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SOMMET 2023 Mobiliser l'albédo des prairies pour atténuer le changement climatique

Pierre MISCHLER – idele

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atténuer le changement climatique »
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Pierre MISCHLER - Idele
Le 03/10/23
SPACE 2023
1
Avant de démarrer…
• Levez la main si votre réponse est « oui » aux
questions suivantes:
• Qui a entendu parler d’albédo?
• Qui sait ce qu’est l’albédo?
• Qui saurait l’expliquer à son voisin?
2
L’albédo …
• Ce n’est pas un personnage de manga japonais…
• C’est parfois une source de plaisanterie pour
initiés…
• C’est surtout un levier biogéophysique qui a un
rôle dans l’atténuation du changement
climatique
3
L’albédo (α) …un levier plutôt mal connu du public agricole
et au-delà
• Les récentes canicules ont suscité des reportages à ce sujet dans les
grands médias
4
L’albédo (α), c’est quoi?
C’est le % de lumière solaire réfléchi par une surface,
quelle qu’elle soit (valeur entre 0 et 1)
L’albédo a un rôle important sur le climat, il a déjà joué
un rôle majeur par le passé (la terre « boule de
neige »: Cryogénien, Huronien, Sturtien, Marinoen)
Quand l’albédo de surface augmente, cela réduit
la quantité d’énergie (en Watt/m²) qui permet de
réchauffer l’atmosphère
Contexte
 Parmi les activités humaines, l’élevage de ruminants
contribue au changement climatique (CC) par ses
émissions de CH4 entérique, ainsi que le CO2 et le
N2O, qui sont des gaz à effet de serre (GES)
 En France, l’agriculture/sylviculture contribue à
hauteur de 19% des émissions de GES, dont 48%
pour l’élevage (source: CITEPA, 2018)
 Il existe des leviers d’atténuation du CC mobilisables
par l’agriculture
 1-Réduire les GES (consommation d’énergie,
gestion du troupeau, …)
 2-Stocker le carbone (grâce aux prairies, les
haies, … par exemple)
 3-L’albédo  ????
https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/climat/les-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-et-l-empreinte-carbone-
ressources/article/les-differents-formats-des-donnees-d-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre
Évolution de la concentration de CO2 dans l’atmosphère
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SOMMET 2023 Mobiliser l'albédo des prairies pour atténuer le changement climatique

  • 1. « Mobiliser l'albédo des prairies pour atténuer le changement climatique » Projet Albédo-Prairies Pierre MISCHLER - Idele Le 03/10/23 SPACE 2023 1
  • 2. Avant de démarrer… • Levez la main si votre réponse est « oui » aux questions suivantes: • Qui a entendu parler d’albédo? • Qui sait ce qu’est l’albédo? • Qui saurait l’expliquer à son voisin? 2
  • 3. L’albédo … • Ce n’est pas un personnage de manga japonais… • C’est parfois une source de plaisanterie pour initiés… • C’est surtout un levier biogéophysique qui a un rôle dans l’atténuation du changement climatique 3
  • 4. L’albédo (α) …un levier plutôt mal connu du public agricole et au-delà • Les récentes canicules ont suscité des reportages à ce sujet dans les grands médias 4
  • 5. L’albédo (α), c’est quoi? C’est le % de lumière solaire réfléchi par une surface, quelle qu’elle soit (valeur entre 0 et 1) L’albédo a un rôle important sur le climat, il a déjà joué un rôle majeur par le passé (la terre « boule de neige »: Cryogénien, Huronien, Sturtien, Marinoen) Quand l’albédo de surface augmente, cela réduit la quantité d’énergie (en Watt/m²) qui permet de réchauffer l’atmosphère
