Services Phénoclimatiques des espèces fruitières et forestières.
Acronyme : Projet SERPHECLIM
Programme : Projets de Recherche, Développement ou Innovation (RDI)
Mots-clés : Changement climatique
Contexte : L'augmentation des températures observées ces dernières décennies a généré un impact déjà visible sur le fonctionnement des agroécosystèmes. Les rythmes saisonniers des organismes vivants, déterminés par les variations saisonnières du climat, et étudiés de façon générale sous le terme de phénologie, sont particulièrement impactés par le changement climatique. Ces modifications ont des conséquences très importantes en termes de productivité des systèmes. En effet, le rythme de développement des cultures détermine en grande partie leur croissance annuelle, leur production de fruits, et leur vulnérabilité à des stress biotiques (pathogènes et ravageurs selon leur propre rythme de développement) et abiotiques (gel, sécheresse selon le moment d’occurrence de ces stress). Ainsi, la phénologie a été identifiée comme une variable essentielle de Biodiversité [1] et elle a été identifiée comme le premier indicateur biologique du changement climatique. Les événements phénologiques étant pilotés par les conditions météorologiques (principalement la température), le changement climatique est en train de bouleverser les rythmes saisonniers de l’ensemble du monde vivant. Les variables mesurées sont des dates d’occurrence d’événements phénologiques, par exemple pour les plantes : dates de floraison, feuillaison, fructification, coloration des feuilles, etc. ; et pour les animaux : date de première apparition, de reproduction... L'observation de l'évolution de ces stades phénologiques sur différentes espèces dans différents sites a permis de caractériser l'ampleur du changement climatique et il apparaît donc crucial de pouvoir prédire, en fonction des conditions climatiques et des conditions de culture, quel sera le rythme de développement des cultures et des arbres forestiers, ainsi que de leurs ravageurs et pathogènes pour déterminer les pratiques agroécologiques les plus performantes en terme de productivité et de résilience. Ces informations permettront d’évaluer les conséquences sur la croissance et les interactions entre espèces et leur distribution à l’échelle d’un territoire donné (par exemple une région, un pays, un continent). Le réseau TEMPO [2] (Réseau National d’Observatoires de la Phénologie) est né en 2017 afin de fédérer la communauté scientifique et des partenaires professionnels et de la société civile qui s’intéressent à l’étude de la phénologie afin de caractériser les impacts du changement climatique sur les organismes vivants et les écosystèmes et de proposer en conséquence des stratégies d’adaptation. Ainsi, la grande question scientifique à laquelle le réseau TEMPO cherche à répondre est comment le changement climatique impacte les rythmes saisonniers de l’ensemble des organismes vivants et quelles en seront les conséquences en termes de productivité des systèmes mais également de survie et répartition des populations. Depuis sa création, le réseau TEMPO a mis en place une importante infrastructure pour la gestion et diffusion des données [3] et pour construire une communauté de pratique dédiée à la phénologie. TEMPO est identifié comme le pilier Phénologie du Pôle National de Données de la Biodiversité (PNDB) [4] et il est la labélisé par le Ministère de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur. Par ailleurs, TEMPO est identifié comme le pôle phénologie France dans le réseau européen (PEP725) [5] et en relation avec nos partenaires à l’extérieur de l’Europe (notamment avec le réseau d’observation de la phénologie aux États-Unis – USANPN [6] ). Dans ce contexte, TEMPO est associé à l’initiative internationale the Plant Global Project [7] . Enfin, TEMPO a été le lauréat du prix des sciences et recherches participatives en 2023 dans la catégorie « Recueil de données ». Parmi les services que TEMPO peut fournir, la modélisation des stades phénologiques a été identifiée comme un enjeu majeur et un service climatique (SC) important à développer en lien avec la stratégie nationale [8] . Plusieurs équipes de recherche impliquées dans TEMPO développent depuis plus de 15 ans des modèles permettant de décrire le développement de plusieurs espèces et de caractériser les risques climatiques associés aux évolutions passés, présentes et futures du climat. Ces informations simulées ont été identifiées par un large panel de potentiels utilisateurs comme un service fondamental à développer permettant de fournir des informations avec des intérêts très variées comme : une meilleure compréhension des agroécosystèmes (synchronismes entre espèces ou de pollinisation) ; pour anticiper et comprendre de risques liées au changement climatique (évolution des périodes de gel ou d’échaudage) ; ou enfin, anticiper des adaptations nécessaires à court-moyen-long terme des systèmes actuels (identifier des variétés plus précoces ou plus tardives pour échapper aux risques climatiques). [1] https://geobon.org/ebvs/what-are-ebvs/ [2] https://tempo.pheno.fr [3] https://pheno.data.fr [4] https://www.pndb.fr/ [5] http://www.pep725.eu/ [6] https://www.usanpn.org/ [7] https://plantphenology.org/ [8] https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/publications/Th%C3%A9ma%20-%20D%C3%A9velopper%20les%20services%20climatiques.pdf
