Cette étude, réalisée dans le cadre de l’atelier Changement climatique de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, vise à déterminer les effets du changement climatique à venir sur un secteur capital de l’activité humaine : l’agriculture. Ce secteur, à la croisée de deux thématiques centrales, l’économie et l’environnement, représente un sujet d’étude particulièrement intéressant ; il est d’autant plus intéressant que sa dépendance vis-à-vis du climat est très forte.

Cependant , la connaissance d’un seul mode d’évolution étant d’un intérêt assez limité, car difficilement généralisable, le travail présenté ici propose une comparaison des évolutions attendues au sein de deux systèmes agricoles majeurs : les Etats-Unis et l’Europe. Ces deux géants de l’agriculture représentent en effet, par leur taille et leur prééminence au niveau mondial, de parfaits sujets d’étude. Si ces deux puissances se disputent souvent les premières places des producteurs agricoles mondiaux, on observera que leur sensibilité vis-à-vis du changement climatique diffère, car celle-ci est liée principalement au climat et à la morphologie propres à chacune de ces agricultures. Une attention toute particulière sera donc portée ici à la comparaison de l’impact, en terme de productivité agricole, du changement climatique sur ces deux régions.

Il est important de souligner, que lorsque l’on cherche à prévoir l’impact des changements du climat sur une activité aussi complexe que l’agriculture, on est confronté à deux séries de difficultés, liées à deux niveaux d’incertitude. Les premières incertitudes proviennent des modèles utilisés pour prévoir le climat à venir ; en effet, toute projection, aussi précise et calibrée soit-elle, demeure toujours une approximation. La seconde source d’erreurs consiste en l’interprétation, une fois les prévisions climatiques établies, de l’impact proprement dit des changements à venir sur l’activité agricole. La combinaison de ces deux séries d’erreurs conduit donc à un panel très large de prévisions.

I. Le changement climatique : méthodologie et prévisions en Europe et aux Etats-Unis

1) Le changement climatique à l’échelle régionale

a) La modélisation du changement climatique et ses incertitudes intrinsèques

Les modèles généralement utilisés pour réaliser une évaluation du changement climatique à l’échelle régionale sont « les modèles de circulation générale Atmosphère Océan ». Appelés également modèles couplés, ils se sont sensiblement améliorés ces dernières années et sont majoritairement choisis comme base de travail pour l’étude des impacts. Pour analyser l’impact du changement climatique sur l’agriculture, il faut étudier les simulations se faisant à l’échelle régionale. Celle-ci est définie comme étant comprise entre 10⁴ (échelle locale) et 10⁷ km² (échelle sub-continental). Les estimations recherchées concernent généralement les précipitations et la température. On détermine le climat à l’échelle régionale en couplant les circulations à l’échelle mondiale et locale tant au niveau atmosphérique qu’océanique. Il faut de plus modéliser de manière précise des problèmes spécifiques aux régions comme par exemple une topographie régionale complexe ou bien l’influence que peut avoir le phénomène El Niño sur le climat d’une région comme la côte ouest américaine.

Ainsi, la difficulté de la simulation du changement climatique régional réside dans une bonne modélisation des interactions entre les circulations océaniques et atmosphériques et dans la caractérisation correcte des données futures influençant le climat. Or, celles-ci sont également sujettes à des incertitudes, non seulement scientifiques, mais également sociétales. En effet, lorsque les modèles de calculs sont initialisés pour la quantité de gaz à effet de serre présente dans l’atmosphère dans le futur, un choix arbitraire est alors réalisé. Ceci rend donc les résultats dépendant de scénarios concernant l’évolution du comportement des sociétés et de leurs capacités techniques.

Par conséquent, les résultats sont obtenus par un modèle de calcul prenant en compte les phénomènes physiques de circulations et pour un scénario socio-économique qui se traduit par des inputs particuliers.

b) L’évolution de la variabilité du climat

La plupart des études d’impacts se sont concentrées sur les changements climatiques moyens. Or, le changement climatique entraînera très vraisemblablement une modification de la variabilité du climat.

L’analyse des simulations réalisées par des modèles couplés pour la fin du XXI^ème siècle montre que les estimations moyennées sont généralement cohérentes à l’échelle mondiale et continentale. Par contre, à l’échelle régionale, on obtient des résultats très variables selon les modèles. Ainsi, dans certaines régions, surtout en hiver, la barre d’erreur concernant les températures saisonnières est typiquement de ±4°C et peut même être supérieure à ±5°C par rapport à la température moyenne prévue. De même, pour les variations de précipitations, les estimations des différents modèles peuvent aller du simple au double ou bien même changer de signe. En outre, il a été établi que les régions ayant une forte variation topographique présentaient des barres d’erreurs plus importantes.

Une raison pouvant expliquer ces écarts importants serait une augmentation de la variabilité du climat. Concernant les températures, la variabilité est prévue d’augmenter en été et de diminuer en hiver, il y aura donc une augmentation des risques de canicules et une diminution des risques de grands froids dans les zones tempérées. Concernant les précipitations, il a été établi qu’il y a une forte corrélation entre la variabilité interannuelle des précipitations et la moyenne annuelle des précipitations dans une zone. Ainsi, l’augmentation des précipitations s’accompagne d’une augmentation de leur variabilité et une diminution des précipitations entraînera par contre une baisse de leur variabilité. On peut également remarquer que la variabilité climatique peut être fortement influencée par le phénomène El Niño dans certaines régions (par exemple la côte Ouest des Etats-Unis).

