Le paradoxe : le changement climatique accroît les risques de dégâts liés au gel sur vignes et vergers !

Agronomie
23 mars 2020 par itk Agro
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L’hiver a été doux, dans les vignes et dans certaines grandes cultures les premières pousses sont sorties, mais paradoxalement la première vague de froid arrive en France, ce qui inquiète les agriculteurs.

Le changement climatique et l’augmentation des températures hivernales engendrent un développement de la végétation de plus en plus précoce en fin d’hiver. Ce phénomène expose les cultures à des risques accrus de dégâts dus au gel.

Le printemps 2020 confirme cette règle. Après l’hiver le plus doux depuis 120 ans, sans pic de froid, le retour des gelées quasi-généralisées est arrivé hier. Des températures inférieures à -5°C sont à craindre entre les nuits du lundi 23 au jeudi 26 mars.

Le Pôle Agronomie-Modélisation d’itk s’intéresse à cette actualité à travers ses projets de R&D en cours, qui ont pour objectif d’améliorer la prédiction du stade de reprise de végétation de la vigne (communément appelé stade de débourrement).

Une douceur exceptionnelle : les chiffres

Un hiver 2019-2020 exceptionnel !

Les chiffres sont tombés, sans surprise. Cet hiver 2019-2020 a été le plus doux jamais observé en France depuis 120 ans. D’après Météo-France, la température a été en moyenne plus de 2 °C au-dessus de la normale en décembre et janvier et plus de 3 °C en février, avec plusieurs pics de douceur remarquable (figures 1 et 2).

Noël par exemple a été au balcon cette année dans le sud de la France avec des températures culminant à plus de 20°C durant… le réveillon ! De nombreux records de douceur ont été enregistrés en février, notamment dans le sud du pays avec des maximales parfois supérieures à 25°C, s’approchant même des 30°C ! En revanche, malgré quelques refroidissements ponctuels, la France n’a pas encore connu de pic de froid durant cet hiver

Cette douceur ne concerne pas que la France. D’après l’ECMWF, une augmentation de +3.2°C en Europe et +0.74°C dans le monde a été observée au mois de décembre par rapport à la moyenne 1981-2010. C’est certainement à Moscou que l’hiver a été le plus incroyable avec une température moyenne hivernale de +0.2°C, positive pour la première fois de l’Histoire (pulvérisant de 3°C le record précédent de -2.8°C en 1961).

Figure 1 : Evolution des températures minimales et maximales quotidiennes en France par rapport à la moyenne quotidienne du 1er décembre 2019 au 29 février 2020 (source : Météo-France).
Figure 2 : écart à la moyenne saisonnière de référence 1981-2010 de la température moyenne en France

Des hivers globalement plus doux

En utilisant des données journalières satellitaires (résolution spatiale de 100 km) issues du capteur spatiale AIRS (Atmospheric InfraRed Sounder «https://airs.jpl.nasa.gov/»), nous avons comparé les températures hivernales de 2017 à 2020 pour une zone du sud de la France (figure 3). Les résultats ont montré que les températures hivernales sont plus élevées en 2017, 2019 et 2020 qu’en 2018. Pour la période entre début février et le 20 mars, les températures moyennes des années 2017, 2019 et 2020 sont supérieures de 4°C environ par rapport à la température moyenne de l’année 2018.

Figure 3 : Températures journalières moyennes issues du capteur spatial AIRS. Les parties colorées représentent la période du début février au 20 mars de chaque année.

Cette tendance à la hausse, associée à un changement climatique ambiant, est notamment observée depuis la fin des années 90 (figure 4).

Figure 4 – Moyenne des températures moyennes du 22 décembre au 19 mars (hiver astronomique) à la station de Paris Montsouris (données de Météo-France).

Une fin mars 2020 particulièrement froide

Il aura fallu attendre fin mars pour observer le premier coup de froid sur la France, Corse comprise. D’après Météo-France : « Un puissant anticyclone, positionné sur l’Europe de l’est, dirige un courant d’est à nord-est froid sur la France. Dès ce lundi 23 mars, les températures vont chuter de façon significative sur une partie nord-est du pays. Elles se situeront alors de 4 à 6 °C sous les valeurs moyennes d’un début de printemps. De lundi à jeudi, les gelées de fin nuit seront fréquentes et parfois fortes sur le quart nord-est et en altitude notamment (figure 5). »

Figure 5 – Carte d’Infoclimat des températures prévues mardi 24 mars 2020 à 7h par le modèle AROME de Météo-France.

