manières :

• Par le diagramme ombrothermique.

L’estimation approximative du nombre de jours « secs » au cours des « mois secs » de l’année est possible par la confection du diagramme ombrothermique de Gaussen avec comme hypothèses : un mois est sec quand P < 2T et dans ce cas les pertes sous forme d’évapotranspiration sont > aux apports pluviométriques et quand P > 2T, le mois est considéré comme humide. Pour sa construction l’échelle des T =  ½ P (voir diagramme ci-dessous).

EXEMPLE DE DIAGRAMME OMBROTHERMIQUE D’UNE STATION

MOIS

Période aride

Période humide

 

• Par l’estimation du nombre de jours secs.

Ce nombre de jours est estimé selon deux méthodes :

• Soit par l’estimation de la durée de la période sèche directement sur le diagramme ombrothermique. 
• Soit, si les données sont disponibles, en prenant en compte les jours « sec » sans précipitations avec une humidité relative de l’air (Hr) < 40 %.

Dans le cas où  40 % < Hr < 100 %,  un coefficient de correction ou de pondération est appliqué pour atténuer l’effet de  Hr.

Hr	Coef. correction
< 40 %	1
40 % < Hr < 60	0,9
60 % < Hr < 80	0,8
80 % < Hr < 100	0,7

Ce nombre de jours sec permet de classer le climat de la station en se référant au tableau ci-dessous :

VALEURS de x	TYPES DE CLIMAT
x > 300	Désertique
200 < x < 300	Sub désertique
150 < x < 200	Xéro-thermo-méditerranéen
100 < x < 150	Thermo-méditerranéen
40 < x < 100	Méso-méditerranéen
0 < x < 40	Sub méditerranéen

 

ü  Quotient pluviométrique d’Emberger.

Le Climagramme élaboré par Emberger est un abaque comportant en ordonnées les valeurs du quotient pluviométrique d'Emberger (Q), et en abscisses les valeurs de la température moyenne minimum de la saison froide (T °C). Le quotient peut être déterminé selon trois versions :

• Le quotient initial d'Emberger défini par la formule suivante :

100 P Q    =   ----------------------------------------                      (M + m)           2  x  --------------   x  (M – m)                          2

 

 

 

 

 

 

Avec :

• Q : quotient pluviométrique d'Emberger
• M : moyenne des maxima (températures maximales journalières) du mois le plus chaud, en °C
•  m : moyenne des minima (températures minimales journalières) du mois le plus frais, en °C.
• P : cumul pluviométrique annuel, en mm
  • Le quotient d'Emberger modifié est défini par la formule:

Q2 = 2000P/ M2 - m2{\displaystyle Q_{2}={\frac {2000\,P}{M^{2}-m^{2}}}}

  

 

Avec :

• Q₂ : quotient pluviométrique modifié d'Emberger.
• M : moyenne des maxima (températures maximales journalières) du mois le plus chaud, en ° K.
• m : moyenne des minima (températures minimales journalières) du mois le plus frais, en ° K.
• P : cumul pluviométrique annuel, en mm.
  • Le quotient d’Emberger modifié par Stewart défini par la relation :

3,43 P Q2  =  --------------     M - m

 

 

 

 

 

• Mais avec M et m en ° C et P : cumul pluviométrique annuel, en mm.

Le résultat obtenu par ce quotient permet de caractériser le climat de la station étudiée grâce à l’abaque ou Climagramme ci-dessous (plusieurs variantes existent) avec Djelfa qui se situe en climat semi aride :

ü  L’indice CA de Turc.

Turc a cherché par cet indice à relier les productions annuelles de la matière sèche des cultures fourragères aux données climatiques avec son indice CA :

CA = HT. Fs

 

 

HT  = Ft. Fh

Où HT est le facteur héliométrique lié à l’ensoleillement et la température et Fs le facteur de sècheresse.

Avec :

 

Où Ft est le facteur thermique et Fh le facteur solaire

ü     Les études agro climatiques orientées sur les capacités de production agricoles d’unes région.

