Justifications du projet de recherche - GIP

Variabilité climatique et vulnérabilités socio-économiques : stratégies
d’adaptation de l’agriculture à différentes échelles
Réponse à l’APR GICC 2012
1. Récapitulatif du projet
Titres du projet :
Variabilité climatique et vulnérabilités socio-économiques : stratégies d’adaptation de
l’agriculture à différentes échelles
Mots-clefs :
Impacts du changement climatique, vulnérabilités socio-économiques, adaptation, agriculture,
variabilité, pénibilité
Thème de l’APR concerné :
Axe 1 : projet de recherche intégrant les aspects impacts, vulnérabilités, adaptation
Responsable scientifique CIRED et coordinateur du projet :
Dumas, Patrice, Dr., Chercheur, CIRED/CIRAD
Centre International de Recherche sur l’Environnement et le Développement (CIRED)
Campus du Jardin Tropical
45 bis, avenue de la Belle Gabrielle
94736 Nogent-sur-Marne Cedex
Tél : [phone]
Mél : [email protected]
Responsable scientifique LSCE :
Viovy, Nicolas, Dr, Ingénieur CEA
Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE)
point courrier 129
CEA-Orme des Merisiers,
F-91191 GIF-SUR-YVETTE CEDEX
Tél : [phone]
Fax : [phone]
Mél : [email protected]
Organisme (s) / Laboratoire (s) impliqué (s) dans le projet :
Centre International de Recherche sur l’Environnement et le Développement (CIRED)
Unité Mixte de Recherche (UMR 8568)
Campus du Jardin Tropical
45 bis, avenue de la Belle Gabrielle
94736 Nogent-sur-Marne Cedex

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE)
Unité Mixte de Recherche (UMR 8212)
CEA-Orme des Merisiers,
F-91191 GIF-SUR-YVETTE CEDEX
Organisme (s) gestionnaire (s) des crédits :
CNRS Thiais
Tour Europa 126
94532 Thiais Cedex
CNRS - Délégation Ile-de-France Sud
Avenue de la Terrasse
91190 GIF-SUR-YVETTE
Montant de l’aide demandée (TTC) : 230 208 euros
Cofinancements assurés et/ou prévus (TTC) (y compris autres que nationaux) : Non
Durée : 36 mois
Résumé du projet de recherche :
L'objectif de ce projet est d'étudier les stratégies d’adaptation de l’agriculture à la variabilité
climatique à différentes échelles et compte tenu des vulnérabilités socio-économiques.
Afin de pouvoir disposer d'une vision des futurs possibles, la première phase du projet consistera à
rassembler dans une base de données des éléments de scénarios concernant un large éventail de
variables (climatiques, biosphérique, socio-économiques...).
A partir de là, 3 types de modèles seront mobilisés: le modèle de végétation ORCHIDEE calculera
l'impact du changement climatique sur la variabilité des rendements agricoles, compte tenu de ces
résultats, le modèle d'usages des sols et d'intensification agricole Nexus Land-Use déterminera les
stratégies d'adaptation du secteur agricole au niveau global en termes d'usages des sols,
d'intensification agricole et de commerce international, enfin un modèle agro-économique à l’échelle
de l’exploitation appliqué à 2 villages du Sénégal sera développé afin d'explorer la question du choix
des variétés, en montrant l'intérêt des différentes variétés pour l'adaptation aux changements de
variabilité.
La comparaison entre les résultats trouvés aux deux échelles permettra de mettre en perspective les
résultats et d’analyser leurs interactions potentielles. Afin de tester la robustesse des stratégies
d’adaptation aux vulnérabilités socio-économiques, différentes hypothèses sur les évolutions socio-
économiques seront prises en compte en s’inspirant des scénarios représentatifs développés dans le
cadre du Groupe International d’Experts sur le Climat. Au niveau local, la vulnérabilité de différents
ménages sera explicitement prise en compte, et les scénarios de grande échelle seront utilisés.
Ce projet sera également l’occasion de mettre en place une communauté de modélisateurs impacts /
vulnérabilité / adaptation concernant le secteur agricole sur les bases de liens préexistants entre les
principales institutions impliquées sur ces domaines.

