Changement climatique : la nouvelle valeur des données
Il est frappant de voir l’importance que les données numériques ont pris dans notre société et, tout au contraire, le faible intérêt porté aux données d’observations contenues dans les archives, ici et là, alors qu’elles peuvent alimenter les travaux de recherche actuels dans plusieurs domaines : modélisation, changement climatique, adaptation, biodiversité… Il est temps de mobiliser divers acteurs sur cette question.
Par Iñaki Garcia de Cortazar-Atauri, ingénieur de recherches INRAE, directeur de l’unité AgroClim1 et coordinateur du Réseau TEMPO (Réseau national d’Observatoires de la phénologie de l’ensemble du vivant) et Anne Judas, revue Sesame.
Histoire et calendriers
Certaines données issues de travaux de recherche sont considérées comme « de l’histoire » mais elles sont peu explorées pour renouveler la physique ou la biologie. En 1967, Emmanuel Le Roy Ladurie avait fait une compilation des séries climatiques à partir des dates de vendanges depuis l’an mille2. Ces données de phénologie ont servi il y a vingt ans à vérifier que l’année 2003 avait été l’année la plus chaude des 500 dernières années. C’est alors que l’on a commencé à porter un autre regard sur ces observations.
La phénologie est l’étude des rythmes des organismes vivants, rythmes déterminés par les variations saisonnières du climat : ce sont par exemple la floraison des arbres fruitiers, l’arrivée des hirondelles ou l’apparition des coccinelles au printemps. Cette science repose sur des observations, qui sont une pratique ancienne, et en particulier sur des recueils d’observations accumulées dans le temps. Le terme « phénologie » apparaît vers 1849 dans une conférence de Charles Morren à l’Académie Royale des Sciences de Bruxelles. Le terme est formé à partir des racines grecques « phainen » (faire apparaître) et « logos » (science).3
Les observations enregistrées sur plusieurs années peuvent alors être étudiées et comparées, et permettent surtout de raisonner ou de prévoir, par exemple, la date des moissons, la date de floraison des abricotiers ou encore le débourrement de la vigne.
Des indicateurs du changement climatique
Les caractères phénologiques sont reconnus comme les premiers indicateurs biologiques du changement climatique. Observer leur évolution sur différentes espèces dans différents types d’environnement et de climat permet de caractériser l’ampleur du changement climatique, mais également d’évaluer ses conséquences à moyen terme, ainsi que la capacité d’adaptation des espèces à ces changements. Par exemple, la date des vendanges a été avancée en France d’environ 30 jours dans les 50 dernières années. D’autres espèces fruitières (pommier, abricotier) ont aussi vu avancer leurs dates de floraison d’environ 15 à 20 jours, mais l’intensité de ces avancées est différente selon les régions. Ainsi l’avancée des stades de phénologie de la vigne (débourrement, floraison ou même la vendange) est plus forte dans les vignobles du nord que dans ceux du sud.
La phénologie permet également de saisir les synchronismes entre espèces4. Plusieurs travaux ont montré par exemple les liens entre les dates de ponte des mésanges, en relation avec les dates de débourrement du chêne et l’émergence des jeunes chenilles. Les chenilles se nourrissent des feuilles du chêne et les oisillons se nourrissent des chenilles. Généralement, les dates de ponte sont synchronisées avec le débourrement du chêne et l’émergence des chenilles pour qu’au moment du nourrissage, les jeunes chenilles aient la taille adaptée et soient en quantité suffisante. Dans certaines situations, si la date de débourrement du chêne arrive trop tôt ou trop tard, la quantité et la taille des chenilles disponibles pour le nourrissage des oisillons n’est pas optimum. In fine, cela impacte le succès reproducteur des mésanges.
TEMPO : recherches en temps de changement climatique
La mission du réseau TEMPO est de comprendre et prédire comment le changement climatique impacte la phénologie des organismes vivants, et quelles en seront les conséquences en termes de productivité des systèmes naturels et agricoles, comme en termes de survie et de répartition des populations.
