EOLyd

Données d'observation de la Terre pour l’estimation des pertes de rendement en cas de sécheresse

Présentation

Contexte

En raison de sa position dans une zone aride et semi-aride, le Maroc est confronté à différents défis liés au changement climatique : aridité, rareté et irrégularité spatio-temporelle des ressources en eau, sécheresses récurrentes, désertification, etc. Ce contexte a un impact considérable sur la production agricole, qui contribue de manière importante à l'économie nationale et qui est fortement dépendante des conditions climatiques. Historiquement, le Maroc a connu plusieurs années de sécheresse plus fréquentes et plus intenses. Ces sécheresses ont des impacts désastreux sur l'économie nationale en raison de la forte relation entre la contribution du PIB agricole au produit intérieur brut global du pays et la quantité de précipitations annuelles.

L'utilisation d'indices et d'indicateurs dérivés de l'observation de la terre devient aujourd'hui un outil fondamental pour la surveillance et l'évaluation de la sécheresse agricole. L'imagerie satellitaire permet l'évaluation et le suivi des cultures au niveau national et local, l'alerte précoce en cas de sécheresse, la prévision des rendements et la quantification des impacts du changement climatique sur la saison agricole.

Objectif

EOLyd a pour objectif de combiner plusieurs ensembles de données dérivées de l'observation de la terre et des statistiques et mesures existantes qui caractérisent les composants pertinents du cycle hydrologique liés à la sécheresse afin d'évaluer et d'anticiper les pertes de production céréalière causées par la sécheresse dans les zones agricoles non irriguées au Maroc. Cela permettra d’aider les décideurs et les gestionnaires (principalement les compagnies d'assurance agricole et les départements concernés du Ministère de l'agriculture) et contribuera à l'élaboration et à la mise en œuvre de plans d'adaptation et des activités d'atténuation.

Plus précisément, cette étude vise à générer un "indice de perte de production agricole" en utilisant des données satellitaires à haute résolution combinées aux données in situ disponibles au niveau de la parcelle. Sur la base des données historiques traitées, l'indice devrait estimer la perte de production générée par chaque épisode de sécheresse pour une période donnée. Les résultats attendus peuvent aider les compagnies d'assurance et le ministère concerné à économiser du temps et du budget en évaluant les dommages causés par la sécheresse directement en utilisant des cartes quadrillées de l'indice au lieu de préparer des enquêtes conventionnelles.

Méthodologie

Afin de fournir aux principaux utilisateurs un indice de perte de production agricole avant la fin de la saison agricole, la méthodologie intègre le service de surveillance de la sécheresse d'une plateforme existante ainsi que le nouveau service fourni par le projet utilisant des données à haute résolution spatio-temporelle (Sentinel-2).

Plate-forme existante (CDI) :

Le CRTS a récemment développé un indicateur composite de sécheresse CDI (Composite Drought Indicator) basé sur une combinaison de quatre paramètres différents dérivés de divers produits d'observation de la terre par satellite qui sont générés mensuellement pour produire des séries temporelles de CDI sur le Maroc à une résolution de 5 km. Ceci a été réalisé dans le cadre d'un projet global (Land Data Assimilation System, LDAS) financé par la Banque Mondiale avec le support technique de l'agence spatiale américaine (NASA) et du Centre national d'atténuation de la sécheresse (National Drought Mitigation Centre) de l'Université du Nebraska.

L'approche CDI représente un outil de surveillance de la sécheresse basé sur la télédétection qui incorpore des informations relatives aux précipitations, à l'évapotranspiration, à la température de la surface du sol (en tant qu'indicateur de l'humidité du sol), et aux anomalies de l'indice de végétation. La figure n°1 ci-dessous présente un exemple de carte CDI générée pour le mois de février 2022. 

Figure 1 : Indicateur composite de sécheresse (février 2022) © CRTS

Le projet SCO EOLyd vise à combiner les cartes CDI mensuelles produites pendant les saisons agricoles (octobre à avril) avec des cartes détaillées des indices de végétation calculés pendant des périodes spécifiques de la saison à une résolution de 10 m, afin d'estimer la perte de production céréalière.

Mise en œuvre du service EOLyd :

• La première étape consiste à préparer et à traiter les données historiques Sentinel-2 existantes sur la zone étudiée à différentes phases du cycle agricole afin de calculer des paramètres spécifiques de la croissance de la végétation (fCover, fAPAR...).

