Impacts of climate change on European agriculture : including water resource in bio-economic models | Impacts du changement climatique sur l'agriculture : vers une meilleure prise en compte de la ressource en eau pour l'irrigation dans la modélisation bio-économique

anglais. Climate change impacts on agriculture represent a major issue for human societies. The evolution of those systems depends on future climates but also on adaptation mecanisms of farming systems in response to changes in their physical environment. Taking into account these mecanisms is a difficult topic of scientific research ; adaptation leads to a mitigation of negative impacts of climate change. The heterogeneity of agricultural systems renders these effects difficult to measure and quantify. In this thesis I focused on European Union agriculture and particularly France in the mid-term horizon : particularly the 2045-2055 decade.We extended an existing modeling framework of the agricultural systems of the European Union : the coupling between the STICS crop model and the AROPAj economic model. An computer application has been developped, enabling us to obtain yield functions for different intrant levels, these functions being obtained through millions of runs of the crop model. In particular, we have included in the representation of farming systems the consideration of water resource. This enabled us to predict the needs for irrigation water in future climate for several climatic years and several climate scenarios. Depending on the climate scenario and the climatic year considered, water consumption of the agricultural sector could strongly increase in 2050, up to a tripling of water amounts during the driest years in comparison with present climate. The adaptation of agricultural practics in future climate cause a reduction of negative impacts of climate change, but these adaptations are associated with higher irrigation needs.This development leads to new research perspectives around the water resource, that is used for various purposes and whose availibility and quality constitute a challenge for the 21st century. The tools created in this thesis aim at assisting the legislator in order to ensure the management of water resource in the context of climate change.

français. Les impacts du changement climatique sur l’agriculture sont un sujet d’importance sociétale majeure. En plus des changements de l’environnement liés au climat, l’évolution des systèmes agricole dépend des mécanismes d’adaptation des exploitations en réponse à ces changements de l’environnement physique. Ces mécanismes ont pour conséquences une mitigation des impacts, et la prise en compte de ces effets est un sujet de recherche à part entière. L’hétérogénéité des systèmes de production agricole rend la tâche ardue pour les modélisateurs pour prendre en compte et quantifier ces effets. Dans cette thèse, je me suis intéressé à la réponse de l’agriculture de l’Union Européenne et particulièrement la France à moyen terme : l’horizon privilégié est la décennie 2045-2055.Nous avons étendu un outil de modélisation des systèmes agricoles de l’Union Européenne : le couplage entre le modèle de culture STICS et le modèle économique d’offre agricole AROPAj. Une application informatique a été développée, permettant d’obtenir des fonctions de rendement en fonction des quantités d’intrants, fonctions obtenues grâce à des millions de simulations du modèle de culture. En particulier, nous avons intégré la gestion de la ressource en eau dans la représentation des systèmes agricoles. Ceci nous a permis d’estimer les besoins en eau d’irrigation en climat futur pour plusieurs années climatiques et plusieurs scénarios d’évolution du climat. Selon les scénarios et les années climatiques, la consommation d’eau du secteur agricole pourrait augmenter fortement à l’horizon 2050, jusqu’à tripler pour les années les plus sèches en comparaison avec le climat présent. L’adaptation des pratiques agricoles en climat futur permet effectivement de mitiger les impacts néfastes du changement climatique, mais ces adaptations sont associées à des besoins en irrigation plus élevés.Ce développement ouvre de nombreuses perspectives de recherche autour de la question de la ressource en eau, ressource partagée entre plusieurs usages et dont la disponibilité et la qualité représentent un défi majeur pour le 21ème siècle. L’outil créé dans la thèse a pour but d’assister le décideur public afin d’assurer la gestion de la ressource en eau dans ce contexte de changement climatique.