  • 6. Contexte  Parmi les activités humaines, l’élevage de ruminants contribue au changement climatique (CC) par ses émissions de CH4 entérique, ainsi que le CO2 et le N2O, qui sont des gaz à effet de serre (GES)  En France, l’agriculture/sylviculture contribue à hauteur de 19% des émissions de GES, dont 48% pour l’élevage (source: CITEPA, 2018)  Il existe des leviers d’atténuation du CC mobilisables par l’agriculture  1-Réduire les GES (consommation d’énergie, gestion du troupeau, …)  2-Stocker le carbone (grâce aux prairies, les haies, … par exemple)  3-L’albédo  ???? https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/climat/les-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-et-l-empreinte-carbone- ressources/article/les-differents-formats-des-donnees-d-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre Évolution de la concentration de CO2 dans l’atmosphère Reconstruction de l'évolution des températures depuis l'an 0; © Ed Hawkins / Climate Lab Book - Licence : CC BY-SA https://www.climate-lab-book.ac.uk/2020/2019-years/
  • 7. Leçon (très, très) rapide de climatologie  L’effet de serre généré par les Gaz à Effet de Serre, induit un forçage radiatif (FR) qui permet à la terre – à l’équilibre- d’avoir une température moyenne de 15°C au lieu de -18°C. La chaleur (Infra Rouges) est retenue par les GES  Les GES ajoutés par les activités humaines augmentent la quantité retenue dans l’atmosphère d’Infra-Rouges à grande longueur d’onde émis par le sol, ils ont un FR>0 (effet réchauffant)  Augmenter l’albédo réduit la quantité l’énergie qui atteint le sol => moins d’énergie peut être restituée par le sol => cela induit un FR<0 (effet refroidissant) • Quelle est l’évolution du FR lié à l’albédo d’une prairie? • Est-il positif ou négatif? 7 D’après https://www.qcm-svt.fr/QCM/public-affichage.php?niveau=Tale-Ens-Sc&id=1324 Les GES empêchent la chaleur de partir = Çà chauffe! Un albédo + élevé réduit la quantité d’énergie reçue à la surface = Effet refroidissant
  • 8. L’albédo, çà peut servir à quoi?  Un sol nu sombre a un albédo faible, il est donc « réchauffant »  Un végétal a un albédo plus élevé, il a un effet « refroidissant »  La prairie a un albédo élevé quantifié par le projet Albédo-prairies  En complément du stockage de carbone des prairies, l’albédo peut servir à atténuer le changement climatique en réduisant la quantité d’énergie qui réchauffe la planète
  • 9. Comment mesure-t-on l’albédo? Gamme de mesure de l’albédo L’œil est un très mauvais instrument pour mesurer l’albédo
  • 10. Le projet Albédo-Prairies Action 1: analyse des déterminants climatiques et anthropiques des variations d’albédo à l’échelle parcellaire Action 2: cartographie de l’albédo et des pratiques de gestion des prairies par satellite Action 3: analyse des effets de l’albédo aux échelles exploitations et territoires, comparés aux autres piliers de l’atténuation du changement climatique : le stockage de C et la réduction de GES • Un nouveau réseau de mesures d’albédo dédié à la prairie 7 nouveaux sites de mesure de l’albédo à équiper : fermes expérimentales partenaires du projet ALBEDO Prairies Climat de montagne Semi-continental et marges montagnardes Océaniquedégradé des plaines du centre et du nord Océaniquealtéré Océaniquefranc Méditerranéen altéré « bassin du Sud-Ouest » Méditerranéen Franc 3 sites de mesure de l’albédo sur prairies déjà opérationnels, dans le cadre du réseau ICOS : Lusignan, Laqueuille, col du Lautaret Les 10 sites permettront de couvrir une large gamme de contextes pédo-climatiques Trevarez Thorigné d’Anjou INRA Derval CIIRPO Jalogny Le Pradel • Objectifs • Mieux caractériser la variabilité spatio-temporelle de l’albédo des prairies en France, par des mesures réalisées en fermes expérimentales ET par satellite optique à haute résolution, pour différentes modalités de gestion des prairies et situations pédoclimatiques. • Identifier et quantifier des leviers d’augmentation de l’albédo dans un but d’atténuation du changement climatique, de la parcelle jusqu’à l’échelle de territoires. • Renforcer les arguments en faveur d’un élevage herbivore durable qui repose sur une utilisation optimale des prairies.