• La deuxième phase consiste en une analyse des cartes de paramètres générées, des cartes CDI et des données auxiliaires (production globale et en particulier rendements céréaliers fournis par les partenaires) afin de trouver les paramètres de corrélation entre les valeurs des indices de télédétection (fCover, fAPAR et CDI) et les rendements/pertes de production. La figure n°2 montre les principales étapes méthodologiques proposées dans la présente étude.

Figure 2 : Organigramme méthodologique du projet. CHIRPS: Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station. FEWSNET : Réseau de systèmes d'alerte précoce contre la famine. LST : température de la surface terrestre. NDVIa : Anomalies de l'indice de végétation par différence normalisée. Eta : Anomalies de l'évapotranspiration. SPI : Indice standardisé des précipitations. CDI : indice composite de sécheresse. fCover : fraction de la couverture végétale verte. fAPAR : fraction du rayonnement photosynthétiquement actif absorbé. © CRTS

Ce service peut être considéré comme un outil opérationnel basé sur des données satellitaires permettant de fournir des informations périodiques sur la saison agricole aux décideurs et aux gestionnaires de l'agriculture. L'approche proposée présente plusieurs avantages : un outil objectif basé sur des observations indépendantes, la possibilité de couvrir de vastes zones, des économies en termes de temps et de coûts par rapport aux enquêtes sur le terrain, etc.

Les rapports et les cartes des impacts de la sécheresse aideront les décideurs à l'échelle locale à planifier les stratégies adéquates afin d'atténuer ces impacts. Par exemple, identifier les agriculteurs souscrits aux assurances agricoles présentant une forte perte de rendement des cultures et décider qui peut bénéficier d'une compensation d'assurance contre les risques climatiques.

Site(s) d’application

La méthodologie sera d'abord développée en utilisant des données couvrant une partie de la plaine de Chaouia, qui est dominée par les céréales pluviales au Maroc. La tuile Sentinel-2 T29SPS, couvrant les principales parties agricoles de la province de Settat, est téléchargée via les services Copernicus pour différentes dates des saisons agricoles depuis 2016. Toutes les données seront traitées et les paramètres seront générés pour ce site pilote. La figure n°3 ci-dessous illustre un exemple de tuile Sentinel-2 couvrant la zone étudiée. Une fois les résultats validés par les partenaires impliqués, la méthodologie sera appliquée à d'autres zones similaires au Maroc.

Figure 3 : Tuile Sentinel-2 couvrant le site pilote © Modified Copernicus Sentinel data [2021] / Sentinel Hub, Traitement CRTS

Données

Satellite

La première partie du projet sera basée sur la plateforme CDI, qui consiste en l'utilisation de différents indices satellitaires pour générer un seul indicateur composite de sécheresse mensuel pendant les saisons agricoles à l'échelle nationale. Cette plateforme est opérationnelle et les cartes CDI sont générées périodiquement en utilisant une combinaison pondérée de différents paramètres extraits des données satellitaires : SPI à partir de données CHIRPS, températures de surface du sol à partir de MODIS, anomalies NDVI et anomalies d'évapotranspiration.

En ce qui concerne l'évaluation de l'impact de la sécheresse et l'anticipation des pertes de production céréalière, nous prévoyons d'utiliser les données des services opérationnels existants (Copernicus, Geoportail...) à haute résolution spatio-temporelle :

• Sentinel-2, résolution spatiale de 10 m
• Landsat, résolution spatiale de 30 m

Autres

• Rendements disponibles localement (historiques et actuels)
• L'occupation du sol dans la zone étudiée (historique et actuelle)
• Autres données recueillies sur le terrain (climat, sols, occupation des sols, activités humaines, etc.)

Résultats - Produit(s) final(aux)

• Cartes mensuelles de la sécheresse produites pendant les saisons agricoles et communiquées aux utilisateurs finaux.
• Plateforme de diffusion développée dans le cadre du projet (Expertise/Consultant) pour le suivi opérationnel.
• Cartes présentant la perte de production céréalière de la campagne agricole étudiée.
• Documentation (bulletins périodiques et rapports de réunions) présentant les principaux résultats.

Références

Bijaber N., El Hadani D., Saidi M., Svoboda M.D., Poulsen C.C., Hain C.R., Wardlow B.D., Yessef M. (2017b). Suivi mensuel de la sécheresse au Maroc par techniques basées sur l'indice composite. GéoObservateur n°23, Rabat, Maroc. Pages 25-37.

Projet(s) lié(s)

Développement d'un indicateur de suivi de la sécheresse par télédétection pour le Maroc dans le cadre du projet LDAS financé par la Banque mondiale avec le soutien technique de l'agence spatiale américaine (NASA) et du National Drought Mitigation Centre de l'Université du Nebraska.