D’une manière plus générale, il semble que les estimations portant sur la variabilité soient relativement imprécises. En effet, dégager une tendance à l’écart par rapport aux prévisions est par nature difficile à réaliser.

c) Les incertitudes

Il existe de nombreuses sources d’incertitudes concernant le changement climatique. La plus importante est la quantité de gaz à effet de serre qui sera émise dans le futur car il existe une relation de corrélation établie entre cette quantité et le réchauffement climatique. Une autre source d’incertitude concerne la sensibilité des différents modèles de circulation générale Atmosphère Océan car ils sont plus ou moins sensibles en fonction du scénario d’émission de gaz à effet de serre que l’on choisit. Ils demeurent également des limitations en précision des processus intervenant dans les modélisations (comme par exemple la modélisation des nuages). En effet, ceux-ci sont établis selon des hypothèses physiques fortes des phénomènes physiques et des simplifications importantes des équations de mécaniques régissant le climat. De plus, dans certaines régions (surtout dans celles à topographie complexe ou reculées), les stations de mesures sont trop espacées pour permettre une connaissance précise des climats régionaux actuels. Enfin, les doutes sur l’évolution de la variabilité du climat ajoutent une nouvelle incertitude aux simulations du changement climatique.

Les critères d’évaluation du niveau de confiance des simulations du changement climatique régional sont par conséquent la capacité des modèles à reproduire les climats actuels ou passés ainsi que la manière dont convergent ou non les résultats des simulations pour les différents modèles et méthodes.

2) Le changement climatique aux Etats-Unis et en Europe

Les résultats que nous utilisons pour notre étude proviennent principalement de l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) et sont obtenus selon une certaine méthodologie. Il s’agit principalement d’agréger les résultats calculés par cinq modèles couplés différents (CSIRO Mk2, CCSR/NIES, ECHAM/OPYC et HadCM2) pour différents scénarios d’émissions. Deux approches sont utilisées concernant les inputs relatifs au rejet des gaz dans l’atmosphère : considérer uniquement une augmentation des gaz à effet de serre (cas GG) ou bien considérer en plus l’influence d’une augmentation des rejets de sulfates (cas GS). La prise en considération des sulfates s’explique par le phénomène de “cooling effect”, appelé ainsi car le rejet de sulfates a comme effet une réduction de la couche d’ozone entraînant une réduction des températures de la stratosphère.

Les résultats sont présentés pour l’été et pour l’hiver. Ils sont calculés sur une moyenne temporelle allant de 2071 à 2100 avec comme année de comparaison 1990. La présentation des données régionales se fait selon un découpage géographique du monde présenté sur la figure 1. Nous présenterons plus particulièrement les résultats de cette étude concernant les Etats-Unis et l’Europe.

Figure 1 : découpage des régions de l’étude climatique, source IPCC, Working Group I.

Les résultats relatifs à cette étude sont présentés en annexes (Cf. annexe 1).

Les évolutions des températures régionales par rapport au réchauffement global sont présentées sur la carte en figure 2.

Figure 2 : changement de température par rapport au réchauffement mondial moyen,

Source IPCC, WG I.

Sur la figure 2, les prévisions d’évolution de la température sont présentées pour chaque régions en fonction du type de rejets de gaz appliqué (colonnes GG et GS) et de la saison (lignes hiver et été). Les cases orange correspondent à une augmentation de température régionale supérieure à la moyenne mondiale. Les cases rouges signalent des écarts supérieurs de 40% à la hausse mondiale moyenne.

On observe ainsi sur cette carte que le réchauffement aux Etats-Unis est supérieur au réchauffement mondial avec une tendance en hiver à être beaucoup plus important pour le cas GS. Il est intéressant de noter que l’évolution de la température est qualitativement identique sur tout le territoire américain.

Pour l’Europe en revanche, il est important de séparer le continent en deux avec l’Europe du Sud et l’Europe du Nord car les évolutions sont différentes pour ces sous régions. Pour ces deux zones on remarque un réchauffement plus important que la moyenne, mais au Nord il est beaucoup plus fort l’hiver que l’été alors qu’au Sud c’est le contraire.

Figure 3 : changement des précipitations, source IPCC, WG I.

Sur la figure 3, on observe l’évolution des précipitations présentée de la même façon que la température précédemment. Les cases bleu foncé signalent de fortes augmentations, les bleues claires correspondent à des augmentations plus petites. Les cases roses montrent les zones connaissant une petite diminution des précipitations et les grises les cas où il n’y a pas de tendance de changement dégagée.

Ainsi, pour les Etats-Unis, on remarque une légère augmentation des précipitations en hiver. En été, il n’y a pas de tendance dégagée, excepté au centre où une petite baisse est prévue pour le cas GS.

En Europe du Nord, on observe une forte augmentation en hiver et un changement incertain ou nul en été. Par contre au Sud de l’Europe, on constate qu’il n’y pas de changement perceptible pour les précipitations l’hiver, mais l’été on prévoit une baisse légère.

Bilan :

Pour avoir une vision plus précise des estimations de l’évolution du changement climatique nous avons rassemblé dans les histogrammes ci-dessous les données provenant de l’IPCC concernant les Etats-Unis et l’Europe qui sont les prévisions pour la période 2071-2100.

On remarque que les barres d’erreur sont très importantes, ce qui traduit l’incertitude concernant le changement climatique. Ainsi, les prévisions du changement climatique peuvent être utilisées pour des études d’impacts mais doivent être considérées avec précaution.

II. Impacts du changement climatique sur l’Agriculture

Si des incertitudes existent dans les modèles climatiques présentés plus haut, elles ne sont malheureusement pas les seules. En effet, une fois que les prévisions concernant l’évolution du climat dans les deux régions étudiées ont été réalisées, il reste encore à déterminer quels seront les effets de ce changement climatique sur le sujet central de cette étude, à savoir l’agriculture.