  • 11. 2 Climat de montagne Semi - continental et marges montagnardes Océanique dégradé des plaines du centre et du nord Océanique altéré Océanique franc Méditerranéen altéré « bassin du Sud - Ouest » Méditerranéen Franc Trevarez Thorigné d’Anjou INRA Derval CIIRPO Jalogny Le Pradel Projet Albédo-prairies: des albédomètres dans 7 fermes expérimentales 11 • des contextes pédo climatiques variés • des prairies permanentes et temporaires
  • 12. 2 sites en bovins viande Jalogny Thorigné d’Anjou
  • 13. 13 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10/07/… 20/07/… 30/07/… 09/08/… 19/08/… 29/08/… 08/09/… 18/09/… 28/09/… 08/10/… 18/10/… 28/10/… 07/11/… 17/11/… 27/11/… 07/12/… 17/12/… 27/12/… 06/01/… 16/01/… 26/01/… 05/02/… 15/02/… 25/02/… 07/03/… 17/03/… 27/03/… 06/04/… 16/04/… 26/04/… 06/05/… 16/05/… 26/05/… 05/06/… 15/06/… 25/06/… 05/07/… 15/07/… 25/07/… Albédo, humidité du sol (0 à 1 = 0 à 100%) Précipitations (mm) Somme de Rain_mm_Tot Moyenne de Albedo_Avg Moyenne de moy WWC Sol sec visible  pluie, sol devient sombre α diminue pâturage pâturage Variabilité en hiver: forte rosée, givre, neige Pâturage+ sol réhumecté Comment quantifier les variations d’albédo ? (ex: site du Mourier, Ciirpo)
  • 14. Exemple: effet de la fauche sur l’albédo (α) • Trévarez, juin 2021 14/06/21 α=0.244 28/06/21 α=0.223 12/07/21 α=0.238 • L’herbe est fauchée le 23/06/22  rapidement enlevée: enrubannage  baisse importante et immédiate de l’albédo: -20% • Après 17 jours, l’albédo remonte, avec la pousse de l’herbe  récupération du niveau d’albédo initial 31 jours après la fauche la fauche a un effet de baisse d’albédo, plus important, plus rapide et plus long que le pâturage
  • 15. 1/5/21 1/6/21 1/7/21 Exemple: effet du pâturage sur l’albédo (α) • Trévarez, mai 2021 03/05/21 α=0.253 18/05/21 α=0.229 31/05/21 α=0.252 • L’herbe est pâturée du 10 au 12 mai, chargement instantané:  45.6 UGB/ha/j, 80% d’herbe dans la ration  Baisse importante et immédiate de l’albédo: -14.3% • Ici l’albédo remonte rapidement après la sortie des animaux  Récupération du niveau d’albédo initial 24 jours après la fauche la baisse d’albédo est proportionnelle au chargement en animaux, moins forte que la fauche
  • 16. 2,6 3,4 4,2 7,7 14,4 21,5 27,2 -4% -26% -24% -61% -52% -159% -155% -250% -200% -150% -100% -50% 0% 0 5 10 15 20 25 30 baisse cumulée d'albédo = f (chargement instantané x % herbe ration) Moyenne de chargement corr ration ugb/j Moyenne de cumul baisse2 Baisse cumulée d’albédo Résultats: effet du pâturage sur l’albédo, lien avec le chargement • Plus le chargement est élevé, plus on enlève de l’herbe, plus l’albédo baisse et longtemps (temps de repousse herbe) 2020-22 (n = 54)
  • 17. Est-ce que la prairie a un effet refroidissant sur le climat? 0 100 200 300 400 500 2/9 2/10 2/11 2/12 2/1 2/2 2/3 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8 2/9 Rayonnement solaire au sommet de l’atmosphère (RTOAi) et au niveau du sol (SWINi), Trévarez RTOA W/m² (24h) SWINi W/m² (24h) albédo Forçage radiatif W/m² • OUI, çà se calcule avec les valeurs d’albédo, de rayonnement solaire et de la transmittance de l’air (nébulosité). • On parle alors de forçage radiatif • Si >0 = effet réchauffant • Si <0 = effet refroidissant • Cet effet est d’autant plus important