Ces indices demandent de nombreuses données et sont plus complexe. Par exemple celui de Papadakis permet l’estimation de la production végétale d’une région en prenant en compte quasiment l’ensemble des paramètres climatiques (t° max et t° min, précipitations, réserve en eau du sol, évapotranspiration, durée du jour)

ü  Les sommes de température et leurs influences sur le développement des cultures et plantes.

Cette méthode, simple à appliquer, permet d’apprécier durant le cycle végétatif d’une culture donnée l’état de sa croissance et de son développement en rapport aux normes de référence. Toutefois, seule, elle reste approximative et doit être complétées en lui intégrant d’autres paramètres comme l’eau, la durée d’ensoleillement, les intrants, les traitements phytosanitaire, etc.).

1. INSTRUMENTATION.
   1. Paramètres météorologiques fondamentaux mesurés.

La précision du climat à un moment donné, en un lieu donné (station météorologique de mesure) nécessite la mesure des paramètres fondamentaux suivants :

      Un (01) en tant que moteur du climat : le rayonnement solaire (intensité et durée) et son absorption par l’atmosphère et le sol (bilan énergétique).

      Trois (03) liés à la thermodynamique de l’air : température (mini, maxi, instantanée ou ambiante), humidité de l’air, pression atmosphérique (masses d’air).

      Deux (02) liés à la dynamique de l’air : direction du vent (rose des vents), vitesse du vent (mouvement ou déplacement de l’air).

      Un (01) lié à la couverture nuageuse : nébulosité (couverture, nuageuse de types de nuages, brouillard, brume), précipitations (pluie, neige, grêle, grésil, rosée, hauteur, durée, intensité).

1. Les principaux appareils de mesures ou capteurs.

2.1.Mesure du rayonnement.

Deux caractéristiques du rayonnement solaire sont mesurées, son intensité et sa durée par :

      Le pyradiomètre ou le pyranomètre : mesure l’intensité de la radiation solaire sur une surface horizontale.

      L’héliographe : mesure la durée de l’ensoleillement.

2.2.Mesure de la pression.

La mesure de la pression permet de pouvoir distinguer le type de masses d’air qui circulent et qui sont de deux types :

• Les masses d’air de basse pression dite « cyclone » ou « dépression » dont la valeur est < 1013 millibars (mb). Ces masses d’air peuvent engendrer cause les perturbations atmosphériques  et les précipitations.
• Les masses d’air de haute pression dite « anticyclone » dont la valeur est > 1013 millibars (mb). Ces masses d’air déterminent le « beau temps » dans l’ensemble.

Le suivi des mesures simultanées de la pression en différents points (dites « stations synoptiques ») à l’échelle d’un espace donné (la Méditerranée occidentale par exemple) permet de suivre l’évolution de ces masses d’air et de d’effectuer des prévisions météorologiques.

Aujourd’hui, avec le développement d’autres moyens de mesure comme les satellites, les radars, la  vitesse d’enregistrement et de transmissions des données et la modélisation, il est possible aujourd’hui de prévoir le temps sur plusieurs jours avec des marges d’erreurs acceptables.

2.3.Baromètres (Fig. 10).

Le plus simple et le plus connu des appareils de mesure de la pression est le baromètre à mercure de Torricelli), basé sur la variation d’une colonne de mercure sous l’effet de la pression de l’air suivant la relation :

Δp = ρg Δh

Avec :

Δp : variation de la pression.

Ρ : masse volumique du mercure.

g : accélération de la pesanteur.

Δh : variation de la hauteur du mercure.

Δh

Δp

Figure 10- PRINCIPE DU BAROMÈTRE A MERCURE.

Il existe d’autres types comme le baromètre anéroïdes, à cadran et les barographes (enregistreurs).

2.4.Mesure de la température  de l’air et du sol.