TEMPO regroupe un ensemble des acteurs de la recherche publique (INRAE, CNRS, universités), l’Office national des Forêts, Arvalis, l’Institut français de la Vigne et du Vin, le Centre national de la Propriété forestière, les Chambres d’Agriculture, etc. Le réseau intègre aussi deux programmes de sciences participatives sur la phénologie : l’Observatoire des Saisons qui est porté par Tela Botanica5 et le CNRS, et PHENOCLIM, focalisé sur la phénologie alpine, qui est porté par le Centre de recherche sur les écosystèmes d’altitude (CREA) Mont-Blanc6.
Le réseau TEMPO œuvre dans le développement de nouvelles échelles de mesure et d’observation, ou le déploiement d’outils innovants d’observation. Un autre axe de travail est la gestion et la diffusion des données à travers des portails, entrepôts et plans de gestion de données national et international. Le réseau anime et développe des formations et des recherches à la fois pluri-disciplinaires, trans-observatoires et aussi sur les démarches des sciences participatives. Il organise des journées dans lesquelles les participants échangent leurs résultats techniques et de recherche. La « Semaine TEMPO » permet à une cinquantaine de techniciens, ingénieurs et chercheurs de travailler ensemble sur les différents thèmes ci-dessus.
En parallèle, plusieurs participants à TEMPO s’impliquent dans les actions de sciences participatives portées par l’Observatoire des Saisons et le CREA Montblanc, conférences, ateliers, etc… Enfin le réseau travaille à élaborer des services phéno-climatiques par le développement de modèles construits à partir des données et des connaissances acquises.
A l’été 2023, Tempo a reçu le prix « Recueil citoyen » de la recherche participative pour sa mobilisation du grand public autour des conséquences du changement climatique sur les écosystèmes.7
A la recherche des données
Dans le cadre de ses actions concernant les données de phénologie, TEMPO cherche à identifier toutes les sources existantes. Ce sont principalement des bases de données de plusieurs types :
- celles qui sont développées par la recherche et décrivent les traits phénotypiques des variétés et peuvent être issues d’expérimentations ;
- des bases réunissant des données institutionnelles, comme celle qui permet d’effectuer le suivi de la végétation au Ministère de l’Agriculture ;
- d’autres bases de données qui émanent des programmes de sciences participatives ; elles recueillent les observations effectuées par des citoyens dans leur environnement proche ;
- enfin, il existe des données orphelines, qui ne sont pas à ce jour intégrées dans les bases précédentes et qui peuvent être issues de sources très diverses comme les cahiers de notation des agriculteurs, les registres des jardins botaniques, arboretums, ou encore des recueils ou actes de sociétés savantes.
Des données anciennes « orphelines »
Afin de pouvoir identifier, gérer et partager ces données orphelines, TEMPO a lancé depuis 2017 un travail « quasi archéologique » de recherche de données anciennes.
La première étape a été de collecter les données des unités expérimentales d’INRAE. Un premier travail avait été fait sur « PHENOCLIM », une base de données portant sur la phénologie de la vigne et des arbres fruitiers. Un travail récent a permis de découvrir plusieurs centaines de recueils de données collectées dans les années 60-80 pour plusieurs variétés de pêcher et de noyer.
Par la suite, des collègues ont appris l’intérêt que nous leur portions, et ont commencé à nous informer de l’existence d’autres séries. L’une porte sur les arbres d’un jardin planté au centre INRAE de Versailles (Yvelines) et a été recueillie entre 1920 et 1977. Cette collection était complètement inconnue et certains arbres sont encore visibles aujourd’hui.8 Dans les mêmes ressources documentaires, nous avons découvert une série historique émanant de l’Observatoire de Saint-Maur-des-Fossés qui couvre la période de 1875 jusqu’à 1930.
Une série portant sur les variétés de maïs à Saint-Martin-d’Hinx (Landes) depuis 1937 est en cours d’analyse, ainsi qu’une autre décrivant les grandes cultures de Versailles de 1920 à nos jours. Il existe également une série de données sur les pommes de terre à Ploudaniel (Finistère), etc.
En parallèle, nous avons commencé à explorer les archives nationales où l’on découvre de longues et riches séries de données de phénologie recueillies en Europe au XIXe siècle. Il en existe plusieurs milliers !
A la condition que les observations phénologiques s’accompagnent d’une date et d’un lieu précis, nous sommes également très intéressés par les séries de données d’observations de particuliers, professionnels, associations, amis des fruits (floraison des pommiers, maturation des figues, etc.) ou des animaux (migrations des oiseaux, émergence des chenilles, périodes de reproduction, etc.). Les personnes qui souhaitent partager ces données peuvent nous contacter via la page de contact du Réseau TEMPO9.
