Projet ANR-12-TMED-0006 – AMETHYST : évolution conjointe des ressources et des usages de l'eau en Méditerranée
Programme : ETUDES TRANSDICIPLINAIRES SUR L’AVENIR DE LA MEDITERRANEE (TRANSMED)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Mehrez ZRIBI (UPS - CESBIO)
Partenaires : Centre National de Recherches Météorologiques; École nationale de météorologie de Toulouse; Gestion de l'Eau, Acteurs et Usages; Laboratoire de Génétique, Reproduction et Développement; INAT Institut National Agronomique de Tunisie; Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement; University of Marrakesh; Centre d'Études Spatiales de la Biosphère
Montant : 599485.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Evolution conjointe des ressources et des usages de l'eau dans le Sud méditerranéen* Comparer deux situations (régions de Merguellil et Tensift) emblématiques de l'extrême tension sur les ressources en eau en Méditerranée du fait d'une anthropisation ancienne et multiforme de l'environnement, de la forte variabilité climatique et de sa possible évolution. * Intégrer les approches biophysiques et socio-économiques dans les analyses simultanées des changements passés, de la situation actuelle et des scénarios possibles pour les prochaines décennies.
Construction d’une approche transdisciplinaire pour caractériser l’évolution des ressources en eau Méditerranéenne  en identifiant les facteurs anthropiques et environnementaux les plus pertinents.La gestion de l’eau est un enjeu stratégique majeur dans la région méditerranéenne. Alors que les ressources réellement exploitables diminuent en quantité et/ou qualité, la forte croissance de la demande ne ralentit pas. Le projet AMETHYST a pour objectif principal d’analyser l’évolution conjointe des ressources en eau et de leurs usages sous l’influence des changements climatiques et anthropiques dans deux sites emblématiques de l'Afrique du Nord, le bassin du Merguellil, en Tunisie, et le bassin du Tensift, au Maroc.L’évolution des ressources en eau en conséquence des changements globaux est au cœur de notre projet. Quels en sont les principaux moteurs dans les décennies passées et aujourd'hui ? Ces mêmes moteurs seront-ils aussi importants dans le futur ? Comment intégrer dans une même approche les  facteurs majeurs (climat, utilisateurs,  dynamiques sociales, économiques, politiques...) pour une analyse de l’évolution des ressources en eau dans le futur ? Quels indices régionaux sont adaptés à l’estimation et quantification des conditions de sécheresse ? Toutes ces questions vont être discutées dans le projet afin d’aider les décideurs à anticiper la situation future des ressources en eau. L’objectif final de notre projet est de proposer des scénarii basés sur les changements globaux et modéliser l’évolution des ressources en eau pour les cinquante prochaines années.Un premier enjeu est d'approfondir le dialogue entre sciences environnementales et humaines afin de construire ensemble une vision partagée de l’évolution des ressources en eau et des sociétés dans le passé, et proposer des scénarii réalistes pour le futur.Le deuxième enjeu est de créer et valider des modèles intégrés conceptuels et/ou physiques, à la fois pour l'analyse et l'anticipation de l’évolution des ressources et usages de l'eau.Le dernier enjeu est de préciser les similitudes et différences des deux sites proposés et leur apport dans une vision large des questions de gestion de l'eau.
Analyse diachronique, compréhension actuelle des anthropo-agro-écosystèmes et identification de scenarios réalistes d’évolution des ressources en eau des bassins du Merguellil et du TensiftLe projet AMETHYST se développe selon trois axes.Le premier axe « Présent » a pour principal objectif de comprendre et analyser les interactions actuelles entre le cycle de l’eau, l’environnement et les facteurs humains des changements. L’ultime objectif est de construire une plateforme de modélisation intégrée qui sera utilisée comme outil quantitatif d’analyse du passé et de prévision du futur. Ce travail est organisé autour de différentes tâches : collecte des données météorologiques, hydrologiques, hydrogéologiques, agronomiques et socio-économiques ; production des données de télédétection ; modélisation du fonctionnement hydrologique ; et évaluation de la plateforme intégrée.Le second axe « Passé » développe une vision interdisciplinaire des interactions continues entre les composantes environnementale et anthropique durant les cinquante dernières années. Cette analyse va aider à définir des scénarii réalistes qui seront testés dans l’axe de recherche « Futur ». Le travail est organisé en différentes tâches : collecte des informations et données concernant les facteurs majeurs impliqués dans l’évolution du système de ressources en eau ; confrontation des interprétations des transformations physiques, avec les activités humaines passées, avec un focus particulier sur l’impact des événements de sécheresse sur le système. Le troisième axe “Futur” construit des scénarios réalistes concernant l’évolution future des ressources en eau. L’horizon de la prévision est de vingt années, alors que les simulations climatiques vont jusqu’à cinquante années afin d’identifier les tendances à long terme. Le travail est partagé en différentes tâches : identification des scénarii climatiques avec désagrégation aux échelles régionale ou locale ; construction des différents scénarii socio- économiques pour les tendances futures d’usage de l’eau ; application de la plateforme intégrée et enfin proposition des différentes scénarii d’évolution des ressources en eau.