Description : Le projet SERPHECLIM propose de développer un service phénoclimatique qui s’appuiera sur un inventaire de modèles de phénologie d’un panel d’espèces fruitières et forestières. Il mettra à disposition à titre gratuit et pour tous les acteurs intéressés, des simulations des stades phénologiques à différentes échelles temporelles (passé, présent et futur) en France métropolitaine. L'objectif est de fournir des informations précises et synthétiques sur l’évolution des cycles saisonniers pour aider à définir des stratégies d’adaptation au changement climatique. Le service proposé permettra de mettre à disposition d’un large panel d’utilisateurs (professionnels, services publiques, citoyens) des connaissances scientifiques existantes de manière synthétique, tout en intégrant les incertitudes liées aux données climatiques et aux modèles. Ce service sera co-construit avec un panel d’utilisateurs et l’infrastructure informatique développée permettra la visualisation et la diffusion des données vers d’autres services. Enfin, le service a l’ambition de contribuer à la définition des stratégiques d'adaptation des agroécosystèmes en minimisant l’exposition aux stress abiotiques et biotiques, d’appuyer les politiques publiques avec des données précises et de contribuer à la production scientifique et à la formation académique. Le projet sera constitué de 3 lots : Lot 1 : Coordination, diffusion et valorisation Lot 2 : Inventaire, calibration et validation de modèles de phénologie Lot 3 : Co-conception, réalisation et mise en production du service Le projet est porté par INRAE (Unité Agroclim) en partenariat avec CEFE-CNRS et l'Institut Agro Montpellier. Ces trois partenaires seront réunis dans le cadre du comité de pilotage du projet. L'ADEME sera invitée aux réunions des étapes clés du projet, notamment au démarrage, à mi-parcours et à la fin du projet. De plus, un comité utilisateurs pour l'opérationnalité du projet est prévu ; il inclura notamment l'ADEME. Membres potentiels identifiés à confirmer - Audrey Trévisiol / Lucas Schrepfer – ADEME - Mathieu Regimbeau / Anne Laure Gibelin – Météo-France DSM-DCS-DAFF - Jérôme Vibert – CTIFL - Thomas Feiss / François Morneau – CNPF - Mehdi Sine / Melanie Gayrard – ACTA - Sebastien Cecchini – ONF - Yvan Le Bras – Responsable scientifique et technique du Pôle National de Données de la Biodiversité (PatriNat) - Nicolas Delpierre / Frédéric Jean – Observatoire Forêt TEMPO - Bénédicte Wenden / Guillaume Charrier - Observatoire Fruits TEMPO - Agnès Destrac / Eric Duchêne – Observatoire Vigne TEMPO
Objectifs et résultats attendus : L’objectif principal du projet est de proposer un service climatique permettant de mettre à disposition des simulations des stades de phénologie (par exemple la date de débourrement ou de floraison) d’un panel d’espèces fruitières et forestières à différentes échelles temporelles (passé, présent, prévision court terme, projection long terme) sur l’ensemble du territoire métropolitain (y compris la Corse). Pour les espèces fruitières, quand cela sera possible, les simulations seront réalisées à l’échelle de la variété. L’objectif de ce travail est aussi de valoriser des connaissances scientifiques déjà existantes dans la littérature et dans les équipes de recherche de TEMPO et qui ont déjà été formalisées dans un large panel de modèles de phénologie adaptés à différentes espèces. Plusieurs de ces modèles ont déjà été utilisés dans des travaux de recherche afin de décrire l’évolution passée ou future de la phénologie de ces espèces, mais ils n’ont pas été utilisés en temps réel. Un point important du service sera de fournir les informations de façon synthétique et en intégrant les incertitudes liées aux données climatiques et aux modèles. D’un point de vue technique, ce projet permettra de valoriser plusieurs outils (logiciel PMP), chaînes de calculs (SEASON – Maury et al., 2022), données (données phénologiques et climatiques) et infrastructures déjà existantes pour la visualisation et diffusion des données (AgroMetInfo, Cartopollen, Cartophen ), dont leur combinaison permettra de proposer un nouveau service climatique attendu par plusieurs communautés (scientifiques, techniques et professionnels). La diffusion des données via webservices sera un point important du projet afin d’assurer leur réutilisation par ailleurs. Enfin, ce travail permettra de poser les bases techniques pour mettre en place un système d’assimilation de données (à partir des observations fournies par le portail TEMPO) qui permettra d’améliorer les modèles utilisés. Les résultats du projet seront valorisés de différentes façons. La première et principale sera le service accessible en ligne de façon totalement ouverte qui diffusera trois types d’information : des indicateurs de l’évolution passée des dates des différents événements phénologiques de chaque espèce, des prévisions à la journée pour l’année en cours des dates d’occurrence de ces mêmes événements, des projections jusqu’en 2100 pour différents scénarios climatiques de ces dates. La note technique décrivant les différents modèles et la documentation du service seront publiées dans HAL. L’ensemble de fichiers des modèles et dans l’entrepôt recherche du gouvernement. Les codes de l’application seront disponibles dans la forge GitLab de l’unité AgroClim. L’ensemble de données produites par les services seront disponibles dans le sous-dépôt TEMPO dans l’entrepôt recherche du gouvernement et via l’API qui sera développée à ce propos. Cela permettra d’alimenter d’autres services par ailleurs. Une communication via plusieurs webinaires enregistrés (au moins 2) sera organisée à la fin du projet afin de présenter le service et ce qu’il est possible de faire avec les différentes données et fonctionnalités développées.
Bénéficiaire : INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE POUR L'AGRICULTURE L'ALIMENTATION ET L'ENVIRONNEMENT
Localisation : Avignon, Provence-Alpes-Côte d'Azur, FRANCE
Début : 01/10/2024 — Durée : 30 mois
Budget total : 317884.8 € — Aide ADEME : 200000 €
Statut : Suivi du projet