Chaque station est équipée de trois types de thermomètre :

• Thermomètre ordinaire : mesurent la température ambiante.
• Thermomètre à minima : mesure uniquement la température minimale observée durant la journée.
• Thermomètre à maxima : mesure uniquement la température maximale observée durant la journée.

Les  valeurs minimales et maximales des températures sont importantes à connaître en raison des risques qu’elles peuvent produire dans des domaines comme l’agriculture, la navigation aérienne et maritime ou les transports routiers, etc.

2.5.Mesure de l’humidité de l’air.

      Psychromètre.

Cet appareil est composé de deux thermomètres ordinaires, l’une mesure la t° « sèche » et l’autre la t° « mouillée » dont la différence Δt entre les deux permet de déduire en utilisant les tables psychrométriques trois valeurs : l’humidité relative de l’air (%), la tension de vapeur de l’air (θ) et le point de rosée (r). 

      Hygromètre : donne l’humidité relative de l’air.

      Evaporomètre de Piche : donne l’évaporation de l’air (mm) en une journée.

2.6.Mesure des précipitations.

      Pluviomètre : donne la quantité de pluie tombée sous forme de hauteur (mm). Avec la durée de l’averse, il y a déduction de l’intensité de la pluie (mm/h).

      Table à neige : mesure la quantité de neige à convertir en hauteur d’eau (mm).

2.7.Mesure du vent.

      Anémomètre : mesure la vitesse du vent (m/s)

      Girouette : donne la direction du vent selon les sens indiqués par la rose des vents.

1. BIENFAITS D’UN RÉSEAU AGRO MÉTÉOROLOGIQUE.

Les effets du climat sur les cultures déterminent leur rendement. Pour un espace agricole  d’une région donnée, le potentiel de production est étroitement lié à la disponibilité des données climatiques à court, moyen et long terme.

 La disponibilité des données n’est possible que par l’existence d’un réseau de stations agro météorologiques équipées de moyens techniques et scientifiques utiles à une bonne gestion de l’agriculture et  l’assurance de performances durables.

 

1. L’agro météorologie 

Le climat demeure le plus grand facteur de variabilité de la production agricole. Etre capable de connaître ces variations, les prévoir, les analyser et faire bénéficier l’activité agricole est nécessaire scientifiques, sa bonne gestion et son développement.

La présence d’un réseau de stations agro météorologiques, en nombre suffisant, bien dotées en instruments de mesures, d’enregistrement, de traitement et de transmissions des informations, est l’outil indispensable au suivi au jour le jour, à la planification et la gestion des cultures.

1. Objectifs et avantages d’un réseau.

Les bienfaits de la présence d’un réseau de station de mesure est multiple et comporte trois volets : la gestion, le développement et la recherche appliquée en agriculture, mais également dans d’autres domaines,  comme :

      L’orientation et le  développement  de l’agriculture : estimation des potentialités productives (zonages pédoclimatiques), introduction de variétés agricoles nouvelles, introduction de méthodes culturales et d’équipements mieux adaptés et estimation des besoins en recherche dans ces domaines.

      Le choix d’une orientation  technico-économique de l’espace agricole : comparaison entre  exigences éco climatiques de spéculations en place et les paramètres climatiques du lieu, exploitation des critères climatiques observés et mise en œuvre de modèles de gestion agricole à court, moyen et long termes.

      L’adaptation des techniques de production agricole et sylvicole : interventions culturales et des travaux du sol en liaison avec les observations climatologiques récentes ou à courts termes (travail du sol, interventions culturales, épandages d’engrais, tailles, récoltes, etc.).

      La protection sanitaire  des différentes cultures et les possibles pathologies induites par  le climat : fréquence des interventions liées aux conditions climatiques habituelles, décision d’intervention en rapport avec toute situation climatique spécifique du moment et à prévoir, mise en évidence des périodes critiques de sensibilité aux maladies.

      L’aménagement de l’espace rural : études du climat résultant de certains travaux et leur impact sur l’agriculture comme la déforestation, le maintien ou l’arrachage des haies,   la plantation de brise-vents.

