Laboratoire Mixte International TREMA

trema.ucam.ac.ma

ABHT

1

Des ressources limitées et sur-

exploitées

• 180 millions de personnes avec moins de

1000 m3/habitant

• 83 % mobilisée par l’agriculture

• Faible efficience : 55% en moyenne, < 50%

au Maroc

plan bleu 2012

Efficience de l’utilisation de l’eau, 2005-2010

Changements globaux

– précipitation hivernale (>2050) , température

(dés 2021-2050)

– évènements extrêmes (sècheresse, pluies

torrentielles)

– Demande en augmentation (urbanisation, irrigation)

Anomalies de température moyenne estivale sur le Maroc basé sur le

scenario IPCC-A2 estimée à l’horizon 2071-2100 (Fatima

Driouech, DMN)

Ressources en Eau en Méditerranée du Sud

Objectifs du LMI TREMA

Formation

Recherche 2 thèmes, « Modélisation » et

« Télédétection »

Système d’observation

Outils d’aide à la gestion /décision

- Etude des processus hydrologiques en zones semi-arides

- Prévoir les évolutions selon scenarios de changements climatiques et

anthropiques

- Aider à la gestion de la ressource

Région d’étude: le bassin du Tensift

Tanger

Rabat Jbel Toubkal, 4106 m

Marrakech

Jbilet

Tensift Catchment

Haut Atlas = château d’eau avec un régime mixte pluie/neige

Eau utilisé principalement par l’agriculture irriguée de la plaine (~ 85 %)

Bassin peu jaugé: les prélèvements et apports sont mal connus

Seguia Périmètres modernes

Transfert

Pompage

Un système d’irrigation complexe

Thème 1 - Fonctionnement hydrologique et scénarios d’évolution

Modélisation

Gestion

présente et

future Caractérisation des

flux hydriques

=> 4 axes 1) Etude des processus hydrologiques : montagne,

piémont et plaine.

2) Modélisation des crues et du risque associé

3) Modélisation hydrologique intégrée du bassin

versant

4) Etude de l’impact des changements climatiques

et anthropiques sur la base de ces modèles

Thème 2 - Indicateurs régionaux du cycle de l’eau

Offre satellitaire

Enneigement

Occupation du sol

Humidité du sol

Evapotranspiration

Etc.

Axe 1 – Variables bio-physiques

Alimentation

de modèles

(Thème 1 -

forçage ou

assimilation)

Axe 2 – Approches

régionales et

diachroniques

Infiltrations profondes ?

Infiltrations

oueds

Neige

Nappe

Hydrologie de montagne

évapotranspiration

évapotranspiration

Spatialisation de la dynamique

du manteau neigeux

Amélioration du bilan des

bassins de montagne

Meilleure connaissance

de l’évapotranspiration

Géochimie

Flux d’eau en piémont

- Profils thermiques

- Géochimie

- Piézométrie

- Scintillométrie

Modélisation et prévision des crues

Demande sociétale forte + contribution HSM

• Régionalisation des risques (Méditerranée) - Spatialisation paramètres (bassins peu jaugés) - Test sur bassins représentatifs (campagnes de mesures précipitations, humidité des sols...)

• Développer des modèles de prévision du

risque - Utilisation des prévisions météorologiques (AROME, ALADIN produites par la DMN) - Assimilation de données de télédétection - Collaboration sciences sociales (MediTer)

Objectifs TREMA 2 • Caractériser les évènements extrêmes passés et futurs - Analyse fréquentielle des données historiques - Modèles climatiques pour scénarios futurs - Prise en compte des incertitudes

© Elsa

Objectifs TREMA 2

Améliorer de la partition E / T

basée sur des mesures (flux de sève, isotopie)

Intérêts : amélioration modèles TSVA, efficience utilisation de

l’eau (WUE), diagnostic des pratiques d’irrigation.

Assimilation multi longueurs d’ondes

Evaluation de l’apport conjoint de différentes observations

par télédétection (réflectances, humidité superficielle du

sol, température de surface et indices de stress dérivés,

etc.)

Acquis

- Travaux de longue date sur la

modélisation du fonctionnement hydrique

des surfaces (évapotranspiration, humidité

du sol).

