Diagnostic climatique

Comprendre le climat réel du site

Une station météorologique fournit une information indispensable.

Mais elle ne décrit pas nécessairement le climat réellement vécu par une plante, un animal, un sol ou un bâtiment.

À quelques centaines de mètres, parfois à quelques dizaines de mètres, les conditions peuvent changer considérablement en fonction :

de l’altitude ;
du relief ;
de l’exposition ;
de la végétation ;
de la présence d’eau ;
de la nature du sol ;
des bâtiments ;
du vent ;
de l’humidité ;
du rayonnement.

Un jardin situé au fond d’un vallon peut être beaucoup plus froid la nuit qu’une parcelle située sur un versant voisin.

Un mur exposé au sud peut créer une zone particulièrement chaude.

Une mare peut augmenter localement l’inertie thermique et modifier les échanges d’humidité.

Une haie peut ralentir le vent et créer plusieurs zones de turbulence et d’abri.

Un sol nu et sec peut atteindre des températures de surface très supérieures à celles d’un sol couvert.

Le diagnostic climatique Omakëya™ cherche donc à établir non pas le climat d’une commune, mais le climat fonctionnel du site.

1. Les trois niveaux du climat

Il faut distinguer trois échelles.

1.1 Macroclimat

C’est le climat régional.

Il dépend notamment :

latitude ;
circulation atmosphérique ;
relief régional ;
proximité maritime ;
continentalité.

1.2 Mésoclimat

Il correspond au climat d’un territoire intermédiaire :

vallée ;
plateau ;
versant ;
bassin ;
massif.

1.3 Microclimat

Il correspond aux conditions locales directement influencées par :

arbres ;
haies ;
murs ;
bâtiments ;
mares ;
sols ;
relief local ;
ombrage.

Pour une plante, c’est souvent ce troisième niveau qui détermine réellement ses conditions de croissance.

2. Température de l’air

La température est l’une des variables fondamentales du diagnostic.

Il faut distinguer :

température moyenne ;
température minimale ;
température maximale ;
amplitude journalière ;
amplitude saisonnière.

3. Température minimale

La température minimale est particulièrement importante pour :

gel ;
floraison ;
jeunes plants ;
bourgeons ;
espèces méditerranéennes ;
fruitiers.

Une moyenne annuelle favorable peut masquer des épisodes de froid extrêmement dommageables.

4. Température maximale

La température maximale permet d’identifier :

stress thermique ;
risque de brûlure foliaire ;
dessiccation ;
fermeture stomatique ;
réduction de photosynthèse.

La température maximale de l’air ne suffit toutefois pas à décrire le stress thermique d’une plante.

5. Température du sol

Le sol possède son propre régime thermique.

Il faut éventuellement mesurer :

surface ;
5 cm ;
10 cm ;
30 cm ;
profondeur racinaire.

La température du sol influence :

germination ;
activité microbienne ;
croissance racinaire ;
minéralisation ;
disponibilité de certains éléments.

6. Température de surface

La température de surface peut être très différente de la température de l’air.

Un sol minéral sombre, une toiture, une pierre ou une surface goudronnée peuvent atteindre des températures extrêmement élevées au soleil.

À l’inverse :

végétation ;
eau ;
sol humide ;
ombrage

peuvent fortement modifier le bilan énergétique local.

7. Amplitude thermique journalière

Il faut étudier l’écart entre :

Tmax − Tmin.

Cette amplitude permet notamment d’identifier les environnements :

fortement continentaux ;
abrités ;
marqués par l’inversion thermique ;
influencés par une masse d’eau.

8. Gel

Le gel doit être étudié en termes de :

première date de gel ;
dernière date de gel ;
nombre de jours de gel ;
température minimale ;
durée ;
intensité ;
fréquence.

9. Gel radiatif

Par nuit claire et calme, le sol peut perdre de l’énergie par rayonnement infrarouge.

L’air immédiatement proche du sol peut alors se refroidir fortement.

C’est notamment dans ces conditions que peuvent apparaître des poches de gel.

10. Inversions thermiques

Dans certaines configurations topographiques, l’air froid et dense peut s’accumuler dans les zones basses.

On peut alors observer :

versant

→ relativement doux

bas-fond

→ plus froid.

Cette situation est particulièrement importante pour les fruitiers.

11. Canicules

Une canicule ne doit pas être analysée uniquement par sa température maximale.

Il faut considérer :

température maximale ;
température minimale nocturne ;
durée ;
humidité ;
rayonnement ;
vent ;
disponibilité en eau.

12. Température nocturne

La température nocturne devient particulièrement importante avec le changement climatique.

Une journée très chaude peut être partiellement compensée par une nuit fraîche.