Après la phase de prévision climatique proprement dite, une phase d’analyse doit donc être entreprise. Cette seconde phase est d’autant plus délicate que le secteur de l’agriculture est à l’interface entre plusieurs problématiques au sein desquelles le changement climatique joue un rôle décisif (le stress hydrique, la dégradation des sols, la croissance démographique, les économies régionales, etc.). De nombreuses interactions sont donc à prendre en compte.

Cette phase d’interprétation comporte ses propres incertitudes, qui, couplées avec les incertitudes inhérentes aux modèles climatiques, génèrent une véritable cascade des incertitudes, qui explique la multitude des scénarios envisageables.

Les erreurs présentes lors de la phase d’interprétation peuvent être réduites tout d’abord par une connaissance précise des caractéristiques agricoles de chacune des régions considérées, connaissance sans laquelle toute interprétation ultérieure semblerait peu crédible. L’analyse des sensibilités propres à chaque type de culture permettra ensuite de prévoir plus sûrement ce qu’induira, au niveau des productions agricoles européenne et américaine, le changement climatique à venir.

1) Géographie agricole des deux régions

Il est avant tout indispensable de s’intéresser à la morphologie des agricultures américaine et européenne.

a) L’agriculture aux Etats-Unis

Même s’il ne semble pas nécessaire de revenir sur les caractéristiques générales de cette surpuissance, ses particularités agricoles doivent être relevées. Les USA cumulent en effet les performances : 1^er producteur de maïs, 1^er producteur de soja, 2^èmeproducteur de blé et 2^ème éleveur de bovin, etc.

Si l’on s’intéresse à la répartition géographique des cultures aux USA, on observe, comme le montre la carte qui suit, que les régions agricoles américaines dessinent de vastes ceintures, les « belts » représentant des régions assez homogènes. Notons parmi celles-ci :

· Le Dairy Belt (du Minnesota à la côte nord atlantique), consacré à l'élevage laitier à base de fourrages verts et aux élevages hors-sol (poules, dindes, porcs).

· Le Corn Belt (de l'Ohio au Nebraska) : première région mondiale pour la culture du maïs, mais on y trouve aussi du soja, de la luzerne, du sorgho et des élevages de boucherie (bovins, porcins).

· Le Wheat Belt (Dakota, Montana, Idaho et Kansas) : deux régions où l’on cultive le blé (de printemps et d’hiver).

· Le Sud-est : domaine des cultures subtropicales (coton, canne à sucre, riz, agrumes), parfois associées au maïs, à l'élevage, aux cultures maraîchères et fruitières.

· Les hautes plaines sèches et le Sud-ouest : élevages extensifs.

· L’Oasis (Phœnix) : cultures irriguées (palmier dattier, luzerne, légumes).

· La région Nord Pacifique : spécialisée dans la polyculture de climat tempéré (céréales, élevages variés, cultures maraîchères, vergers de pommiers).

· La Californie : réputée pour ses cultures irriguées de légumes et de fruits et sa viticulture.

Source : www.ac-orleans-tours.fr/hist-geo3/ carto-bedin/CARTES.html

b) L’Europe

Avec plus de 370 millions d'habitants, l'Union européenne est plus peuplée que les Etats-Unis (280 millions d’habitants). Si l’on s’intéresse au poids cumulé de l'agriculture, de la sylviculture et de la pêche dans son PIB, on remarque que celui-ci est de 1,4% (en 2000), soit 0.3% de moins que les Etats-Unis. Le territoire de l'Union européenne (3,2 millions de km²) comprend 43% de terres agricoles et 38% de terres boisées.

L’Union européenne est un producteur agricole majeur : elle produit en effet à elle seule plus de 10% des céréales mondiales, 17% du blé, 40% de la production mondiale de betteraves, et près du quart de la récolte de colza. Elle assure en outre une production de 153 milliards d'hectolitres de vin, dont près des trois quarts proviennent de France et d'Italie. Pour ce qui est de l’élevage, l'Europe des Quinze est le 5è éleveur de bovins (6% du cheptel mondial) et le deuxième éleveur de porcins derrière la Chine, qui cumule 13% du cheptel. Elle élève 10% du cheptel ovins et caprins et assure le quart de la production mondiale de lait.

La figure 1 fournit de façon précise la répartition de son activité agricole parmi ses principaux secteurs :

Fig. 1 : Répartition de la production agricole européenne,

Source : www.sygma.org/web/ pa_AgriFranceEurope.asp

La répartition géographique des différents types de culture à travers le territoire européen (dans son ensemble, pas seulement l’Union Européenne) est particulièrement intéressante dans le cas qui nous occupe, car on a vu précédemment que l’évolution climatique dépend énormément du positionnement géographique.

On peut de façon schématique découper l’Europe en 8 grandes zones ayant chacune des caractéristiques propres. La carte suivante présente ces différentes régions.

Fig. 2 : Principales régions agricoles d’Europe

Le découpage proposé ici est basé le plus souvent sur l’observation d’une unité dans les cultures locales, souvent liée aux conditions climatiques, mais également à la morphologie des sites (montagnes, vent, lacs, etc.) ainsi qu’à la culture locale. Résumons dans le tableau suivant les principales caractéristiques démographiques et agricoles de ces zones.