que les jours sont longs en été. Pourquoi? • Pour un albédo donné, plus il y a de lumière, plus la quantité d’énergie renvoyée est élevée … qui ne réchauffera pas l’atmosphère et le sol • La quantité d’énergie renvoyée en moyenne par une prairie par rapport à un sol nu est de -8.5 Watt/m² 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 1/8 1/10 1/12 1/2 1/4 1/6 1/8 Forçage radiatif d'une prairie et albédo, Trévarez RF Moyenne de Albedo_Avg 10 Moy. mobile sur pér. (RF) fauche P Pâturage (P) P P P fauche (F) HIVER ETE refroidit rechauffe
  • 18. 8.5 Watt/m², çà représente quoi en énergie? (petit calcul d’ordre de grandeur) • Il faut savoir que de limiter à 2°C en moyenne, le réchauffement climatique, c’est accepter d’avoir +4.5 W/m² d’énergie en plus dans le système Terre • Exprimé en équivalent grille-pain de 1000 W • Ramené à la surface de la Terre = 510 millions km² = 2295 milliards de grille-pain • Une prairie a le même effet que si on supprimait -8.5W/m² (par rapport à un sol nu): c’est comme si on éteignait 85 grille-pain par hectare • 1, 2, 3 W/m², cela semble peu d’énergie, mais sur un territoire, c’est beaucoup • L’herbe peut faire sa part pour l’atténuer le changement climatique, même si on n’en mettra pas partout: il faut préserver les prairies hectare 45
  • 19. Pour visualiser: - 8.5 W/m², c’est… 19 Çà représente quoi par rapport au stockage du carbone d’une prairie ? Nécessité de convertir les W/m² en équivalents CO2 … pour se comparer aux émissions de gaz à effet de serre et au stockage de carbone
  • 20. Important: le FR se calcule en comparaison d’une référence 21 Référence α α à convertir en FR et eqCO2 Référence α α à convertir en FR et eqCO2 • Cette référence peut être • un sol nu, • une culture, • un changement de pratique (pâturer -/pâturer plus, etc…) • Une exploitation agricole à un moment donné de sa trajectoire….
  • 21. Cas d’une prairie en comparaison d’une référence 22
  • 22. Estimation en kg équivalents CO2 , de l’effet albédo d’une prairie 23 Référence (blé α=0.167, moy annuelle) Prairie / ref blé pdl FR (W/m²) Kg eq CO2/ha/an* Trévarez -6.4 -1358 Méjusseaume -5.5 -1167 Derval -7.9 -1676 Thorigné -6.1 -1295 Mourier -9.1 -1931 Jalogny -5.6 -1188 Pradel -6.6 -1401 Exemple de l’effet d’une prairie dégradée • -1400 kg éqCO2/ha/an, par rapport à un blé d’hiver (α=0.164) • -1800 kg éqCO2/ha/an, par rapport à un sol nu (α=0.150)
  • 23. Prairie bon état / dégradée 24 Derval / Thorigné d’Anjou 18/07/22 19/07/22 -1676 kg eqCO2/ha/an -1295 kg eqCO2/ha/an +381 kg eqCO2/ha/an
  • 24. Cas d’une d’une prairie dans un assolement 25
  • 25. La prairie dans un assolement, comparaison de 4 systèmes 26 Assolement 0% herbe blé maïs colza herbe Assolement 33% herbe blé maïs colza herbe Assolement 66% herbe blé maïs colza herbe Assolement 100% herbe blé maïs colza herbe Assolement système de référence D’autres systèmes de référence sont possibles: 100% blé, ou 50% blé + 50% maïs, ou système actuel d’une exploitation agricole, etc. … Calcul de l’albédo de l’assolement (sim’α)conversion en FR conversion en kg eqCO2 (comparé au système de référence) • Modélisation avec Sim’α, d’assolements identiques pour 2 régions: Occitanie et Pays de la Loire (résultats présentés ici) • Utilisation de courbes d’albédo (Cesbio) adaptées à la région (stage Ewen Kerjose, 2022) • Comparaison à une référence = effet du changement d’usage des sols sur l’albédo (système référence  système transformé)