À l’inverse, une succession de nuits chaudes limite la récupération physiologique des organismes.

Pour les végétaux, cela peut augmenter :

respiration nocturne ;
déficit hydrique ;
stress thermique cumulé.

13. Vagues de chaleur cumulatives

Le diagnostic doit donc rechercher non seulement les records mais aussi :

durée ;
répétition ;
fréquence ;
température cumulée ;
récupération entre deux épisodes.

Une succession de cinq journées à 35 °C peut avoir des conséquences très différentes d’un épisode isolé.

14. Humidité relative

L’humidité relative représente le rapport entre la quantité de vapeur d’eau présente dans l’air et la quantité maximale que cet air pourrait contenir à cette température.

Elle doit être interprétée avec la température.

Une humidité relative de 70 % à 10 °C ne correspond pas au même contenu en vapeur d’eau qu’une humidité relative de 70 % à 35 °C.

15. Point de rosée

Le point de rosée constitue une variable particulièrement utile.

Il permet notamment d’estimer :

potentiel de condensation ;
humidité atmosphérique réelle ;
formation de rosée ;
brouillard.

16. Rosée

La rosée apparaît lorsque la surface atteint une température suffisamment basse pour provoquer la condensation de vapeur d’eau.

Elle peut constituer une source d’eau non négligeable dans certains environnements.

Elle intervient également dans :

humidification foliaire ;
activité biologique ;
maladies cryptogamiques ;
échanges thermiques.

17. Brouillard

Le brouillard peut être favorisé par :

forte humidité ;
refroidissement nocturne ;
inversion thermique ;
vallée ;
proximité d’une masse d’eau.

Il peut modifier :

rayonnement ;
température ;
humidité ;
durée d’humectation foliaire.

18. Durée d’humectation

Une variable particulièrement intéressante pour l’agroclimatologie est la durée pendant laquelle les feuilles restent humides.

Elle intervient dans :

maladies fongiques ;
échanges gazeux ;
photosynthèse ;
évaporation.

Deux parcelles recevant la même quantité de pluie peuvent donc présenter des risques phytosanitaires différents.

19. Vent dominant

Le vent doit être étudié en :

direction ;
vitesse ;
fréquence ;
saisonnalité ;
rafales.

20. Vents dominants et vents extrêmes

Il faut distinguer :

Vent moyen

Décrit le régime habituel.

Rafale

Décrit les événements extrêmes.

Pour les arbres, les bâtiments et les infrastructures, la rafale peut être beaucoup plus importante que la moyenne.

21. Effets du relief sur le vent

Le relief peut :

canaliser ;
accélérer ;
dévier ;
ralentir ;
séparer les flux.

Une vallée peut fonctionner comme un véritable couloir aérodynamique.

Une crête peut être beaucoup plus exposée.

Une haie peut créer une zone abritée mais également une zone de turbulence.

22. Effet de vallée

Les vallées peuvent présenter des caractéristiques climatiques particulières :

accumulation d’air froid ;
brouillard ;
inversion thermique ;
canalisation du vent ;
humidité plus élevée.

Il faut donc éviter de considérer une vallée comme une simple surface topographique.

Elle constitue une structure climatique.

23. Évapotranspiration

L’évapotranspiration correspond à la combinaison :

évaporation depuis les surfaces ;
transpiration des végétaux.

Elle constitue l’un des paramètres essentiels du bilan hydrique.

Elle dépend notamment de :

rayonnement ;
température ;
humidité ;
vent ;
disponibilité en eau ;
caractéristiques de la végétation.

24. Évapotranspiration potentielle et réelle

Il faut distinguer :

ET potentielle

Demande climatique en eau.

ET réelle

Quantité effectivement transférée vers l’atmosphère.

Lorsque le sol manque d’eau, l’évapotranspiration réelle peut devenir nettement inférieure à la demande atmosphérique.

25. Le déficit de pression de vapeur

Le VPD — Vapor Pressure Deficit, ou déficit de pression de vapeur, constitue une variable particulièrement pertinente pour comprendre le stress hydrique végétal.

Il relie :

température ;
humidité ;
pression de vapeur saturante ;
pression de vapeur réelle.

Un air chaud et sec peut provoquer une demande évaporative très importante même lorsque les précipitations récentes semblent suffisantes.

26. Rayonnement solaire

Le diagnostic doit mesurer ou modéliser :

durée d’ensoleillement ;
rayonnement global ;
rayonnement direct ;
rayonnement diffus ;
ombrage.

27. Exposition solaire

L’exposition dépend de :

orientation ;
pente ;
saison ;
latitude ;
obstacles.