REGIONS	Population		Surface agricole		Nature des sols (en %)
REGIONS	Millions Hab.	% rurale	Millions ha	% surface totale	Pâturages	Terres arables	Céréales	Terrains irrigués
1-Nord	19	25	6.6	6	11	89	42	5
2-Iles britanniques	62	13	21.9	70	65	35	17	0
3-Ouest	171	17	53.4	52	33	64	34	7
4-Méditerranée	118	33	58.1	56	37	47	21	14
5-Alpes	15	37	5.0	40	62	36	20	1
6-Nord est	49	36	22.7	57	22	75	46	1
7-Sud est	72	42	44.0	57	34	61	36	10
8-Est	173	27	286.9	16	37	61	19	3

Source: European Journal of Agronomy 16 -2002- Consequences of climate change for European agricultural productivity, land use and policy

2) Le changement climatique et l’agriculture : généralités

Le climat est le facteur le plus significatif pour la détermination de la croissance et de la productivité des plantes. Il est donc probable que des changements dans le climat vont bouleverser les paysages agricoles du monde.

a) Les effets d’une hausse de température

La croissance des cultures est souvent limitée par la température. Or, on s’attend à une hausse des températures plus importante dans les latitudes les plus élevées. Par conséquent, on peut prévoir des rendements plus élevés et de nouvelles cultures à ces endroits-là. Ceci est valable aussi bien pour les céréales que le maraîchage ou la vigne. Par exemple, une augmentation de la température de 1.5°C d'ici 2050 en Grande Bretagne, sans variation des précipitations, serait l'équivalent d'une diminution de l'altitude approximative de 200m. Cela correspondrait aussi à un décalage vers le sud des latitudes de 200 à 300 kilomètres. Une telle augmentation de la température permettrait une culture répandue du maïs dans le sud de l'Angleterre.

Cependant, dans d'autres régions, une élévation de la température ne sera peut-être pas aussi bénéfique. En effet, une hausse de la température causera aussi une prolifération des parasites, qui ne seront pas tués pendant l’hiver (phénomène du Winterkill) et qui pourront alors accomplir davantage de cycles reproductifs (Cammel, Knight, 1992). La pyrale du maïs par exemple, pourrait se décaler entre 165 et 500 kilomètres vers le nord, pour une élévation de 1°C. Mais les réels effets de ce paramètre sont très peu connus car il est difficile de modéliser l’évolution future des populations de parasites, de prévoir les réactions des agriculteurs et par conséquent très peu d’études d’impacts n’ont pris en compte ce facteur.

Une hausse de la température va non seulement affecter les grandes cultures, mais aussi l’élevage. Celui-ci pourrait connaître des difficultés dans les régions les plus chaudes. En revanche, le réchauffement de la période froide, dans les régions les plus fraîches, pourrait réduire les besoins en alimentation du bétail, réduire sa mortalité et ses besoins en énergie.

D’autre part, les périodes de gel seront plus courtes, ce qui pourrait avoir deux effets opposés selon les cultures que l’on considère : en effet, pour certaines variétés de blé qui ont besoin d’un temps de repos minimum, un raccourcissement de la période de gel entraînera une possible baisse de rendement ; en revanche, pour d’autres cultures qui en général souffrent du gel, l’effet sera positif.

De plus, il faut aussi envisager les effets d’une variation de température entre le jour et la nuit : en effet, les scénarios prévoient une amplitude de températures diurne plus réduite.

Enfin, l'humidité et les ressources en eau seront affectées par une augmentation de la température, indépendamment de tout changement dans les précipitations, puisque cette hausse augmenterait la cadence d'évaporation, réduisant ainsi le niveau d'humidité disponible pour la croissance des plantes. Un réchauffement de 1°C, sans changement dans les précipitations, pourrait diminuer les rendements de blé et de maïs d’environ 5%.

Source : www.doc.mmu.ac.uk/aric/eae/french/Global_Warming/Older/Agriculture.html

b) Les effets d’une variation des précipitations

Les marges d’incertitudes sur les variations des précipitations sont très importantes. Contrairement à la température, on ne sait pas si, dans l’avenir, les précipitations augmenteront ou diminueront. Ainsi il est difficile de prévoir les réels effets d’une variation de précipitations, même si on s’attend à une plus grande sécheresse dans le sud de l’Europe et des Etats-Unis. Cependant, la variabilité plus importante de celles-ci va jouer un rôle. En effet, si les saisons des pluies sont décalées, voire perturbées, elles ne correspondront plus avec les cycles de croissance des plantes, entraînant inévitablement une perte de rendement.

c) Les effets de la hausse de CO₂ dans l’atmosphère

L'augmentation des concentrations atmosphériques en dioxyde de carbone pourrait être bénéfique. Les plantes croissent en raison de la photosynthèse dont la cadence serait stimulée par des taux plus élevés de dioxyde de carbone. Ainsi, la cadence de croissance et la productivité des plantes pourraient augmenter.

La plupart des cultures développées dans des régions fraîches et tempérées répondent positivement à une plus grande concentration de dioxyde de carbone, y compris certains des aliments de base importants tels que le blé, le riz et le soja. Certaines études ont prouvé que le rendement de croissance peut augmenter jusqu'à 50% si le taux de dioxyde de carbone atmosphérique est doublé. En revanche, les cultures des régions tropicales (sorgho, maïs, canne à sucre) qui sont aussi cultivées dans le sud des Etats-Unis, ne répondent pas aussi bien aux augmentations en CO₂. Ces différences sont dues essentiellement à une différence de métabolisme. En effet, il existe deux types de plantes : les plantes en C₃ et les plantes en C₄. La machinerie végétale des plantes en C₄, comme le maïs, est très efficiente sur le plan de l'activité photosynthétique, mais le doublement attendu de la teneur en CO₂va augmenter l'assimilation de carbone chez les plantes en C₃, l'impact étant plus réduit chez les plantes en C₄ puisque la teneur en CO₂ au niveau de la Rubisco (enzyme qui catalyse la fixation du CO₂) est déjà élevée. (Source : http://www.cndp.fr/magsvt/espace/entretien.htm , Rencontre avec Gabriel Cornic)

Cependant, ces résultats sur une augmentation de CO₂ doivent être largement nuancés puisque l’interaction avec d’autres facteurs est à prendre en compte : en effet,

· Une hausse du taux de CO₂, accompagnée d’une augmentation modérée de la température, si les ressources en eau sont suffisantes, entraînera alors une production globale plus forte, avec des disparités selon les cultures (effet très bénéfique pour le riz, le soja, le coton / effet moins bénéfique pour le maïs, la canne à sucre, le sorgho).