Manchon

flux de sève

Apport des domaines

spectraux en assimilation

Hydrologie de plaine Bilan hydrique des cultures

Objectifs

(1) Scénarios anthropiques (conversion en irrigation goutte à goutte, évolution des assolements…)

=> collaboration SHS

(2) Changement climatique (ex données MEDCORDEX)

=> Tests de méthodes de désagrégation de scénarios régionaux (coefficient de changement ou modification distribution)

Impacts des changements climatiques et de l’action anthropique

1990 2070

Températures

Précipitations

Consensus scénarios CC

(3) Vulnérabilité d’un système - Définir les critères de vulnérabilité (économique / politique / écologique …) -Etudier la réponse du système (risque) aux aleas (forçages climatique et anthropique) par rapport aux critères de vulnérabilité. => Collaboration SHS nécessaire.

Alea

Risque

Vulnérabilité

Dry

Wheat

Tree Crops

(Citrus,

Olive,

Apricot)

Irrigated

Anual crops

(Wheat, beet)

Snow Cover

Sites avec différentes:

- Méthodes d’irrigation : drip/flood

- Fractions de couvert

- Variétés

R3 Agafay

Saada 1 Saada 2 Agafay

R3 6 experiences

Ait Imour R3

Chichaoua blé pluvial

Flux & Soil humidity

-> Continuous measurement of soil state

Energy budget measurement

-> Continuous measurement of fluxes over a small area

Scintillometry

-> Continuous Measurement of Evapotranspiration

over long distances

Flux de sève: Transpiration

Isotopy

Indice foliaire LAI, fraction du couvert fc

Observatoire de Tensift Dispositif terrain

BD

Hydro

Météo

Suivi temps réel sur le web

http://trema.ucam.ac.ma/Stations/

Télé

transmission

Observatoire de Tensift Base de données

Quelques résultats…

##

#

#

#

##

#

#

#

Positive

(significant)

Positive

Negative

Negative

(significant)

Trend on snow duration

February-March

April-May

CasablancaMeknes

Marrakech

Ouarzazate

CasablancaMeknes

Marrakech

Ouarzazate

±

±

120 km0 80

120 km0 80

Atlas marocain: produits MODIS

traités et validés (nombre de jours

enneigés par période de 2 mois)

Tendance du nombre de jours enneigées sur l’Atlas

Tendance positive sur

les zones de hautes

altitudes (> 2500m)

Tendance négative au

printemps (basses

altitudes, versant Sud)

Changement de partition pluie/neige observée à

la station Oukamaiden (simonneaux et al., 2008)

Pré

cip

itations (

mm

/an) Oukamaiden, 1989-2009

Débits (

mm

/jour)

Désagrégation scénarios climatiques

Désagrégation de scénarios climatiques

• Initiative MedCORDEX (2 scénarios

RCP4.5 et RCP 8.5)

• Deux approches : Quantile-Quantile QQ

et Perturbation P

Baisse des précipitations (printemps et

automne) et augmentation des

températures (été)

Résultat de la désagrégation pour les

précipitations annuelles

Cycle saisonnier moyen (Rheraya)

Impact sur les débits des

oueds de montagne

(Rheraya)

Bilan expérimental de 10 ans de mesure (in situ et locales) sur les cultures

irriguées de la plaine du Haouz: pertes par évaporation et infiltration

Bilan hydrique des cultures

Logiciel SAMIR (SAtellite Monitoring for IRrigation):

spatialisation de ET et du bilan hydrique par

imagerie satellitaire

gestion, planification et optimisation des irrigations

déposé pour enregistrement (IRD, UCAM,

ORMVAH et ABHT)

LMI TREMA: Outils d’aide à la décision

- Gestion de l’eau d’irrigation -

Démonstrateur SAT-IRR (Satellite for

IRRigation schedulling):

consultable à http://osr-cesbio.ups-tlse.fr/Satirr/

Applicable à l’échelle de la parcelle et sans

avoir besoin de météo et d’imageirie Satellite

planification de la prochaine irrigation si

nécessaire

Aide à la décision pour la planification des tours d’eau

Nouvel indice pour évaluer la planification basée sur (1) le stress de la culture et (2) le temps par rapport au début du tour d’eau

Irrigation Priority Index (IPI)

IPI image pour le 2ème tour

d’eau 2012-2013, périmètre R3

(Marrakech)

Minimisation des valeurs absolue de IPI en tenant compte des contraintes du réseau existant

Avec contraintes

IPI <-0.2 : 8%

IPI > +0.2 : 52%

-0.2 < IPI < +0.2 : 40%

IPI – Avant optimisation Coefficient de stress IPI Après optimisation

IPI <-0.2 : 22%

IPI > +0.2 : 50%

-0.2 < IPI < +0.2 : 28%

2.0dγ

Comparaison des apports d’eau avant et après l’optimisation

0

100 000

200 000

300 000

400 000

500 000

600 000

Appliqués Estimés

somme des volumes d'eau (m3)

Réduction potentielle des apports de 25%

Aide à la décision pour la planification des tours d’eau

Modèle: planification des

ressources en eau :

répondre aux besoins en

optimisant priorités et

préférences.