2. Montant de l’aide demandée au programme GICC
Budgets demandés :
Le budget demandé s’élève au total à 230 208 euros réparti entre le CIRED pour un montant de
212 528 euros et le LSCE pour un montant de 17 680 euros.
en Euros CIRED LSCE Total
1 - Charges de personnel 187 200 0187 200
Niveau de qualification : Post-doc
Durée d'emploi : 2 x 2ans pour le CIRED
187 200 0187 200
2. Autres frais de fontionnement 13 000 17 000 30 000
Matériel informatique et numérique 2 000 8 000 10 000
Missions 10 000 8 000 18 000
Petits matériels et documentation 1 000 1 000 2 000
3. Sous-traitance 4 000 04 000
4. Frais généraux 8 328 680 9 008
Total 212 528 17 680 230 208
Détails des postes par partenaires :
Laboratoire
Catégorie
Durée d'emploi
Coût en euros
CIRED
Post-doc
24 mois
93 600
CIRED
Post-doc
24 mois
93 600
Le recrutement de 2 post-docs de 2 ans est prévu dans le cadre de ce projet. Le CIRED sera le
laboratoire de rattachement des 2 post-docs. Néanmoins l’un des post-docs effectuera sa mission à
cheval sur le LSCE - pour produire les distributions de rendement en fonction du climat - et le CIRED
– pour les intégrer dans le modèle d’usages des sols (voir section 4.3). L’intérêt est ici de faciliter les
procédures de recrutement et de permettre une meilleure intégration entre les travaux du CIRED et du
LSCE. Le second post-doc sera exclusivement affecté au CIRED.

3. Justifications du projet de recherche
3.1. Position par rapport aux termes de l’appel à propositions
Fondé sur des méthodes innovantes de modélisation mathématique visant à construire des scénarios
d’adaptation de l’agriculture à la variabilité climatique, ce projet s’inscrit dans le cadre de l’axe 1 de
l’APR.
Afin d’éclairer au mieux les politiques publiques, un accent particulier sera porté sur l’évaluation de la
robustesse des scénarios proposés. En particulier, la sensibilité des résultats aux principales hypothèses
socio-économiques sous-jacentes sera testée dans les différents cadres narratifs proposés par la
communauté des modélisateurs de l’IPCC sous la forme des Shared Socio-economic Pathway (SSP).
On cherchera également à identifier les points de vulnérabilité des sociosystèmes sur un périmètre
aussi large que possible (régimes alimentaires, prix des intrants, disponibilité foncière…).
La robustesse des résultats sera aussi testée en menant une analyse à la fois sur les échelles globales et
locales. A cet égard, le projet s’appuiera à la fois sur des modèles globaux - ORCHIDEE pour
l’évaluation des impacts sur du changement climatique sur les rendements agricoles et le Nexus Land-
Use pour les stratégies d’adaptation en termes d’usages des sols et d’intensification – et sur un modèle
agro-économique à l’échelle de l’exploitation, qui sera appliqué à deux villages du Sénégal.
3.2. Etat de l’art
Les travaux publiés sur l’impact futur du changement climatique sur l'agriculture montrent que les
rendements ont plutôt tendance à augmenter en moyenne. Cette réponse est largement liée à l’effet de
l’accroissement du CO2 qui conduit à un effet double : effet de fertilisation sur la productivité et
meilleure utilisation de l’eau par fermeture des stomates (donc meilleure résistance à la sécheresse).
En revanche il existe une forte disparité régionale avec des régions d’augmentation mais aussi de
baisse de rendement (CLIMATOR, IPCC, Roudier et al., 2011). On voit ainsi une première difficulté
liée à la réorganisation des espaces agricoles. Un deuxième résultat est lié à l’accroissement de la
variabilité interannuelle des rendements (dû à l’accroissement de la variabilité climatique), entrainant
une augmentation de la fréquence d’années à très faibles rendements. En dépit des répercussions
potentielles sur la sécurité alimentaire et les pratiques agricoles, l'effet de la variabilité, et ses
implications en termes d’adaptation, ont été très peu étudiés, que ce soit à grande ou à petite échelle.
L'importance de la variabilité des prix pour l'agriculture, en particulier les choix techniques et la
sécurité alimentaire est l'objet d'un certain nombre de travaux (Boussard et al. 2006, Boussard et al.
2008, Rosenzweig et Binswanger, 1993). L'importance de la variabilité du climat présent en cas
d'aversion au risque est étudiée, par exemple, dans Roudier et al. 2012b. Les grandes prospectives
telles celle de la FAO (Bruinsma 2003) ou Agrimonde (Paillard et al. 2011), IFPRI (Rosegrant et al.
2001) s'intéressent peu aux changements de volatilité des prix ou de variabilité du climat, et ne
prennent en compte le changement climatique que de façon très superficielle. Rosenzweig et Parry
(1994) ou Darwin et al. (1995) s’intéressent à l'adaptation de l'agriculture sous changement climatique,
mais ne prennent en compte que l'évolution des rentes ou des rendements moyens. Ils trouvent une
redistribution des rendements importante avec une diminution de la production dans les basses
latitudes et une augmentation dans les hautes latitudes, et un équilibre au niveau mondial conservé. Le
rapport AUTREMENT, cependant, montre que les changements de variabilité pourraient également
être importants, toujours à l'échelle mondiale. A l'échelle de la France, le projet CLIMATOR met en
avant un effet contrasté du changement climatique suivant les productions, avec une baisse pour le
maïs dans le sud-ouest, par exemple, ou une hausse des rendements du blé avec une possibilité
d'esquive des hautes températures et des risques d'échaudage par un semis plus précoce. Les potentiels

