5.1 Présentation des paramètres du bilan hydrique
5.1.2 L'occupation du sol
L'occupation du sol impacte le bilan de l'eau à travers le paramètre d'évapotranspiration maximale. Ce paramètre est obtenu à partir du coefficient cultural Kc, qui traduit les besoins en eau d'un végétal selon son stade phénologique (figure 5.2). Le Kc est ainsi faible durant le stade initial Kc ini, il augmente au cours de la phase de développement pour atteindre son maximum entre les phases de floraison et de maturation Kc mid, pour ensuite décroître sur la période de la fin de vie de la culture Kc end.
Figure 5.2 Evolution du coefficient cultural Kc selon les stades phénologiques d'une culture (Allen et al., 1994)
Pour cette étude ce coefficient a été fixé pour 9 types d'occupation du sol représentatifs de la diversité bretonne (tableau 5.1). Les valeurs ont été établies à partir du bulletin de la FAO-56 (Allen et al., 1994) et vérifiées comme adaptées au climat océanique breton par Jean Grall, agronome à la chambre d'agriculture de Bretagne.
Tableau 5.1 Valeurs mensuelles du coefficient cultural pour 9 types d'occupation du sol représentatifs de la Bretagne (d'après Allen et al., 1994)
Occup.
sol Jan Fév Mar Avr Mai Jun Juil Aout Sept Oct Nov Dec Prairie,
eau libre 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Urbain 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 Légumes 0,5 0,6 0,8 1 0,6 0,6 0,7 0,8 1 0,8 0,6 0,5 Landes 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,5 0,5 0,5
Forêt
feuillus 0,5 0,5 0,5 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 0,5 0,5 0,5 Forêt
conifères 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 1 1 Forêt
mixte 0,8 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 0,8 0,8 0,8 Blé 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 1,2 0,6 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Maïs 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7 0,8 1,2 1,2 0,6 0,5 0,5
Le coefficient cultural est donc associé à différents types d'occupations du sol obtenus à partir de deux jeux de données de précisions différentes : CORINE Land Cover et un jeu de données interne au laboratoire COSTEL obtenu par télédétection dans le cadre de la thèse de Rémi Lecerf (2008). Ce coefficient est ensuite appliqué à l'évapotranspiration potentielle afin d'obtenir l'évapotranspiration maximale.
5.1.2.1 La base CORINE Land Cover
La base de données CORINE Land Cover (CLC) a été utilisée pour le bilan hydrique mensuel de résolution de 8 km. La description de ce jeu de données est établie à partir d'informations lues sur le site internet du ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie (http://www.developpement-durable.gouv.fr). Cette base de donnée étant établie pour être cohérente à l'échelle de l'Europe, on observe quelques approximations à l'échelle régionale. Il n'est donc pas judicieux d'utiliser ce jeu de données pour le bilan hydrique de résolution kilométrique. Cette base européenne distingue l'occupation du sol à travers 44 classes regroupées en 14 familles et correspondant aux zones urbanisées, terres arables, cultures permanentes, forêts et zones humides par exemple. Ces informations sont obtenues à partir d'images satellitaires haute résolution SPOT et Landsat. Le premier inventaire a été réalisé à partir d'images couvrant la période 1989-1994. Il a, par la suite, été mis à jour en 2000 puis en 2006. Nous utilisons ici la version la plus récente. En Bretagne on retrouve vingt classes qui sont présentées dans le tableau 5.2. La carte d'occupation des sols de la base CLC a été transformée au format raster en considérant l'occupation majeure à l'intérieur de chacun des pixels de 8 km². Au sein de la classe
« céréale » des distinctions ont été apportées à partir des informations relevées dans l'ouvrage de Canévet (1992) qui aborde les trajectoires locales de l'agriculture. Ainsi, dans la carte d'occupation des sols que nous utilisons ici la classe 3 correspond au blé et la classe 11 aux cultures fourragères (maïs). De même la classe « sols nus » de la base CLC a été modifiée d'après les cartes de Canévet (1992) au profit des cultures légumières et céréalières.
La carte d'occupation des sols ainsi obtenue (figure 5.3) révèle une majorité de cultures fourragères à l'échelle de la région (41 %), suivie par les prairies (19 %) et cultures légumières (13,6 %). Viennent ensuite les forêts (12,7 %) et cultures céréalières (11,7 %). Si l'on regarde les chiffres de l'année 2000 établis par l'ADRESTE, en ce qui concerne la culture on note près de 50 % de cultures fourragères et céréales diverses et 12 % de cultures légumières et horticoles.
D'après le CRPF la forêt bretonne couvre près de 14 % de la région. Les pourcentages utilisés à partir de la base CORINE Land Cover semblent donc cohérents avec la réalité du territoire.