· Une hausse du taux de CO₂, accompagnée d’une augmentation modérée de la température et des pluies, peut mener à une petite augmentation de la production globale.

· Une hausse du taux de CO₂, accompagnée d’une augmentation de température d’environ 3°C et d’une diminution des pluies de 20%, conduira à une réduction de rendement pour toutes les cultures de champs.

· Une hausse du taux de CO₂, accompagnée d’une augmentation importante de la température et d’une augmentation modérée des pluies raccourcira la période de croissance, et à terme entraînera une baisse de la production.

Ainsi, il ne faut pas prendre en compte la variation d’un unique paramètre, mais faire intervenir les interactions qui peuvent exister entre toutes les composantes de variation du climat.

d) Les effets de la hausse du niveau de la mer

Certains modèles prévoient une hausse d’un mètre d'ici 2100 (mais les incertitudes demeurent considérables). La plus grande menace pour les zones agricoles de basse altitude est donc les inondations. En outre, la pollution de la surface et des eaux souterraines par l'eau de mer, salée, est un autre problème potentiel auquel les agriculteurs situés dans des régions de basse altitude risquent de devoir faire face. Ainsi, dans le Sud est des Etats-Unis par exemple, le problème de salinisation des eaux souterraines est déjà d’actualité en Floride et dans l’Alabama. (Source: www.usgcrp.gov/usgcrp/nacc/education/southeast/se-edu-3.htm, US National Assessment of the Potential Consequences of Climate Variability and Change, Regional Paper: the Southeast). Les coûts de production agricole augmenteraient, ayant pour résultat une hausse des prix des denrées alimentaires.

e) Conclusion

Les résultats présentés dans cette partie sont récapitulés dans le tableau ci-dessous.

Facteur climatique	Effets	Impacts sur l'agriculture
Hausse de la température	Hausse plus importante au Nord	Décalage des cultures et rendements plus élevés au Nord Apparition de nouvelles cultures dans les plus hautes latitudes
	Prolifération de parasites	Effet nuisible sur les récoltes / Possibles utilisations massives de pesticides ayant des impacts sur l'environnement
	Raccourcissement des périodes de gel	Effet positif ou négatif selon les types de cultures
	Impacts sur l'humidité et les ressources en eau	Effet négatif, risques de sécheresses, surtout au Sud
Précipitations	Variabilité accrue	Décalage des cycles de croissance des plantes / Possibilités de pertes de rendement dues à une lacune ou un surcroît d'apport en eau aux mauvais moments
Hausse du taux de CO2	-	Gain ou perte de rendement selon le type de plante (C3 ou C4), et aussi en fonction des autres paramètres climatiques
Hausse du niveau de la mer	Salinisation	Problème de la ressource en eau (pollution des nappes d'eaux souterraines, non exploitables sans traitement préalable)
Hausse du niveau de la mer	Risques d'inondations	Récoltes perdues

3) Les impacts agricoles en Europe et aux Etats-Unis

Dans cette partie, nous allons regarder plus précisément les impacts agricoles dans les deux régions concernées. Nous avons séparé les grands types de culture pour plus de clarté.

a) Les céréales

· Le cas de l’Europe

		Europe
Cultures les plus répandues		Blé, Maïs, Tournesol, Soja
Facteurs climatiques intervenant		La hausse de la température / les variations de précipitations, qui peuvent provoquer des sécheresses; et surtout la variabilité plus importante de ces 2 facteurs
Grandes Tendances		Décalage vers le Nord (Finlande et Russie) des secteurs de production : extension de 120 Km par hausse de 1°C, accompagnée d’une hausse de rendement Sud plus chaud et plus sec : baisse des rendements
Date de l'estimation		2030
Estimation de l'évolution des rendements		Nord	Sud	Grande marge d'incertitudes, et d’importants contrastes régionaux. Pas de conclusion globale. 2 principales orientations : - hausse au nord - baisse au sud
	Blé	+23%	-16%
	Maïs	+140%	-36%
	Tournesol	-40%	-14%
		+65%	+45%

Source: J .E.Olesen, M.Bindi, Journal of Agronomy, 2002.

· Le cas des Etats-Unis

	USA
Cultures les plus répandues	Blé, Maïs, Soja
Facteurs climatiques intervenant	La hausse de la température / les variations de précipitations, qui peuvent provoquer des sécheresses; et surtout la variabilité plus importante de ces 2 facteurs
Grandes Tendances	Décalage vers le Nord (Frontières avec le Canada) des secteurs de production Gains de production dans les Etats des Grands Lacs et sur la côte Pacifique Pertes de production dans les Grandes Plaines et le Sud Est (sécheresse)
Modèles climatiques utilisés	Modèle du Centre de Hadley, (CCC) / Modèle du laboratoire Nord Ouest Pacifique, avec une concentration de CO₂ de 445ppm.
Date de l'estimation	2030
Cultures
Estimation de l'évolution des rendements	Blé	de - 9% à +24%	Grande marge d'incertitudes
	Maïs	de +11% à +20%	Dans l'ensemble, hausse conséquente
	Soja	de +7% à +49%	Beaucoup d'incertitudes, mais une tendance globale à la hausse

Source: IPCC, Working Group II, 15-2-3 Food and Fiber.