Les différentes « valeurs » des données
D’un point de vue scientifique, les données recueillies ont d’abord une valeur climatique : on découvre quelle était la réponse des plantes au climat avant que n’intervienne le changement climatique. En termes de biogéographie, on y découvre la répartition des espèces et d’un point de vue botanique, cela nous contraint à suivre l’évolution de la taxonomie, particulièrement les changements de noms des espèces.
Ces données ont également une valeur en termes d’histoire des sciences. Elles nous apprennent comment la science était faite dans le passé.
Elles ont enfin une valeur patrimoniale au regard d’une période déterminée, à laquelle elles ont été observées, et parce que le travail d’observation est considérable. D’un point de vue social, enfin, on y découvre les préoccupations et réflexions de la société de l’époque.
Les observations archivées par nos prédécesseurs sont donc d’un très grand intérêt pour les travaux de recherche actuels dans plusieurs domaines : modélisation, étude du changement climatique, de l’adaptation, de la biodiversité…
Un travail d’inventaire débute au sein du département AgroEcoSystèmes d’INRAE pour évaluer la masse des données existantes dans ses laboratoires.
Anticiper les adaptations
Il est important de bien identifier et gérer ces données de façon à mieux comprendre notre passé, on l’a vu, et pour mieux anticiper le futur.
En termes de recherche, il y a une réflexion à avoir : l’expérimentation est de plus en plus coûteuse, or ces données anciennes pourraient déjà contenir des réponses à certaines questions que nous nous posons. Par exemple, à propos de telle ou telle espèce : quelle était sa distribution avant le changement climatique ? A-t-elle déjà été confrontée à des extrêmes climatiques et comment a-t-elle réagi ?
Au-delà des données qui se trouvent dans les laboratoires de recherche, il en existe aussi beaucoup dans des collections privées, des associations ou d’autres organismes privés (par exemple les interprofessions). Avoir accès à ces séries permettrait de mieux comprendre les évolutions de nos agroécosystèmes et de mieux anticiper les adaptations à mettre en place.
Un travail récent avec Inter Rhone, l’interprofession de la vigne de la vallée du Rhône, nous a permis de mieux comprendre les évolutions récentes de la qualité et de la production de cette région viticole. Ce travail a contribué à redéfinir les protocoles d’observation et à anticiper certaines adaptations (Bécart et al., 2022, https://oeno-one.eu/article/view/4727)
Vous avez des données ? Partagez-les !
TEMPO reste donc mobilisé pour récupérer et analyser des données de phénologie afin de sensibiliser la société et les pouvoirs publics aux conséquences du changement climatique sur les écosystèmes.
A la condition que les observations phénologiques s’accompagnent d’un lieu précis, nous sommes également très intéressés par les séries de données d’observations de particuliers, professionnels, associations, amis des fruits (floraison des pommiers, maturation des figues, etc.) ou des animaux (migrations des oiseaux, émergence des chenilles, périodes de reproduction, etc.).
Les personnes qui souhaitent partager leurs données peuvent nous contacter via la page de contact du Réseau TEMPO : https://tempo.pheno.fr/Contact
- En novembre 2023, l’unité AgroClim de INRAE a reçu un Laurier récompensant son impact significatif pour la recherche au service de la société.
- Le Roy Ladurie E., 1967. Histoire du climat depuis l’an mil, Champs Histoire, Flammarion, réédition 2020.
- Badeau V. et al., 2017. Les plantes au rythme des saisons. Guide d’observation phénologique. 336 p., Editions Biotope.
- Le synchronisme désigne le fait de se produire en même temps, ou le caractère de ce qui est synchrone ou synchronisé.
- Pour participer : https://www.tela-botanica.org/2022/01/enquete-services-phenoclimatiques-reseau-tempo/
- Voir https://creamontblanc.org/fr
- https://www.inrae.fr/actualites/remise-prix-recherche-participative-inrae-2023-3-projets-distingues-domaines-lenvironnement-sante-solidarite
- https://www.inrae.fr/actualites/ancienne-experimentation-du-site-versailles-sort-cartons
- https://tempo.pheno.fr/Contact
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