Modèle: estimation

spatialisée de

l’Evapotranspiration par

Imagerie Satellitaire

Modèle: flux des eaux

souterraines dans

l’aquifère.

LMI TREMA: Outils d’aide à la décision

Gestion intégrée des ressources en eaux -

Validation débits et eaux souterraines

SAMIR-WEAP-MODFLOW:

Désagrégation des produits humidité du sol SMOS

Produits humidité du sol: résolution (>10km) incompatible avec la modélisation

hydrologique approche DISPATCH (Merlin et al., 2012, 2013)

Désagrégation

Fraction d’évapor

ation

Humidité du sol

SMOS (40 km)

Température de surface

MODIS (1 km)

Indice de

végétation et MNT

(1km)

Humidité du sol (1

km)

Approche

trapèze de

Moran et al.

(1994)

Prévision des rendements en blé au Maroc

• Etude diagnostique des relations végétation (NDVI-AVHRR)/climat régional

(indices –NAO… -et variables–SST, hPa …-)

Indice de végétation

Precipitation, Temperature

Régression linéaire et machine à

vecteur de support Conditions locales

Marqueur

Surface foliaire

Stade

Phéno. critiques

Indices et variables climatiques (NAO,

ENSO …)

Pro

xy o

f

loca

l clim

ate

• Développement de modèles empiriques de prévision saisonnière des

rendements en blé tendre à l’échelle de la province agricole

Performance des modèles pour différentes

périodes de prévision (mars=3 mois avant la

récolte)

Informations sur le climat régional

anticipation des prévisions de plus d’un

mois par rapport aux systèmes existants

Partenariat

LMI TREMA

ABHT

5 labos:

LME, GEOHYD, LISI,

LHEA, LAEPT

3 labos:

LP2M2E, LGR,

LCME

Gestion Socio-économique de l’eau

Développement Informatique

Modélisation hydrologique intégrée ,

CC

Hydrologie, Télédétection,

Modélisation, Agro-météorologie

Télédétection, Hydrologie,

Modélisation

Gestion des ressources en eau

Hydrogéologie isotopique

Météorologie, Climatologie

Partenariat : Entités associées

LMI TREMA

LAGAGE Centre Européen de Recherche et

d’Enseignement des Géosciences de

l’Environnement (CEREGE, Aix-en-

Provence)

Universidad de Chile

Université Ibn Zohr, Agadir

Université Sultan Moulay Slimane, Beni Mellal

Signature isotopique

Hydrologie nivale

Paléoclimatologie

Hydrologie nivale, Irrigation

Projets actuels

LMI TREMA

Projet ANR TRANSMED-

AMETHYST 2013-2017

Evolution conjointe des ressources et

des usages de l'eau dans le Sud

méditerranéen

Projet SAGESSE CNRST

2016-2018

Système d’Aide à la décision pour la Gestion des

reSSources en Eau

Projet PHC Maghreb

2014-2016

Université de

Mascara, Algérie

Institut Agronomique

de Tunisie

Estimation spatialisée de l'utilisation de

l'eau par l'agriculture pluviale et irriguée

au Maghreb

Projet REC, H2020

2015-2018

Estimation satellitaire de l’humidité de la

zone racinaire

Poursuite de l’effort de formation par la recherche

8 thèses soutenues (dont 4 co-encadrées) + 3 Habilitations Universitaires

4 soutenances de thèse prévues pour 2016

32 stages master2 (dont 22 co-encadrés)

LMI TREMA: La formation

Formations continues: doctorants + partenaires gestionnaires + pays sud

(6 formations)

Techniques de mesures expérimentales en hydro-météorologie

Modélisation hydrologique

Techniques spatiales en observation de la terre et SIG

Matlab, IDL, …

Approches participatives et gestions des ressources en eau

Formation universitaires

LMI TREMA chapeaute un master national spécialisé Sciences de l’Eau

Implication à l’UCAM sur plusieurs formations sur les thématiques du LMI

trema.ucam.ac.ma

Financial support :

Merci pour votre attention