Ces résultats sont fondés sur des simulations de rendement de récolte sur 46 sites principaux de production, grâce aux modèles de DSSAT (Tsuji, 1994).

Il y a de plus une disparité importante selon les régions que l’on considère. Selon les études faites par l’IPCC aux Etats-Unis, il peut y avoir des différences de rendement de 180% à 230% pour le blé et le soja, entre deux sites distincts.

Il y a également des disparités selon l’intensité de la hausse de température : une hausse de température peut avoir un effet bénéfique tant qu’elle n’est pas trop élevée. Une étude montre en effet (Rosenzweig) qu’une hausse de 2°C induit une réponse positive sur les productions de céréales, mais une hausse de 4°C une réponse négative. Mais les modèles sont limités puisqu’ils n’envisagent pas une hausse plus importante que 4°C.

Enfin, une variabilité journalière et annuelle accrue des températures et des précipitations a un impact direct sur la variabilité des rendements. En effet, une hausse de la variabilité des composantes du climat mène à une baisse conséquente de la production. En revanche, une baisse de la variabilité conduit à une faible augmentation de production. Ce problème de variabilité peut poser ensuite des difficultés aux agriculteurs qui ne pourront en aucun cas prévoir leurs rendements.

b) Le maraîchage et les cultures tropicales

· Le cas de l’Europe

		Europe
Cultures les plus répandues		Maraîchage (fruits et légumes), Vigne
Facteurs climatiques intervenant		la hausse de la température et son effet sur la durée des périodes de gel
Grandes Tendances		Grandes disparités régionales
Date de l'estimation		2030
Cultures		Nord	Sud
Estimation de l'évolution des rendements	Pommes de terre	+20%	+8%	Augmentation générale conséquente
	Vigne	+24%	+12%

Source: IPCC, WG II, chapitre sur l’Europe.

· Le cas des Etats-Unis

	USA
Cultures les plus répandues	Agrumes, Coton, Tabac, Polyculture
Facteurs climatiques intervenant	la hausse de la température et son effet sur la durée des périodes de gel
Grandes Tendances	Disparités régionales
Modèles utilisés	Modèle du Centre de Hadley, (CCC) / Modèle du laboratoire Nord Ouest Pacifique
Date de l'estimation	2030
Cultures
	Pommes de Terre	de +7% à +8%	petite augmentation
Estimation de l'évolution des rendements	Agrumes, vigne	de +13% à +40%	Augmentation conséquente mais pas de distinction selon les cultures

Source: IPCC, Working Group II, 15-2-3 Food and Fiber.

Ici encore, il y a une disparité importante selon les régions. Les régions méridionales seront favorables à la culture des agrumes et du coton car la période de gel sera probablement raccourcie. En revanche, au Texas et en Floride, les rendements sont susceptibles de diminuer à cause d’une chaleur excessive pendant l’hiver (Rosenzweig, 1996). De même, en Europe, les effets bénéfiques du changement climatique sont variables : le Nord connaîtra probablement une hausse plus importante de rendement que le Sud.

c) L’élevage

· Le cas de l’Europe

L’impact du changement climatique en Europe ne serait pas très important sur l’élevage européen, qui est principalement intensif, car, dans ce cas, l’environnement est contrôlé dans une certaine mesure (possibilités de contrôle de la température dans les étables, bergeries et porcheries). L’influence du climat est donc relativement faible sur les rendements, de même que sur les différentes maladies. (J.E.Olesen, M. Bindi, Journal of Agronomy, 2002)

· Le cas des Etats-Unis

	USA
Types d'élevage	Bétail, Volailles
Facteurs climatiques intervenant	Hausse de la température, variations des précipitations pouvant avoir un effet sur la qualité de l'eau, fréquence des événements extrêmes
Grandes Tendances	Perte d'appétit Gain de poids limité par une éventuelle qualité de l'eau dégradée Eventuelles morts lors d'événements extrêmes (ex: orage de glace en 1998 au Nord-est des Etats-Unis)
Etudes	Adams, 1995
Lieu	Appalaches, Sud-est, Grandes Plaines
Résultats
Estimations de l’évolution des rendements	si +5°C	baisse de 10% de la production de lait, et baisse des naissances des veaux
	si +1,5°C	Baisse de 1% uniquement

Source: IPCC, Working Group II, 15-2-3-1-4 Vulnérabilité du bétail

Globalement, l’impact du changement climatique aux Etats-Unis sur l’élevage est négatif. En effet, on suppose que les effets négatifs sur la production animale d’un été chaud seront plus importants que les effets positifs dus à un hiver plus chaud. Ces problèmes sont essentiellement dus au fait que l’élevage américain est essentiellement extensif, ce qui le rend plus vulnérable aux conditions climatiques.

d) Conclusions

Les résultats observés sur les différentes cultures confirment les généralités : dans l’ensemble, l’impact du changement climatique sur l’agriculture est positif (hausse des rendements), mais il existe de fortes disparités régionales, notamment entre le Nord et le Sud, le Nord bénéficiant de meilleures conditions climatiques propres à l’agriculture et donc de meilleurs rendements. Les effets largement positifs au Nord peuvent alors compenser des effets négatifs au Sud.

En revanche, les modèles utilisés présentent de nombreuses limites et il faut donc rester prudent. En effet, une première limite concernant l’agriculture est la prévision à long terme des événements extrêmes : s’il est probable qu’ils soient plus fréquents, ils n’en restent pas moins imprévisibles et leurs effets peuvent être dévastateurs pour certaines récoltes. De plus, les modèles utilisés dans la partie précédente ne sont pas exhaustifs et ne prennent pas en compte tous les facteurs. Par exemple, le problème des parasites n’apparaît pas dans le cadre des études. De même, les changements de comportement des agriculteurs pour lutter contre les effets négatifs du changement climatique vont avoir des répercussions sur les productions et les récoltes, mais peu d’études ont pris en compte ce paramètre.