      La gestion des ressources hydriques : estimation et évolution du bilan hydrique et de la RU des sols agricoles en place, évaluation des potentialités hydriques d’un territoire (sous-bassin et bassin versant), l’exploitation et  la gestion des ressources, le choix du système d’irrigation, de drainage.

      La prévention des risques et des calamités climatiques : fréquences de gel, de grêle, de sécheresse, d’inondations, d’érosion. Quelles solutions et quels équipements prévoir pour les surmonter.

      L’étude des analogies agro bioclimatiques : recherche et choix d’écotopes, d’espèces et de variétés de plantes adaptables.

1. Densité de stations agro météorologiques.

Le nombre de stations à répartir dépendra, bien évidemment, de sa configuration (morphologie ou topographie), de la nature de sa couverture (végétation herbacée, forêts, agriculture, dénudée), de sa densité, de sa hauteur, de la présence de réserves hydriques naturelles (mer, lac, mares, marécages, etc.) ou artificielle (barrages, retenue).

Les instruments de mesure facilitent la connaissance et la déduction de certaines valeurs utiles comme:

• Le calcul du bilan radiatif avec un héliographe (durée d’insolation), un lucimètre calibré sur un solarigraphe (radiations globales solaires).
• Le calcul du bilan thermique (un thermomètre au niveau gazon, un thermomètre à maxima et à minima).
• Le contrôle des précipitations et rosée (un pluviomètre)
• Le contrôle du pouvoir évaporant (un évaporomètre de Piche)
• Le contrôle du déficit et de saturation de l’air (un psychromètre)
• Le contrôle de la température du sol (03 thermomètres à 10, 20 et 50 cm de profondeur par exemple).
• Le contrôle de l’humidité du sol (un lysimètre, tensiomètre, sonde à neutron)
• Le contrôle du vent (une girouette de direction et deux anémomètres pour la vitesse (un à 2 mètres et l’autre à 10 m de hauteur). .

1. Conclusion.

Les précipitations (eau) et la température (chaleur) sont les deux paramètres fondamentaux de la répartition, de la diversité et de la densité de la végétation sur la Terre.

L’ensemble des classifications climatiques reposent sur ces deux éléments. Comme par exemple, celle de Köppen à l’échelle planétaire, de Gaussen ou d’Emberger pour le climat méditerranéen à l’échelle régionale.

Toutefois à l’échelle du topoclimat (stationnarité climatique dans un espace) et du bioclimat (distribution homogène de la végétation en liaison avec le climat d’un espace donné), la végétation se caractérise par une répartition selon un gradient altitudinal (étagement) et selon une distribution par versants (ubac et adret).

Ainsi, en montagne la végétation est répartie par espèce et écosystèmes verticalement. Dans ce cas, la température est le facteur principal climatique avec le régime hydrique.

Quant à l’orientation,  les reliefs exposés au sud reçoivent une insolation plus intense et plus longue et ont une température plus élevée avec une sècheresse plus accentuée. Dans ces conditions, le maintien d’un couvert sylvicole est difficile. En revanche, sur les versants exposés au nord, plus humides et plus arrosés, les forêts sont plus étendues.

 

1. LA TEMPÉRATURE ET SON ACTION SUR LA VÉGÉTATION.
   1. Rôle de la t°

La photosynthèse et la respiration dépendent de la température.

1. Croissance et développement.

• Croissance :

Sa vitesse augmente progressivement jusqu’à 30 °C environ puis décroît rapidement pour s’annuler pratiquement vers 40 °C.

• Développement (modification qualitative dans la forme de la plante) :

Il est lié à des repères phénologiques ou stades de développement comme, par exemple pour les céréales : germination, feuillaison, floraison, montaison, épiaison.

1. Phénologie.

C’est l’étude de l’ensemble des observations qui se rapportent à l’action de la température sur les dates des phénomènes biologiques et qui sont particulièrement précises sur les végétaux.