  • 26. Comparaison de 4 assolements: forçage radiatif (FR) • Albédo • Plus il y a d’herbe, plus l’albédo augmente • Et inversement • Forçage radiatif • Les systèmes les + herbagers ont le + d’effet refoidissant • Cet effet est plus fort en été (jours longs = plus de rayonnement renvoyé) • Conversion de α FR (W/m²)eqCO2 kg/ha/an 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 J1 J3 F2 M1 M3 A2 Ma1 Ma3 J2 Ju1 Ju3 Ao2 S1 S3 O2 N1 N3 D2 Albédo Forçage Radiatif (W/m²) Forçage radiatif (W/m²) et albédo toute l’année, selon le % d'herbe dans l'assolement, Pays de la Loire, Référence système 0% herbe RF 33%H RF 66%H RF 100%H α 33% H α 66% H α 100% H REF α 0%H 27 ne pas se fier à l’œil! Les cultures laissent + de sol visible (baisse l’albédo) refroidit rechauffe
  • 27. Passer d’un système 100% cultures à 100% herbe est équivalent à -1439 kg eqCO2/ha/an Dans une ferme d’élevage: ajouter +10% d’herbe à l’assolement = -143.9kg eqCO2/ha/an Comparaison de 4 assolements: de l’albédo aux kg eqCO2 Référence: Système culture (αannuel=0.164) Pays de la Loire albédo FR Kg eqCO2 /syst.cult 0% herbe 0.164 ref 0 33% herbe 0.191 -2.27 -482 66% herbe 0.219 -4.53 -961 100% herbe 0.246 -6.78 -1439 28 100 eqCO2 = 27.3 eqC
  • 28. Synthèse: pour un système ayant de l’élevage 29 Pratique: Pays de la Loire Occitanie + 10% d’herbe /SAU - 144 kg eqCO2/ha/an -107 kg eqCO2/ha/an Tous systèmes 100% de culture intermédiaire -17 à -49 kg eqCO2/ha/an -15 à -50 kgeqCO2/ha/an 66% herbe 0% herbe 2 fauches, 1 pâturage +157 à +53 kgeqCO2/ha/an +146 à +51eq kg CO2/ha/an 100% herbe 33% herbe • Pistes d’accroissement d’albédo: limiter la part de sol visible. • Préserver la couverture du sol par la prairie (période, intensité de pâturage, selon pousse de l’herbe) • Accroissement des surfaces de couverts intermédiaires • Mais aussi…cultivars / mélanges couvrant vite le sol (le sol, nu, c’est l’ennemi…sauf en champagne crayeuse) • Cela va plutôt dans le même sens que le stockage de carbone
  • 29. Principales conclusions • Les prairies ont un effet « refroidissant »: ≈ -1400 kg équivalent CO2/ha/an • La fauche et le pâturage ont un effet « légèrement réchauffant », mais bien inférieur à « l’effet prairie » • L’herbe dans une rotation est un atout, pour atténuer l’effet de serre, grâce au stockage de carbone (çà, on le savait) et l’effet albédo (maintenant, on le sait). • Des progrès restent à faire en ferme : • Sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre (engrais, gestion du troupeau, …) • Sur le développement de pratiques accroissant le stockage de carbone et l’albédo: gestion prairies, couverts intermédiaires, dérobées, limitation du travail du sol, …), • Et pourrait permettre à l’élevage de viser une certaine forme de neutralité climatique • Une suite à ces travaux: le projet ALBAATRE-Systèmes (échelle des rotations) • Réfléchir à comment « monétiser » cette contribution positive de la prairie ?
  • 30. Merci de votre attention Retrouvez les diaporamas de nos conférences sur idele.fr Venez échanger avec nos ingénieurs sur notre stand A39 (Hall 4) SOMMET DE L'ELEVAGE 2023 31