Un débourrement précoce de la vigne en méditerranée : les faits

Qu’est-ce que le débourrement ?

Le débourrement (ou débourrage) est un phénomène par lequel les bourgeons de la vigne (mais aussi de toutes les espèces pérennes) reprennent une activité visible à l’œil nu (écartement des écailles, apparition de la bourre), amorçant ainsi la croissance de nouvelles feuilles pour la saison à venir (figure 6). Cet événement se produit habituellement au début du printemps (courant mars-avril), et peut varier selon les régions, les cépages et les pratiques culturales. Il s’accompagne d’une augmentation de la circulation de la sève, et marque la reprise d’activité de la vigne.

Figure 6 – Un bourgeon de vigne en débourrement
Crédits

Que se passe-t-il en ce début 2020 ?

Dès ce début d’année 2020, les vignerons de l’arc méditerranéen (Côtes de Provence, vignoble languedocien) avaient déjà observé les premiers signes de reprise d’activité de leurs cépages. Ce phénomène a été qualifié « d’extrêmement rare », voire « de jamais vu » par la presse.

Le phénomène est beaucoup plus étendu en ce début mars puisque de nombreuses régions voient leur fruitiers et la vigne débourrer avec parfois jusqu’à deux mois d’avance (comme les abricotiers dans l’Hérault). Certains arboriculteurs sont déjà inquiets en Touraine.

Ce débourrement précoce était-il prévisible?

Eh bien, oui et non.

Bien que la reprise de croissance de la vigne se produise communément aux mois de mars-avril, on observe une apparition de plus en plus précoce des stades phénologiques et un raccourcissement de la durée de végétation, notamment sur les côtes du Rhône et de Provence (figure 7, étude de l’INRA et de l’institut de géographie en 2007) et dans le Beaujolais. D’après les statistiques du Ministère de la transition écologique et solidaire, les stades de la vigne apparaissent environ deux semaines plus tôt qu’il y a 20 ans. Cette tendance est due à l’évolution des cépages et des pratiques mais aussi au changement climatique. La décennie 2010-2020 a connu plusieurs saisons caractérisées par un avancement des stades phénologiques. En 2017, on a même observé l’apparition des premières feuilles sur les ceps dès le mois de janvier en Languedoc.

Ces débourrements précoces semblent donc devenir une sorte de … nouvelle norme !

Figure 7 – Les dates de mi-débourrement ont avancé entre 1976 et 2000 d’une dizaine de jours d’après la pente de la droite de régression (-0.42 par an) qui est significative à 5 % près selon le test de Kendall. Elles survenaient autour du 20 avril vers 1976 ; elles ont avancé jusque vers la première semaine du même mois à la fin du siècle.

Quel est le lien avec cette douceur exceptionnelle ?

Des notions pour comprendre : la phénologie et le temps thermique

Le terme « phénologie » désigne l’apparition d’états périodiques chez un être vivant, comme la sortie de dormance ou la formation de fruits chez la vigne. La phénologie est fortement dépendante de la température. On parle de « temps thermique » pour faire référence à l’accumulation de chaleur nécessaire pour faire avancer les stades phénologiques d’un être vivant.

Concrètement, plus il fait chaud en peu de temps (jusqu’à une certaine mesure), plus la succession des stades phénologiques est rapide. En agronomie, on mesure souvent le temps thermique en « degrés-jours », unité qui permet de déterminer si une journée donnée a fait progresser rapidement ou non le développement de la plante. Ces degrés-jours se cumulent de jours en jours depuis un point de départ dans le cycle de développement et l’apparition d’un stade phénologique est souvent très fidèle à ce cumul.

Le réchauffement climatique est un des moteurs de l’avancement des stades phénologiques

Il existe une relation forte entre la température et la durée des stades de développement (Duchêne et al., 2010). Il est maintenant acquis que la hausse des températures due au changement climatique est en partie responsable de l’avancement des stades phénologiques (voir l’excellent « Livre vert du projet CLIMATOR »). Cela a (et aura) des conséquences importantes sur les choix techniques de l’agriculteur et notamment sur le calendrier de ses travaux. Des indicateurs mesurés par le ministère de la transition écologique et solidaire montrent clairement que les viticulteurs de toute la France vendangent environ 17 jours plus tôt en moyenne ces dernières années, par rapport à ce qu’ils faisaient dans les années 1980 (figure 8).