Un même arbre peut recevoir des conditions radicalement différentes selon son emplacement.

28. Ombres

Les ombres doivent être étudiées dynamiquement.

Il faut considérer :

matin ;
midi ;
après-midi ;
hiver ;
printemps ;
été ;
automne.

Une carte d’ombre valable à midi en juin ne décrit pas les conditions de décembre.

29. Îlots de chaleur

Les îlots de chaleur ne concernent pas uniquement les grandes villes.

À l’échelle d’un jardin, des différences peuvent être provoquées par :

béton ;
pierre ;
métal ;
bâtiments ;
sol nu ;
végétation ;
eau.

Une cour minérale peut créer un microclimat beaucoup plus chaud qu’une zone végétalisée voisine.

30. Le rôle de l’eau dans le microclimat

Une mare, un bassin ou une zone humide peut modifier localement :

inertie thermique ;
humidité ;
température de surface ;
flux d’énergie.

Mais il faut éviter toute généralisation :

une masse d’eau ne refroidit pas automatiquement tout son environnement.

Son effet dépend de :

volume ;
profondeur ;
surface ;
température ;
vent ;
végétation ;
humidité atmosphérique ;
configuration du site.

31. Le rôle des arbres

Les arbres peuvent agir comme de véritables machines agroclimatiques biologiques.

Ils peuvent :

intercepter le rayonnement ;
produire de l’ombre ;
évapotranspirer ;
ralentir le vent ;
modifier l’humidité ;
stocker de la chaleur ;
modifier les flux d’eau.

Mais leur fonctionnement dépend de leur disponibilité hydrique.

Un arbre soumis à une forte sécheresse peut fermer ses stomates et réduire fortement sa transpiration.

32. Microclimats végétaux

Une haie, un bosquet ou une forêt créent plusieurs zones :

bord exposé ;
bord protégé ;
sous-canopée ;
zone humide ;
zone sèche ;
zone de transition.

Le microclimat devient ainsi tridimensionnel.

33. Cartographie climatique du site

Une carte climatique Omakëya™ peut intégrer :

Carte 1 — Température

moyenne ;
minimum ;
maximum.

Carte 2 — Gel

fréquence ;
intensité ;
zones gélives.

Carte 3 — Chaleur

températures maximales ;
durée des épisodes ;
zones chaudes.

Carte 4 — Humidité

humidité relative ;
point de rosée ;
zones humides.

Carte 5 — Vent

direction ;
vitesse ;
rafales ;
zones abritées.

Carte 6 — Rayonnement

exposition ;
durée d’ensoleillement ;
ombrage.

Carte 7 — Évapotranspiration

demande climatique ;
ET potentielle ;
déficit hydrique.

Carte 8 — Brouillard et rosée

fréquence ;
durée ;
saisonnalité.

34. Carte des risques climatiques

La superposition permet de créer une carte synthétique :

risque thermique

risque hydrique

risque de gel

risque de vent

risque d’humidité excessive

→ indice agroclimatique local.

35. Les stations climatiques

Pour obtenir une véritable résolution locale, il est possible d’installer plusieurs points de mesure.

Un réseau peut mesurer :

température ;
humidité ;
pression ;
vent ;
rayonnement ;
précipitations ;
température du sol.

36. Pourquoi plusieurs capteurs ?

Un seul capteur peut manquer :

une poche de gel ;
une zone humide ;
un couloir de vent ;
une zone chaude ;
une différence d’exposition.

Le réseau de capteurs permet de reconstruire le champ climatique local.

37. Capteurs et hauteur de mesure

La hauteur du capteur doit être précisée.

Une température mesurée :

à 2 m ;
à 1 m ;
à 30 cm ;
au niveau du sol ;
sous une canopée

ne représente pas le même environnement.

38. Télédétection

Les satellites et drones peuvent compléter les mesures au sol.

Ils peuvent notamment contribuer à cartographier :

température de surface ;
végétation ;
humidité relative du couvert ;
état hydrique ;
occupation du sol.

39. Cartographie thermique

Une caméra thermique peut révéler des différences invisibles à l’œil nu :

toiture chaude ;
sol humide ;
arbre transpiration active ;
zone ombragée ;
surface minérale chaude.

La température de surface doit toutefois être distinguée de la température de l’air.

40. Modélisation climatique locale

Les mesures peuvent être intégrées dans un modèle spatial.

Le modèle peut combiner :

altitude ;
pente ;
exposition ;
occupation du sol ;
végétation ;
eau ;
vent ;
données météorologiques.

Il permet d’estimer les zones climatiquement contrastées.

41. Cartographie dynamique

La carte climatique idéale n’est pas une image fixe.