Les dates des diverses plantes sont notées chaque année dans de nombreuses localités. Ce qui permet de dresser des cartes phénologiques spécifiques à chaque région et noter les dates probables des différentes périodes du cycle végétatif de chaque culture et montrant l’état de son avancement ou de son retard par rapport aux normes de références de la région.

1. Paramètres thermiques utiles.

Sur le plan de leurs études, en agronomie, pour une station donnée et un espace donnée, les valeurs de la température sont utilisées en fonction de l’objectif visé par leur analyse, sous forme de séquences chronologiques. Les plus utilisées sont les séquences mensuelles :

• T : t° moyenne mensuelle.
• m : t° des valeurs minimales du mois le plus froid de l’année.
• M : t° des valeurs maximales du mois le plus chaud de l’année.
• M’ : t° des valeurs maximales du mois le plus froid de l’année.
• T min : t° moyenne du mois le plus frais de l’année.
• T max : t° moyenne du mois le plus chaud de l’année.
• T < 10 °C : nombre de mois dont la t° moyenne est < 10 °C.
• T < 7 °C : nombre de mois dont la t° moyenne est < 7 °C.
• NJG : nombre moyen de jours de gelées (gelée blanche par exemple) ou de gel.
• A : amplitude thermique annuelle moyenne (T max – T min).
•  A max : amplitude thermique annuelle extrême ou maximale (M – m).

 

1. LES BESOINS EN EAU DES PLANTES.

L’eau est le paramètre, avec la température, qui détermine un rendement optimal aux cultures. Sa disponibilité, en quantité suffisante et régulière tout au long de cycle végétatif de chaque culture est primordiale. En effet, ce corps joue le rôle de transporteur des éléments nutritifs (N, P, K) et des oligo éléments (Ca, Fe, Mn, Mg, etc.) que toute plante utilise pour sa croissance et son développement. Après utilisation, l’eau est rejetée sous forme de vapeur d’eau par transpiration. Principalement, l’eau douce provient des précipitations sous forme de pluie, de neige, de grêle, de grésil et de  rosée.

13.1.                   Les précipitations.

L’eau douce, dont ont besoins les végétaux, provient essentiellement. En raison de la variabilité spatio temporelle des précipitations, il est indispensable de pouvoir les évaluer au niveau d’un espace donné afin de déterminer s’il y a suffisance, excès ou déficit. Et, ainsi, pouvoir agir en conséquence particulièrement en cas d’excès ou de déficit.

Le moyen de base de cette évaluation est le pluviomètre qui permet de mesurer la hauteur d’eau tombée en un lieu (station agro météorologique), durant une averse donnée (temps).

Ces données peuvent être exploitées quotidiennement par les agriculteurs et analysées statistiquement par les spécialistes de différents domaines (hydraulique, hydrologie, hydrogéologie, travaux publics, etc.) sur de longues périodes afin d’en déterminer les fréquences d’occurrence (période de retour) et la répartition selon deux méthodes : statistique descriptive et statistique probabiliste.  

Sur le plan agricole par exemple, ces deux caractéristiques des précipitations, fréquence et intensité, des permettent de mettre en évidence deux notions :

• La notion d’année normale (moyenne), d’année sèche (insuffisante ou déficitaire) et d’année humide (excédentaire ou humide).
• La notion de pluie efficace par rapport à leur utilisation réelle par les cultures.

Le concept d’année sèche permet de déterminer si :

• Une irrigation complémentaire est nécessaire pour produire convenablement une culture ou non en un lieu donnée.
• Les pertes de production peuvent être acceptées ou tolérées ou non.

Quant au concept d’année humide, il permet de savoir si :

ü  L’irrigation reste nécessaire ou, au contraire, les précipitations sont suffisantes pour une culture donnée.

ü  Un système de drainage est  indispensable pour évacuer l’eau en excès sur un espace agricole donnée.