Tableau 5.2 Classes du bilan hydrique adaptées du CORINE Land Cover pour le territoire breton
Code Catégorie Classes CLC correspondantes
1 Prairie Aéroports (124) Equipements sportifs et de loisirs (142) Prairie (231) Zone incendiée (334) Marais intérieur (411) Marais maritime (421)
Plans d'eau (512) Estuaires (522)
3 Céréales Systèmes culturaux et parcellaires complexes (242) Surfaces essentiellement agricoles, interrompus par des espaces naturels
importants (243) 4 Landes et
broussailles Landes et broussailles (322)
5 Sol urbain Tissu urbain discontinu (112) Zones industrielles et commerciales (121)
6 Forêt
feuillus Forêts de feuillus (311)
7 Forêt
conifères
Forêts de conifères (312)
8 Forêt
mixte Forêt mélangée (313) Forêt et végétation arbustive en mutation (324) 9 Eau libre Zones intertidales (423) Mers et océans (523)
10 Cultures
légumières Terres arables hors périmètres d'irrigation (211) 11 Cultures
fourragères
Systèmes culturaux et parcellaires complexes (242) Surfaces essentiellement agricoles, interrompus par des espaces naturels
importants (243)
Figure 5.3 Occupation du sol d'après la base CORINE Land Cover complétée par l'analyse de Canévet (1992)
5.1.2.2 Les données issues de la télédétection
Les données disponibles au laboratoire COSTEL suite aux travaux de Rémi Lecerf sont obtenues par télédétection. Le travail réalisé s'appuie principalement sur des images issues du capteur MODIS de la NASA. Ces images ont par la suite été traitées pour obtenir des informations de végétation, avec des images de résolutions spatiales différentes et issues d'autres capteurs (Lecerf, 2008). Parmi les données ainsi utilisées on compte les images MODIS de basse et moyenne résolution qui renseignent sur la luminance en haut de l'atmosphère, la réflectance corrigée de l'atmosphère, les indices de végétation NDVI et EVI et les variables biophysiques pour la période 2000-2008 (Lecerf, 2008). Des synthèses d'images de réflectance MERIS ainsi que les données biophysiques CYCLOPES ont également été utilisées pour permettre une comparaison avec les données MODIS. La validation de ces données a été réalisée à partir d'images à haute résolution spatiale : Landsat, ASTER, SPOT et QUICKBIRD qui couvrent la période 2000-2006 (Lecerf, 2008). La base de donnée CORINE Land Cover a également permis de valider les données obtenues après traitement des images MODIS. L'occupation du sol a ensuite été attribuée par une méthode de classification des données permettant d'établir l'occupation dominante au sein du pixel. Au final, les classes obtenues distinguent les landes, les forêts de feuillus, les forêts de résineux, les surfaces d'eau libre, les surfaces artificialisées, les prairies permanentes, les terres labourables au sein desquelles sont différenciées les légumes, les prairies temporaires et fourrages, les céréales hors maïs et le maïs.
A partir de cette base de données on obtient une série de carte « hiver » et une série « été » contenant chacune une carte par année pour la période 2000-2007. Afin d'utiliser une carte moyenne de la situation du début du siècle en Bretagne, les changements d'occupation du sol d'une carte à l'autre ont été analysés. Les surfaces en forêt et prairies évoluant peu d'une année sur l'autre, on s'intéresse principalement ici à l'évolution des surfaces agricoles. On peut ainsi voir deux évolutions alterner, globalement, d'une année sur l'autre : la diminution des surfaces en sols nus au profit des surfaces cultivées, et inversement une augmentation des surfaces en sols nus.
On note cependant une absence d'évolution à l'échelle régionale entre les hivers 2003-04 et 2004-05, si ce n'est une augmentation des zones urbaines. C'est en 2006-07 que les surfaces agricoles sont les plus importantes et donc que les sols nus sont les plus limités. Pour travailler avec une situation moyenne du début du 21ème siècle on utilise les données de l'hiver 2003-04 (figure 5.4) qui présente un ratio surfaces agricoles/sols nus moyen pour la période 2000-2007.
En ce qui concerne la situation estivale on observe une légère augmentation des cultures de maïs entre l'été 2000 et 2001 et qui diminue assez nettement au cours de l'année suivante, en 2002. En 2003 le maïs reprend un peu plus de poids face aux autres céréales, notamment dans l'est de la région. L'année suivante, 2004, connait de nouveau une légère tendance à la diminution des surfaces cultivées en maïs qui est ensuite contrebalancée par une légère augmentation au cours de l'année 2005. La situation en 2005 est ainsi très proche de celle de 2003. En 2006 les surfaces en maïs perdent de nouveau de leur importance au profit des autres céréales mais dans des proportions relativement faibles. En 2007 la situation est similaire à l'année 2006. D'après ces observations l'année 2004 (figure 5.5) présente une situation moyenne de la période 2000-2007 et
c'est donc cette année qui a été choisie pour représenter le scénario d'occupation estivale des sols en Bretagne qui sera intégré dans le bilan hydrique prospectif. La carte d'occupation du sol moyenne estivale (figure 5.5), qui correspond à l'année 2004, présente une situation relativement en accord avec l'occupation du sol décrite par la base CLC. Les céréales et cultures fourragères occupent entre 35 et 55 % du territoire, contre 52 % d'après les données de CLC. Une classe de légende regroupant des prairies et des fourrages, il est difficile d'avoir une idée précise de la surface occupée par les céréales et cultures fourragères. En ce qui concerne la forêt on est ici proche des informations issues de CORINE Land Cover, de 12 % environ. Pour la culture de légumes en revanche la représentation est franchement sous-estimée ici avec 2 % du territoire, contre 13 % estimé par CORINE. Un biais relativement important s'observe donc ici sur la culture légumière. La seule différence entre la carte de la situation estivale (figure 5.5) et hivernale (figure 5.4) concerne le maïs qui n'est pas présenté sur la carte hivernale. Deux nouvelles classes apparaissent pour la situation hivernale : l'interculture et les sols nus, qui ne sont pas représentés par la base CORINE Land Cover.
Figure 5.4 Carte de l'occupation du sol moyenne hivernale pour le début du 21ème siècle (d'après les données issues de la thèse de Rémi Lecerf)
Figure 5.5 Carte de l'occupation du sol moyenne estivale pour le début du 21ème siècle (d'après les données issues de la thèse de Rémi Lecerf)