Figure 8 : Evolution de la date de vendange (moyenne décennale) entre 1901 et 2019 pour un panel de vignobles français
Crédits : Inter-Rhône – ENITA Bordeaux – INRA Colmar – Comité interprofessionnel du vin de Champagne

L’avancement des stades phénologiques modifie les contraintes du milieu sur la vigne. Certains stress peuvent être diminués (stress hydrique, échaudage pendant le remplissage des baies par exemple) : c’est la stratégie d’évitement. Au contraire, certains risques vont apparaître ou être accentués (effet d’un gel tardif sur un feuillage bien développé par exemple).

Et c’est particulièrement ce gel tardif qui va nous préoccuper dans la suite de l’article.

Le paradoxe

Une sensibilité plus importante aux basses températures et un développement anticipé du feuillage

Les gelées de printemps constituent un risque fréquent en viticulture. Bien qu’elles soient moins intenses que les gelées hivernales, les gelées printanières menacent particulièrement les bourgeons. En effet, un bourgeon fermé, en plein hiver, est protégé du froid par des parois épaisses, ce qui lui permet de résister à des températures basses (jusqu’à environ -15°C).

En revanche, les bourgeons ayant repris une activité visible (c’est-à-dire s’étant ouverts et ayant initié la production de nouvelles feuilles pour la saison), y sont très sensibles. Si la température descend en dessous de -2, -3°C par humidité forte pendant une période suffisante, ou -5, -6°C par humidité faible, les jeunes bourgeons peuvent avorter. Les ceps eux-mêmes n’en meurent pas, mais si tous ses bourgeons sont détruits, la production d’un pied peut être nulle pour la saison en cours.

C’est ce qui justifie des opérations, en urgence mais traditionnelles (notamment en Bourgogne), menées par des viticulteurs lors de périodes à haut risque de gel (figure 9).

Figure 9 – Ici à Beaune en avril 2017, des viticulteurs ont allumé des chaufferettes au pied des ceps pour tenter d’éviter le gel. Photo: Darius JF

Une reprise d’activité précoce de la vigne induit donc 1) une sensibilité plus importante du bourgeon aux basses températures et 2) un développement anticipé du feuillage.

Des gelées tardives qui n’auront pas complètement disparues d’ici 2050 : l’hypothèse du jet-stream

Avec le changement climatique, les zones polaires se réchauffent deux fois plus vite que les zones tempérées et tropicales. Or, la différence de température est à l’origine de la vigueur de la ceinture de vents très forts qui fluctue autour de la zone arctique à 10 000 m d’altitude : le fameux « courant de jet » qu’expliquait Matthieu Chevallier (Météo-France) à Science et Avenir.

Cette différence de température entre les pôles et les zones tempérées étant plus faible, le courant-jet devient plus sinueux, ce qui permettrait aux vagues de froid ponctuelles de descendre plus au sud (Figure 10). Lorsque les méandres descendent très au sud, ils permettent à l’air froid arctique de pénétrer sur les zones tempérées. Nous vous conseillons de lire l’excellent article de Nature à ce sujet. Cette hypothèse ne fait cependant pas encore le consensus.

Figure 10 – Illustration entre un courant de jet puissant (gauche) et plus fiable et sinueux (gauche).

Ainsi, jusqu’au milieu du siècle en cours, dans ce contexte de modifications climatiques, les températures gélives tardives (fin mars, avril, mai), bien que moins basses qu’actuellement, seront encore suffisamment prononcées pour induire des dégâts sur les cultures. Ces cultures ayant des bourgeons débourrés et un feuillage plus développé, les dégâts seront par conséquent plus importants.

La problématique va progressivement évoluer vers la fin du siècle. Non seulement les gelées tardives seront moins fréquentes mais les besoins en froid des bourgeons seront plus long à être satisfaits, ce qui compensera progressivement l’effet de la douceur hivernale.

Contacts

Equipe de communication d’itk : communication@itk.fr

Séverine Persello, chercheur agro-modélisatrice : severine.persello@itk.fr

Gaetan Leroux, chercheur agro-modélisateur : gaetan.leroux@itk.fr

Marcel El Hajj, chercheur agro-modélisateur : marcel.elhajj@itk.fr

Carole Becel, chercheur agro-modélisatrice : carole.becel@itk.fr

Serge Zaka, chercheur agroclimatologue : serge.zaka@itk.fr

Merci à toute l’équipe d’ITK-Labs pour l’organisation de la rédaction de l’article.

Références

Duchêne, Eric & Huard, Frederic & Dumas, Vincent & Schneider, Christophe & Merdinoglu, Didier. (2010). The challenge of adapting grapevine varieties to climate change. Climate Research – CLIMATE RES. 41. 193-204. 10.3354/cr00850.

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