Enfin, le concept de pluie efficace est défini comme la frange ou la fraction ou la partie de la pluie qui est réellement interceptée par la végétation et/ou stockée dans l’épaisseur du sol explorée par les racines pour être utilisée et rejetée sous forme d’évapotranspiration (ET) par le système SOL-PLANTE vers l’ATMOSPHÈRE (cf. Fig. 11).

EAU des PRÉCIPITATIONS (NUAGES)

ÉVAPORATION DANS L’ATMOSPHÈRE

SUR LA SURFACE DU SOL

INTERCEPTION/VÉGÉTATION

Drainée vers surface du sol

Retenue et évaporée

Ruissellement de surface

Infiltration dans le sol

Stagnation sur le sol, évaporation

Rétention par le sol

Percolation ou infiltration profonde (nappes)

Utilisée/plantes

Inutile ou nuisible pour les plantes

Inutilisable/plantes

Réserve d’eau souterraine

Figure 11- LE CHEMINEMENT GLOBAL DES PRÉCIPITATIONS.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.2.                   Paramètres utiles liés aux précipitations.

Comme pour la température, l’étude des précipitations se base sur des valeurs spécifiques, comme :

• P : module pluviométrique moyen (annuel, mensuel) en mm.
• P > 100 : nombre de mois où la pluviosité est > 100 mm.
• P < 30 : nombre de mois où la pluviosité est < 30 mm.
• NJP : nombre de jours moyen de pluie (mensuel, annuel).
• Pe : module pluviométrique de la saison d’été (mm et % du module annuel).
• P max : module pluviométrique moyen le plus élevé (mensuel, annuel) en mm.
• P min : module pluviométrique moyen le plus faible (mensuel, annuel) en mm.

Toutefois, certaines études agricoles (irrigation, drainage) demandent des valeurs chronologiques plus fines comme la décade (période de 10 jours) par exemple. Période en rapport avec le temps mis en moyenne à la CR d’un sol, occupé par une culture, d’atteindre le pF, en cas d’absence de précipitations durant cette période ou, d’être en surplus (excès).

1. L’ÉVAPOTRANSPIRATION (ET).

L’évapotranspiration (ET) est un paramètre essentiel dans l’évaluation des besoins optimaux en eau pour toute culture, en une région donnée ayant un climat donné, durant une période donnée (jours, décade, mois ou année). Les méthodes d’estimation de l’ET sont basées  sur :

• La mesure la mesure de la t° de surface par télédétection.
• L’estimation à partir des bacs d’évaporation.
• La méthode gravimétrique au laboratoire.
• La mesure par tensiomètres ou sondes à neutrons.
• Les cases lysimétriques.
• Les modèles de simulation grâce au développement de l’informatique.
• Les formules statistiques ou empiriques.

Dans ce cours, nous développons  celle des formules.

1. Définitions et différentes formes d’évapotranspiration (ET).

• L’évapotranspiration (ET).

L’ET est la perte en eau par transpiration des plantes et par évaporation directe de l’eau du sol et des surfaces d’eau  libres. Elle s’évalue en mm/jour, mm/décade, mm/mois ou mm/an, comme pour les précipitations.

• L’évapotranspiration potentielle (ETP) ou de référence (ETo).

L’ETP (ou l’ETo) est définie comme la quantité d’eau évaporée d’un sol et transpirée par une culture bien alimentée en eau, couvrant bien le sol, dont le potentiel foliaire est à son optimum de croissance et dans un état sanitaire satisfaisant. Elle correspond au gazon pris comme culture de référence dans ce cas.

• L’évapotranspiration maximale (ETM).