Elle devient une série temporelle :

heure

→ jour

→ saison

→ année

→ décennie.

42. Cartes prospectives 2030–2050–2100

Le diagnostic climatique doit finalement être projeté dans le futur.

Pour chaque horizon, on peut étudier :

température moyenne ;
températures extrêmes ;
sécheresse ;
durée des canicules ;
précipitations ;
intensité des pluies ;
gel ;
VPD ;
évapotranspiration.

L’objectif n’est pas de prédire précisément la météo d’une journée en 2100.

Il s’agit de tester la robustesse du système face à différents scénarios climatiques plausibles.

43. Construire une matrice agroclimatique

Pour chaque zone du terrain :

Variable	Situation actuelle	2030	2050	2080	2100
Température	mesure	scénario	scénario	scénario	scénario
Gel	mesure	projection	projection	projection	projection
Canicule	mesure	projection	projection	projection	projection
Humidité	mesure	projection	projection	projection	projection
Vent	mesure	scénario	scénario	scénario	scénario
ET	calcul	projection	projection	projection	projection
VPD	calcul	projection	projection	projection	projection

Les valeurs doivent être associées à des hypothèses et à des incertitudes explicites.

44. Définir les unités agroclimatiques

La superposition des données permet finalement de définir des unités homogènes.

Par exemple :

Zone A

chaude + sèche + très ensoleillée

→ espèces xérophiles.

Zone B

fraîche + humide + peu ventée

→ espèces hygrophiles ou sensibles à la chaleur.

Zone C

chaude + protégée + sol profond

→ potentiel arboricole élevé.

Zone D

gélive + humide

→ choix variétal spécifique.

Zone E

ventée + sèche

→ priorité au brise-vent et à la protection hydrique.

45. Le climat comme variable de conception

Une fois ces unités identifiées, le choix des plantes peut changer.

Il ne s’agit plus de demander :

« Quelle plante convient à ma région ? »

Mais :

« Quelle plante convient à cette unité agroclimatique précise, aujourd’hui et dans les climats futurs ? »

46. Le diagnostic climatique comme système de pilotage

Le diagnostic ne s’arrête pas à la conception.

Les capteurs peuvent continuer à mesurer :

température ;
humidité ;
pluie ;
vent ;
sol ;
végétation.

Les observations permettent alors de comparer :

modèle

réalité.

47. Vers le jumeau numérique climatique

Les données peuvent progressivement alimenter un jumeau numérique agroclimatique.

Celui-ci peut représenter :

relief ;
sol ;
eau ;
végétation ;
température ;
humidité ;
vent ;
rayonnement ;
historique climatique.

Le système peut alors simuler l’effet de différents aménagements.

48. Tester une transformation avant sa réalisation

On pourra par exemple comparer :

Scénario 1

Terrain nu.

Scénario 2

Terrain + haies.

Scénario 3

Terrain + arbres.

Scénario 4

Terrain + mares + végétation.

Scénario 5

Système agroforestier complet.

On peut alors rechercher les modifications potentielles de :

température ;
humidité ;
vent ;
évapotranspiration ;
disponibilité en eau ;
risque de gel.

49. Le principe fondamental

Le diagnostic climatique Omakëya™ peut être résumé par une règle :

Une station météorologique décrit un climat régional ; un réseau de mesures et un modèle spatial permettent de commencer à décrire le climat réel d’un site.

Et une deuxième règle est tout aussi importante :

Le microclimat n’est pas une propriété fixe du terrain : il est produit par les interactions entre relief, atmosphère, eau, sol, végétation et infrastructures.

50. Passer du climat régional au climat conçu

Le climat n’est donc pas seulement quelque chose que l’on subit.

À l’échelle locale, une partie du climat fonctionnel peut être modifiée, amortie ou organisée par la conception du paysage.

Une haie peut réduire l’exposition au vent.

Un arbre peut fournir de l’ombre.

Une végétation permanente peut modifier les échanges d’énergie avec le sol.

Une mare peut constituer un stock thermique et hydrique.

Une forêt-jardin peut créer plusieurs étages microclimatiques.

Un sol couvert peut limiter certains échauffements et favoriser l’infiltration.

La conception agroclimatique consiste alors à travailler avec ces mécanismes plutôt qu’à les subir.

Le diagnostic climatique constitue ainsi la deuxième grande couche du diagnostic global :

relief

→ eau

→ sol

→ climat

→ microclimats

→ végétation

→ conception.

L’étape suivante consiste logiquement à descendre sous la surface :

Diagnostiquer le sol : structure, texture, profondeur, compaction, matière organique, porosité, hydromorphie, fertilité biologique et capacité de stockage de l’eau.