des différentes productions changent également, avec, par exemple une augmentation du potentiel du
maïs au nord de la France.
La question de la prise de décision des firmes en incertitude est abondamment traitée dans la littérature
économique. Nous citerons ici en particulier l’article de Sandmo (1971) qui propose un modèle dans
lequel la décision sur le volume à produire doit être prise avant de connaitre le prix de marché effectif.
L’intérêt de ce modèle est de proposer une méthodologie qui permette de tenir compte de l’aversion au
risque tandis que la grande majorité des modèles construits avant la publication de cet article
fonctionnait sur un critère de maximisation du profit espéré, supposant implicitement une neutralité
vis-à-vis du risque. La spécification de ce modèle le rend particulièrement bien adapté aux questions
de gestion de l’incertitude dans l’agriculture.
La plupart des travaux consacrés à l’impact du climat sur la sécurité alimentaire en zone soudano-
sahélienne se sont focalisés sur la pluviométrie, sans doute à cause de l’impact dramatique des
sécheresses des années 1970 et 1980. Or, il est bien connu que les modèles de climat divergent quant à
l’évolution future des pluies dans cette région du monde suite au réchauffement climatique (Cook et
Vizy, 2006). Par ailleurs, pour une pluviométrie donnée, on sait que la hausse des températures sera
néfaste aux rendements dans cette région déjà chaude (Luo, 2011), tandis que la plus forte
concentration de CO2 dans l’atmosphère leur sera au contraire bénéfique, même si l’ampleur de ce
dernier effet est très discutée. Enfin, la hausse des températures va rendre encore plus difficiles et
pénibles les travaux des champs, un point négligé jusqu’à présent.
Si de nombreuses études ont été consacrées à l’impact du changement climatique sur les rendements
dans la région soudano-sahélienne, la méta-analyse menée par Roudier et al. (2011) montre que les
connaissances actuelles souffrent de limites importantes. D’une part, la plupart se basent sur un
nombre très limité de modèles climatiques (un ou deux en général) et de scénarios de concentration en
gaz à effet de serre, ce qui empêche de prendre en compte l’incertitude sur le climat futur. D’autre
part, les variétés étudiées sont rarement précisées, et la robustesse des résultats au choix de ces variétés
n’est pratiquement jamais étudiée. Pourtant, l’impact d’un changement climatique peut différer
davantage entre deux variétés d’une même culture qu’entre deux cultures (Roudier, 2012a). Enfin,
l’adaptation est soit complètement négligée, soit supposée gratuite et sans que soit explicitées les
mesures d’adaptation retenues (cas des études dites « ricardiennes »). De plus, ces dernières études
souffrent de certains biais et leurs résultats, basés sur des régressions en coupe instantanée, montrent
une grande instabilité vis-à-vis du choix de l’année d’étude (Deschenes et Greenstone, 2007).
L'importance des conditions socio-économiques préexistantes pour l'adaptation au changement
climatique, ainsi que le lien avec les politiques de mitigation est également un sujet qui prend de plus
en plus d'importance, que ce soit au niveau de la grande échelle ou des études localisées. En effet, les
politiques d'agrocarburants, le niveau de déforestation ou les régimes alimentaires futurs ont des
conséquences très diverses sur la demande ou l'offre de terres, et également sur les possibilités
d'intensification ou de changement de localisation des productions agricoles. Pourtant, parmi les
nombreux travaux qui portent sur l’impact du changement climatique, peu présentent l’effet du
scénario socioéconomique utilisé, une exception notable étant Parry et al. (2004). Un effort de
coordination mondial autour des RCP (Representative Concentration Pathways) et des SSP (Shared
Socioeconomic Pathways) est en cours, et les travaux proposés se placent dans ce cadre.
3.3. Articulation avec les programmes régionaux, nationaux et
européens
Ce projet s’articule avec le projet ANR Escape, en particulier son WP 4. Cependant, celui-ci porte sur
les options pour améliorer le rendement dans un contexte de variabilité interannuelle, entre autres au
moyen de prévisions et d’assurances climatiques, alors que le présent projet porte également sur le
changement climatique. Ce projet s'insère également dans le cadre des RCP et SSP de l'AR5 de