Le graphe suivant illustre ces conclusions. Il représente les variations de production aux Etats-Unis par région, toutes cultures confondues, bétail compris. La date de référence est 2000, et les estimations sont faites pour les années 2030 et 2090, sous deux hypothèse différentes : un scénario où les agriculteurs ne changent pas leurs habitudes agraires, et un autre où ils « s’adaptent » au changement climatique. Cette adaptation peut se traduire par un décalage de la date des semailles ou bien un choix différent de cultures. De plus, l’étude se base sur le modèle climatique de Hadley.

Source: http://www.usgcrp.gov/usgcrp/Library/nationalassessment/overviewagriculture.htm , The Potential Consequences of Climate Variability and Change, Overview: Agriculture.

Cependant, la même étude menée avec un autre scénario climatique donne des résultats sensiblement différents (baisses de production pour certaines régions, notamment au Sud). Il faut donc garder un regard critique sur toutes les études faites.

Néanmoins, il semble établi que les agriculteurs ont des moyens de s’adapter et de lutter contre les effets nuisibles du changement climatique. Le secteur de l’agriculture dispose de certaines marches de manœuvre et aujourd’hui, on réalise de plus en plus qu’il dispose d’une flexibilité non négligeable.

4) Adaptabilité

De nombreuses études menées à l’échelle d’exploitations agricoles montrent qu’il est possible de réduire de manière conséquente les effets nuisibles du changement climatique. Cela implique souvent le changement d’habitudes agraires. En effet, il est possible d’obtenir une croissance globale de la productivité, si l’adaptation est au moins effective dans les régions situées sous de basses latitudes, et si l’accroissement des rendements dans les régions plus septentrionales est bien exploité. Cela pourrait cependant induire une diminution du revenu des agriculteurs, du fait d’une diminution des prix. Les stratégies sont de deux types : ajustements à court terme, et ajustements à long terme.

a) Adaptations à court terme

Ceci correspond aux efforts à mettre en œuvre pour optimiser la production, malgré les changements climatiques majeurs.

En ce qui concerne les cultures printanières, le réchauffement risque de permettre d’effectuer des semences précoces. Ceci permettra alors de rallonger la période de croissance, et donc d’accroître le potentiel d’augmentation du rendement. Les céréales d’hiver sont supposées avoir acquis un certain stade de leur croissance au moment de l’arrivée du froid, pour assurer leur survie hivernale. Cependant, le réchauffement climatique, repoussant l’arrivée du froid, pourrait permettre d’effectuer des semences plus tardives.

D’autre part, l’utilisation de fertilisants dépend des ressources dont dispose la plante dans le sol. Une augmentation du taux de CO₂ atmosphérique renforcerait la croissance des plantes, ainsi que leur consommation des ressources du sol. Le besoin de fertilisants risque donc de se développer.

Les pratiques de conservation de l’eau sont destinées à faire face aux sécheresses. Elles pourraient donc avoir leur utilité pour réduire les impacts du changement climatique. Ces techniques englobent aussi bien le labour de conservation que la gestion de l’irrigation.

Le labour de conservation consiste à conserver tout ou partie des résidus de la culture précédente, afin de protéger le sol de l’érosion du vent, et de conserver une humidité élevée, en réduisant l’évaporation et en augmentant l’infiltration. L’irrigation doit par ailleurs être gérée de manière optimale, afin d’utiliser au mieux l’eau disponible. (J.E.Olesen, M. Bindi, Journal of Agronomy, 2002)

b) Adaptations à long terme

Les adaptations à long terme consistent en des changements structurels. Les changements dans l’utilisation des terres seront probablement un facteur de stabilisation de la production. Dans ce cas, les cultures à haute variabilité de rendement, selon les années, pourraient être remplacées par des cultures à productivité relativement faible, mais stable.

De plus, la recherche génétique pourrait permettre d’élaborer des plantes résistantes à la chaleur, à la sécheresse, et aux parasites. Dans ce cadre-là, le CIRAD a créé une nouvelle variété de riz plus résistante à la sécheresse. Ces manipulations génétiques pourraient alors permettre une adaptation plus rapide aux différents stress causés par le changement climatique.

D’autre part, de nouvelles techniques de travail du sol peuvent être mises au point (labour et déchaumage minimum …) afin d’améliorer l’efficacité de l’irrigation. Les restrictions éventuelles de disponibilité en eau vont probablement rendre nécessaire l’emploi de ces techniques.

Ces changements dans le système agricole sont nécessaires pour le maintien d’une agriculture viable et compétitive. Dans de nombreuses régions européennes, les exploitations se sont spécialisées, ou bien en élevage, ou bien en culture de terres arables. Cette spécialisation est souvent due aux conditions environnementales, qu’il s’agisse du sol ou du climat. Cependant, ce sont ces types de fermes qui seront le plus touchés par le changement climatique, contrairement aux exploitations mixtes, qui auront davantage de liberté d’adaptation, car elles peuvent intervenir sur différents fronts.