Résumé de la soumission : Ces dernières années, les organisations internationales et une riche activité scientifique ont pointé la problématique de l’eau comme une question stratégique dans la région méditerranéenne. Cela revient en premier à une baisse intense des ressources, en termes de quantité ou en qualité face à une croissance de la demande. Le risque est particulièrement important en zones semi-arides en Afrique du Nord, où les particularités du climat (fréquentes sécheresses) combiné avec les changements environnementaux dus à l’activité humaine renforcent les possibilités de crises. Cette situation est aggravée aussi par une distribution des ressources en eau non équilibrée entre régions d’un même pays, ce qui contribue à accentuer la compétition entre les utilisateurs multiples de ces ressources (agriculture, eau potable, industrie).Le projet AMETHYST a pour objectif principal d’analyser l’évolution des ressources en eau et de son usage sous l’influence des changements climatiques et anthropiques en Afrique du Nord. Ce choix géographique du Maghreb est du au large panel des évolutions des ressources en eau sur cette région, loin des cas extrêmes observés par exemple en Israël ou sur la côte espagnole et certainement plus critique que le sud-est de la France ou l’Italie.Deux cas d’études sont proposés, le bassin de Merguellil, situé au centre de la Tunisie, et le bassin de Tensift, dans la région de Marrakech, au Maroc. Ce choix est lié à la forte représentativité de ces deux sites en rapport à la problématique de raréfaction de l’eau, avec une riche complémentarité en termes de contexte environnemental, d’usage et de gestion des ressources. Nous proposons un projet interdisciplinaire combinant sciences géophysiques, sociales, économiques et politiques, avec trois axes de recherche : - Le premier axe a pour but d’analyser le fonctionnement des processus hydrologiques (recharge de la nappe, interactions surface-végétation-atmosphère, couplage nappe-surface), différent modèles de processus et modèles intégrés, des produits satellite et d’autres observations seront étalonnés et validés avec une exceptionnelle base de données acquise durant quatre années (2010-2014). L’étude des sciences sociales et humaines contribuera à déterminer les impacts des usages de l’eau et les politiques de régulation sur ces processus hydrologiques.- Le second se base sur les modèles et observations validés, pour discuter l’évolution des ressources en eau durant la période des cinquante dernières années. Une attention particulière sera donnée à l’analyse des événements extrêmes de sécheresse, avec une analyse de leur conséquences en termes de continuité et ruptures dans les ressources en eau, et aussi dans les changements des dynamiques socio-économico-politiques.- Le troisième axe propose d’étudier différents scénarii futurs, basés sur des modifications climatiques et anthropiques, associés à des projections socio-économiques, et d’analyser les évolutions des trajectoires des ressources en eau sur les cinquante prochaines années. Notre étude sera principalement basée sur une modélisation intégrée combinant analyses géophysiques et prise en compte de l’intervention humaine. Elle est proposée dans un cadre multi-disciplinaire, en étroite collaboration avec les décideurs et utilisateurs des ressources en eau.
Résultats : •	La mise en place d’un système d’échanges des données entre les partenaires du projet est vitale. Dans le cas de l’information géographique et des données météo, un dispositif web permet de visiter l’information disponible (métadonnées). 
•	Une forte action expérimentale a eu lieu les 24 premiers mois avec différents types de mesures et enquêtes.
•	Suivi des états des surfaces par télédétection spatiale : différents travaux ont permis le développement et l’évaluation de méthodologies pour la cartographie des variables biophysiques de la surface.
•	Modélisation des processus : Validation de différents types de modèles pour l’estimation des flux de surface (modèles physiques de type SVAT, modèle du bilan d’énergie, modèles basés sur le FAO-56 et d’autres modèles de culture,
•	Compréhension de la gestion des ressources en eau pour l'irrigation avec le modèle SAMIR.
Deux types de modèles ont été choisis lors de la soumission,
-Pour la modélisation intégrée physique SIM : le modèle est installé sur un sous bassin du Tensift, des difficultés en lien avec le forçage subsistent encore.
-Pour la modélisation intégrée conceptuelle : le modèle est installé et fonctionnel sur la plaine du Tensift, une activité est lancée pour élargir l’application du modèle à la composante montagne. Le modèle est installé sur le site de Merguellil, 
•	Evolution des ressources en eau au passé : Différentes activités ont abordé cette évolution (analyse des séries temporelles satellite pour le suivi de la neige sur le Tensift, analyses des sorties du modèle ISBA sur le Merguellil et Tensift (rapport en préparation).
•	Indicateurs de sécheresse : Des analyses des évènements de sécheresse sont proposées à partir des mesures de précipitations et séries de mesures spatiales.  Un logiciel est développé ‘MDI’ pour calculer différent indices de stress basés sur les données satellitaires.
•	Scénarios climatiques proposés sur les deux sites d’étude dans le cadre du CDD de Camille Szczypta.
Perspectives : •	Finaliser le développement des modèles intégrés ;
•	Démarrer le développement des scénarios anthropiques sur les deux sites d’études ;
•	Démarrer l’interaction entre trois axes (modélisation intégrée, scénarios climatiques, scénarios anthropiques) ;
•	Analyser les interactions entre évolution des ressources autour des évènements extrêmes et leur interactions avec l’environnement socio-économique ;
•	Analyses des résultats de simulation de l’évolution des ressources en eau.
•	Hors de ces questions au cœur des objectifs du projet, les actions lancées autour de la modélisation des processus, et l’observation continueront et iront plus vers des actions de valorisation scientifique.
Publications et brevets : 34 articles avec comité de lecture
53 communications en conférences et congrès internationaux