L’ETM correspond à l’ETP pour une culture ayant atteint son maximum de croissance (densité foliaire).  En revanche, tout au long des différentes phases, un coefficient cultural (Kc) est appliqué selon le rapport :

Kc. = ETM/ETP

 

 

Par conséquent, ce Kc est variable avec :

• La variété ou l’espèce.
• La densité de végétation.
• Le stade végétatif : Kc est minimal à la phase initiale, passe par un optimum  à la phase croissance-développement (maximum de couverture végétale) et décroît à la phase maturation et s’annule quasiment à la phase récolte.
• Le climat : Kc plus élevé sous climats chauds, venteux et secs et plus faible sous climats frais, calmes et humides.
• L’évapotranspiration réelle (ETR).

C'est l'évapotranspiration d'un couvert végétal dans des conditions d’alimentation en eau réelles (précipitations). C’est-à-dire que l’eau fournie aux cultures n’est pas régulière ou continue.

ETR < ETM < ETP

Par conséquent, les plantes sont soumises à des contraintes d'ordre physique (succion du sol), chimique (concentration des solutions), biologique (régulation stomatique). D’où, une réduction de la transpiration par rapport à la valeur maximale qu'elle pourrait atteindre en l'absence de contrainte. Ainsi :

 

 

• L’ET et la pluie efficace (Pe).

La pluie efficace (Pe) est la fraction d’une pluie retenue dans la zone radiculaire et utilisée par les plantes. Elle correspond à la hauteur de la pluie tombée (H en mm), moins le ruissellement (R), moins l’évapotranspiration (ET) et moins la percolation ou infiltration profonde (I). Ce qui correspond au bilan hydrique d’un sol agricole établi généralement par le biais de case lysimétrique.

La pluie efficace ne répond que partiellement aux besoins des plantes qui sont continus dans le temps. A cause de l’excès, du déficit et de  l’irrégularité des précipitations atmosphériques.

Elle dépend du climat (pouvoir évaporant) de chaque région et est estimée par différentes formules.  

1. Formules d’estimation de l’évapotranspiration.

2.1.Formule de BLANEY ET CRIDDLE (1950).

Blaney et Criddle ont mis au point une formule empirique liant la température et les heures diurnes d’un lieu donné pour établir la formule suivante :

ETo = P (0.46 T  +  8.13)

 

 

Avec :                                           

ETo : évapotranspiration de référence (mm/j)

P : pourcentage journalier moyen des heures annuelles de lumière diurne.

T : température moyenne journalière en °C.

2.2.Formule de THORNTHWAITE (1948).

Thornthwaite, à partir d’essais sur des sols cultivés et bien approvisionnés en eau durant tout le cycle végétatif actif, élargi aux données de différents bassins versants (BV) et par un ajustement statistique aux mesures obtenues sur case lysimétrique, a établi l’équation suivante :

ETo  = 16 Nm [(10 Tm)/I] α

 

                       

Avec:                                                           

ETo : évapotranspiration de référence en mm/mois

Tm : température moyenne journalière du mois en °C,

Nm : facteur d’ajustement relatif aux heures diurnes (valeurs données dans les tables).

 

Cette formule a l’avantage de faire appel uniquement à la température (t°), le paramètre le plus accessible dans les différentes stations de mesure. Mais, elle néglige les autres facteurs climatiques et physiques importants dans le processus d’évapotranspiration.

2.3.Formule de TURC.

La formule de Turc se rapproche de la méthode du rayonnement. Elle utilise le rayonnement global (RG), la température (T), ainsi que l’humidité relative (Hr). Pour l’humidité relative (Hr). 

ü  Quand Hr > 50%, La relation est la suivante :

         ETP = 0.013 * n   (Rg + 50)

ü  Quand Hr < 50%

                       ETP =  0.013 * n   (Rg + 50)  (1+

Où :

ETP : en mm/décade.

n : exprime le nombre de jours par décade.

T : température exprimé en  °Celsius.

Rg : exprimé en calories pas c  et par jour.

2.4.Formule de PENMAN-MONTEITH FAO.

L’équation originale de Penman a été établie en 1948 sur une nappe d’eau libre. Elle combinait l’équation du bilan d’énergie et l’équation aérodynamique de transfert de la vapeur d’eau et, ainsi, donner une formulation physique au mécanisme d’évaporation.