c) Réduction des émissions gazeuses

Les émissions de méthane peuvent être réduites en modifiant l’alimentation du bétail. Les émissions d’oxyde d’azote pourraient être réduites par une évolution de l’utilisation des engrais, une meilleure utilisation de l’azote et une modification des pratiques agraires. (J.E.Olesen, M. Bindi, Journal of Agronomy, 2002)

d) Politiques suggérées pour adapter l’agriculture au changement climatique

Ressource	Politique
Terres	Réformer la politique agricole, afin d’encourager une utilisation flexible des terres. L’étendue des terres cultivables européennes sous divers climats permet une diversité propice à l’adaptation.
Eau	Réformer le marché de l’eau, et augmenter la valeur de la récolte, par volume d’eau utilisé, afin d’encourager une utilisation rationnelle des ressources. La gestion de l’eau, qui est déjà aujourd’hui un facteur limitant pour certaines régions, est un point crucial pour s’adapter à un climat plus sec.
Engrais	Améliorer l’efficacité de l’utilisation des engrais, en modifiant les modes de production, et en développant de nouvelles gestions d’apport d’engrais
Energie	Améliorer l’efficacité de la production de nourriture et explorer de nouveaux combustibles biologiques, et les moyens de stocker davantage de carbone dans les arbres et le sol Un apport fiable et durable en énergie est essentiel pour s’adapter au climat, et aux politiques de restriction
Diversité génétique	Assembler, préserver et caractériser les gènes des plantes et des animaux, et conduire des recherches sur des cultures et des élevages alternatifs. La diversité génétique et les nouveaux matériaux génétiques fournissent une base considérable pour adapter les espèces cultivées au changement climatique.
Capacité de recherche	Encourager la recherche sur l’adaptation, et le développement de nouveaux systèmes agricoles et de modes de consommation alternatifs
Systèmes d’information	Développer les systèmes nationaux qui distribuent l’information sur la recherche en agriculture, et encourager l’échange d’informations entre agriculteurs.
Culture	Intégrer les politiques agricoles, environnementales et culturelles afin de préserver l’héritage de l’environnement rural

Source : Easterling 1996

5) Impacts économiques

Le dernier aspect des impacts du changement climatique sur l’agriculture, mais non le moindre, est celui des répercussions économiques. Ce n’est pas un sujet de recherche récent, puisque les premières études datent de 1980. Néanmoins celles-ci étaient très primaires et ne tenaient pas compte de nombreux paramètres comme l’influence du commerce extérieur, du montant des fonds attribués à la recherche, de la variation des prix sur le marché, de la croissance de la population, du développement technologique…

L’impact global du changement climatique sur l’agriculture est considéré comme salutaire pour la société américaine et européenne dans son ensemble. Mais il serait positif pour les consommateurs et le commerce extérieur, tandis que les producteurs souffriraient d’une baisse des prix due à une hausse globale de production. De plus, on pourrait assister à une restructuration de certaines économies locales, dans le Sud notamment où les effets du changement climatiques sont plutôt négatifs. En effet, une économie de services ou bien un développement de l’industrie pourraient alors s’imposer comme solution de remplacement à l’agriculture.

En réalité, l’agriculture ne représente qu’un faible pourcentage du PNB américain ou européen, donc ces deux régions ont des possibilités d’adaptation. L’agriculture des Etats-Unis ou de l’Europe sera plus affectée par le changement climatique à travers les impacts de celui-ci à l’étranger, qui se répercutera sur les prix du marché et donc sur les exportations des deux régions. Dans ce cadre-là, les producteurs peuvent rester gagnants si les prix du marché international restent suffisamment élevés.

Source: Etude de l’USDA (US Department of Agriculture), Could US agriculture adapt? David Schimmelpfenning.

Une étude de l’USGCRP (US Global Change Research Program) a quantifié les impacts agricoles du changement climatique, en exprimant la variation du bien-être du consommateur et du producteur en dollars, sous l’hypothèse de deux scénarios de climat : l’un utilisant le modèle de Hadley, et l’autre le modèle canadien. Les résultats sont présentés sur les graphes ci-dessous.

Source : http://www.usgcrp.gov/usgcrp/Library/nationalassessment/overviewagriculture.htm

Les résultats des deux études sont très différents : avec le modèle de Hadley, les gains sont considérables, tandis que l’utilisation du modèle climatique canadien aboutit à des résultats plus mitigés. Ces différences peuvent être expliquées par une augmentation de productivité plus forte sous le modèle de Hadley, et donc d’une baisse des prix plus importante, augmentant le bien-être du consommateur.

Enfin, comme les études climatologiques ou les études d’impacts, ces études économiques ont leurs propres limites. En effet, des estimations sont faites pour 2030 et 2090, mais on ne dispose d’aucun élément pour la période 2000-2030. De plus, aux Etats-Unis par exemple, les fonds pour la recherche ont été diminués voire supprimés dans certains Etats, ce qui à terme affectera la réponse du secteur agricole au changement climatique.

Conclusion

Les problèmes de la ressource en eau douce et de l’adaptabilité des pays grâce à des progrès techniques ont été présentés précédemment, mais nous n’avons traité dans ce rapport que les perspectives agricoles concernant l’Europe et les Etats-Unis. Or, pour les pays en développement ces interrogations seront probablement beaucoup plus grandes si un effort particulier n’est pas fait. Les pays pauvres n’ont pas les capitaux financiers et le savoir-faire technique suffisants pour s’adapter de manière aussi efficace au changement climatique que l’Europe et les Etats-Unis et peu de scénarios socio-économiques prévoient un rattrapage économique suffisamment important pour réduire cet écart. Ainsi, l’adaptabilité fera sans doute défaut dans ces pays alors que certains connaîtront un changement climatique très important. De plus, dans certains pays qui connaissent une situation difficile actuellement pour leur approvisionnement en eau, le réchauffement climatique accroîtra le stress hydrique causant des problèmes alimentaires. En effet, le manque d’eau entraîne une diminution naturelle de la production agricole. En outre, si elle est en faible quantité, la qualité de l’eau consommée baisse car elle est alors surexploitée. L’aggravation des pénuries d’eau causerait donc des problèmes de sécurité alimentaire importants.

Annexe

Annexe 1 : résultats de l’étude de Giorgi et Francisco, source IPCC