Climate change in Champagne vineyard: Thermal modeling at several spatio-temporal scales (1950-2100)
Changement climatique dans le vignoble de Champagne : Modélisation thermique à plusieurs échelles spatio-temporelles (1950-2100)
Résumé
Global climatic change has already consequences on viticulture worldwide and these modifications imply some questions about future. Evaluation of possible modifications in Champagne vineyard is necessary in terms of thermal extremes for vineyard as spring frost during budbreak and heat-waves. Indeed temperature influences phenological cycle and earlier phenological stages have already been observed. This vineyard is particularly interesting to study because of its northern location and thanks to a large network of weather stations since 20 years. To establish a prospective of thermal possible conditions, data of French climate models LMD and ARPEGE-Climate model, respectively at 300 km and 50 km of resolution, are validated and analyzed on a control period (1950 to 2000). They are also used to give an overview of bioclimatic and thermal future conditions (2001 to 2100) with three scenarios, currently used (A1B, B1 and A2). The control period shows cold biases within statistical distributions of climate models data in spring and summer, in terms of extremes frequencies estimation and better results with ARPEGE climate model. Data of this model are used to assess thermal and bioclimatic futures conditions. Summer extremes could increase in the future while cold spring extremes could decrease during budbreak. Budbreak could be earlier and spring cold extremes in March could cause more severe frost of buds. Regional analysis is completed by a local analysis with RAMS meso-scale model, which downscales simulations at a resolution of 200 m, taking into account local factors. The validation modeling is proceeded during the 2003 extreme climatic events (late spring frost and summer heat wave), this year is considered as exceptional and representative of the "future climate" which caused buds frost and berries warming. Simulated temperatures (200 m) for the Champagne vineyard were compared to recorded temperatures by weather stations located within the vineyards. The model reproduced the diurnal cycle of temperatures correctly with biases more or less marked depending dates.
Les effets du changement climatique à l'échelle planétaire ont déjà des répercussions sur la viticulture et ces changements engendrent des interrogations sur son fonctionnement futur. L'évaluation des modifications possibles sur le vignoble de Champagne, notamment en termes d'extrêmes thermiques dommageables pour la vigne tels que l'aléa gélif printanier et les canicules, présente donc un intérêt pour la profession. Les températures influencent en effet le bon déroulement du cycle végétatif de la vigne et une avancée des stades phénologiques est déjà observée en Champagne. Ce vignoble présente un intérêt particulier du fait de sa position septentrionale mais aussi parce que les analyses y sont facilitées par la densité du réseau météorologique en place depuis près de 20 ans. Pour établir une prospective des conditions thermiques possibles, des sorties des modèles du climat français LMD et ARPEGE-Climat (RETIC) respectivement, à 300 km et 50 km de résolution sont validées et analysées sur une période de contrôle (1950 à 2000). Ils permettent ensuite de donner un aperçu des conditions thermiques et bioclimatiques futures (2001 à 2100) selon trois scénarios de changement climatique, les plus couramment utilisés : A1B, B1 et A2. La période de contrôle permet de mettre en évidence les biais froids des distributions statistiques des sorties de modèles au printemps et en été en termes d'estimation de fréquences d'extrêmes et de choisir le modèle ARPEGE-Climat (RETIC). Les sorties thermiques de ce modèle sont alors utilisées pour évaluer l'évolution jusqu'à 2100 des conditions bioclimatiques et thermiques futures. La fréquence des extrêmes gélifs printaniers au moment du débourrement devrait diminuer en avril mais dans l'hypothèse d'un débourrement plus précoce, ces extrêmes devraient, d'après les modèles, rester importants en mars et provoqueraient un gel accru des bourgeons. Celle des extrêmes chauds estivaux devrait augmenter dans le futur. L'analyse à échelle régionale est complétée par une analyse topoclimatique grâce au modèle à méso-échelle RAMS, qui permet d'obtenir une modélisation spatiale des températures. Incluant les facteurs locaux, ce modèle produit des résultats à résolution de 200 m. Les simulations de validation sont réalisées sur les évènements extrêmes gélifs printaniers (du 4 au 9 avril) et caniculaires estivaux (du 4 au 8 août) de l'année 2003, qui a provoqué le gel des bourgeons et l'échaudage des baies et qui est considérée ici comme exceptionnelle et représentative " du climat futur ". Les températures simulées (200 m) sur la Champagne sont comparées aux températures enregistrées par des stations sur les coteaux. Le modèle reproduit bien le cycle journalier des températures avec des biais plus ou moins bien marqués notamment sur les minimas et maximas journaliers.