Par la suite Monteith (1965 l’a appliquée sur un couvert végétal par). Dans ce cas, l’ensemble du rayonnement incident est absorbé par les éléments du couvert et le flux qui atteint le sol est négligé, avec comme hypothèse que les transferts aérodynamiques pour la chaleur et la vapeur d’eau sont identique et implique une distribution identique des sources et des puits de vapeur d’eau et de chaleur au sein du couvert. Cette équation a été reformulée également par la FAO.

L’équation complète est la suivante :

 

 

                                                                                                              

 

 

 

 

 

ETo : évapotranspiration de référence (mm/jour).

R_n : radiation nette à la surface de la culture (Méga Joules/m².jour^-1).

G : flux de chaleur du sol (MJ/m².jour^-1).

λ : chaleur latente de vaporisation (MJ.Kg).

e_{a -} e_d : déficit pression de vapeur (kilo. Pascal) ou (k.Pa).

Δ : Pente de la courbe de tension de vapeur saturante-température (kilo. Pascal/degré Kelvin)  (k.Pa.K^-1).

: Constante psychrométrique (k.Pa.K^-1).

ρ : masse volumique de l’air (kg.m^-3).

c_p : chaleur spécifique de l’air (MJ/kg.K^-1).

r_a : résistance aérodynamique au transfert de la vapeur d’eau (s/m).

r_e: résistance du couvert au transfert de la vapeur d’eau (s/m).

e_a : pression de vapeur saturante de l’air (k.Pa).

e_d : pression de vapeur actuelle de l’air (k.Pa).

D’autres formules ont été développées un peu partout par la suite comme la :

• Formule de Blaney-Criddle revue et corrigée par l’USDA (1962). 
• Formule de Jensen et Haise (1963).
• Formule de Priestley-Taylor (1972). 
•  Formule de Kutch (1978). 
• Formule de Hargreaves (1982).
  • Formule de Jensen-Haise modifiée  (1991).

Beaucoup de littérature existe dans ce domaine, consulter le web pour en savoir plus.

1. LA PROBLÉMATIQUE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE.

La croissance des émissions de gaz à effet de serre [dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote, de formule N₂O) et l'ozone (O₃), les CFC, etc.], liées principalement aux activités humaines, est responsable de l’augmentation constante de la température de la planète depuis quelques décennies.

Cette augmentation est la cause du changement climatique planétaire actuel. Il se manifeste sous la forme d’un réchauffement de la planète qui fait fondre les glaciers et la banquise et fait monter le niveau des mers. Ces bouleversements perturbent le climat (« il n’y a plus de saisons »), la faune et la flore, l’agriculture mais aussi la santé, l’économie et les sociétés (d’où l’apparition des « réfugiés climatiques » dans certaines régions de la terre).

Sur le plan climatique, dans certaines régions, il y a une augmentation des précipitations et leur diminution dans d’autres, une fréquence accrue des phénomènes météorologiques extrêmes (inondations, sècheresses), et  un décalage des saisons (allongement ou rétrécissement).

L’activité la plus sensible à ce changement est l’agriculture et la plus impactée parce qu’elle est extrêmement sensible à ces phénomènes extrêmes et elle a besoin de vastes espaces pour produire. Or, des températures plus élevées diminuent les rendements des cultures et accroissent, par ailleurs, les mauvaises herbes et les parasites.

Ainsi, les impacts du changement climatique sur l’agriculture comprennent :

• Les effets biologiques sur les rendements des cultures.
• Les conséquences sur la production, les prix, la consommation et la disponibilité des produits.

Par extension, le changement a une influence sur la sphère économique et sur l’adaptation des agriculteurs aux effets induits (choix des cultures, intrants, irrigation, etc.).

 

La plupart des spécialistes s’accordent aujourd’hui sur le principe de « ne pas demander  à la nature de produire comme les usines, mais, plutôt aux usines de produire comme la nature ».