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IRRISAT-MAROC

IRRISAT-MAROC a pour objet de mettre en place un système d’aide à l’optimisation de l’eau d’irrigation en utilisant des données satellitaires. Il s'appuie sur deux approches complémentaires de l'estimation de la consommation et des besoins en eau des plantes qui seront combinées en vue de proposer des résultats aux échelles de la parcelle agricole, du secteur irrigué et du bassin versant.

PRÉSENTATION

Au Maroc, la maitrise de l’eau revêt un caractère vital car le contexte climatique et hydrologique y est extrêmement fragile. Les changements climatiques, à travers des évènements extrêmes de plus en plus récurrents de sécheresse et d’inondations, et la pression d’une demande croissante sont autant de facteurs qui imposent de planifier les stratégies de développement et de gestion des ressources en eau. Le Maroc a ainsi entamé les premières études de planification des ressources en eau dès les années 1970.

Aujourd’hui, le Ministère de l’équipement, du Transport, de la Logistique et de l’Eau a notamment mis en place un programme d’approvisionnement en eau potable et d’irrigation entre 2020-2027, avec un budget de 115,4 milliards de Dirhams (soit 10,7 milliards d’Euros). En plus de renforcer la disponibilité de l’eau à travers la construction de 20 nouveaux barrages et le dessalement de l’eau de mer, un axe important de ce programme concerne la poursuite de la modernisation des réseaux d’irrigation, de la reconversion collective à l’irrigation localisée ainsi que la réalisation de l’économie de l’eau d’irrigation par l’usage des Nouvelles Technologies de l’Information.

Dans ce contexte, le présent projet souhaite valoriser deux projets de recherche : IRRISAT Maroc, initié par le CRTS en 2015 sur le périmètre irrigué de Tadla, et SAT’IRR, initié par le CESBIO en collaboration avec l’Université Caddi Ayad de Marrakech, sur le périmètre irrigué du Haouz. Ces 2 projets ont déjà fourni aux gestionnaires locaux de l’irrigation et aux agriculteurs un système d’aide à la prise de décision en matière d’économie d’eau et de productivité en se basant sur les techniques d’observation de la Terre.

Deux approches complémentaires

  • IRRISAT se base principalement sur les observations spatiales dans la gamme de l'infrarouge thermique

Sur le périmètre irrigué du Tadla, IRRISAT utilise sur le modèle SEBAL pour quatre produits : des estimations de l'évapotranspiration (réelle, potentielle et de référence), de la biomasse, de l'humidité du sol, et un conseil en apport d’eau d’irrigation. À partir de ces produits, le système calcule des indicateurs sur la consommation et les besoins en eau d’irrigation ainsi que sur la productivité. Une plateforme en ligne met ces informations à disposition des utilisateurs (l’Office Régional de Mise en Valeur Agricole du Tadla ORMVAT, les agriculteurs et Agence du Bassin Hydraulique d’Oum Rbaii).

4 indicateurs IRRISAT

IRRISAT génère ses produits à une fréquence de 16 jours à 30m de résolution avec les données Landsat, et à une fréquence quotidienne à 100m de résolution en utilisant les données PROBA-V et NPP-VIIRS. © IRRISAT

  • SAT'IRR s'appuie sur les bilans hydriques

La méthodologie de SAT'IRR (Satellite for Irrigation Scheduling) utilise la méthode de la FAO56 pour calculer un bilan hydrique journalier à l'échelle des parcelles des utilisateurs. Les observations spatiales (Sentinel-2, Landsat-8) servent à caractériser le développement des cultures. Un bilan hydrique est calculé en comparant le développement des cultures prédit à partir des données météorologiques et satellitaires au développement optimal de ces cultures. L'objectif consiste à prédire la date et la quantité de la prochaine irrigation avec un préavis d'environ quatre jours. Le logiciel, développé à partir de ressources purement open-source, a été conçu pour être économe en calcul et en stockage afin de pouvoir fonctionner sur un petit serveur. La plateforme SAT'IRR a déjà été testée dans plusieurs pays (Espagne, France, Maroc, Tunisie, Liban) sans aucun problème technique ou pratique, et son interface web s’adresse aux agriculteurs.

Développements proposés dans le cadre de ce projet

Pour assurer la pérennité des résultats et passer à une phase opérationnelle, des actions de consolidation sont programmées pour intégrer dans le Modèle IRRISAT d’autre sources de données satellite, notamment Sentinel. Cela pour améliorer aussi bien la précision des livrables que la fréquence de production des indicateurs, mais aussi pour élargir la couverture géographique et le spectre des bénéficiaires. Ainsi nous proposons les actions suivantes en fonction du type de bénéficiaire :

  • Pour les Offices de Développement Agricole tels que l'ORMVAT :

. Mise en place d'un système opérationnel de production de cartes de cultures basé sur l'utilisation des données Sentinel-2 (le cas échéant des données THR du satellite Mohammed VI) et d'un protocole de collecte des données de formation par l'ORMVAT. Ces cartes permettent d'améliorer les estimations du modèle, notamment vis-à-vis de la consommation d'eau par type de culture et de l'approvisionnement optimal en eau ;

. Amélioration de la résolution spatiale des paramètres d'entrée du modèle de description de l'état de surface (albédo, NDVI, LAI, etc.) en utilisant les produits Sentinel-2 au lieu de PROBA-V.

  • Pour les Agences de Bassin Hydraulique, dont les besoins consistent principalement à estimer le bilan hydrique du bassin et à suivre l'utilisation des ressources souterraines :

. Production à l'échelle du bassin de la carte d'évapotranspiration journalière à une résolution spatiale de 375m, permettant le calcul des bilans hydriques mensuels et/ou annuels. Cette étape est réalisée sur la zone de la Chaouia, dans le bassin géré par l'Agence de Bassin Hydraulique du Bouregreg.

En conséquence, le projet IRRISAT prévoit de réaliser les activités suivantes :

  • Mise en place d'un système de production de paramètres biophysiques (albédo, NDVI, LAI) à partir de réflectances VIIRS corrigées des perturbations atmosphériques par un processus similaire à celui de MAJA utilisé pour Sentinel2 et Landsat8.
  • Développement d'une interface API permettant à l'utilisateur intermédiaire (départements ministériels, agences, offices agricoles et sociétés d'agri-experts) de saisir ses propres données (définition spatiale et paramétrage de la parcelle (sol, culture, semis...), station météo locale, événements d'irrigation, etc.) et de récupérer les résultats (vignettes de la parcelle, sortie du modèle) pour son propre usage.

Les sorties des modèles seront validées par rapport aux mesures de l'humidité du sol et des flux (corrélation de tourbillons du CRTS à Berrechid et de l'UCA/IRD dans la région du Haouz). Le volume d'irrigation agrégé au niveau du système sera comparé aux consommations d’eau d’irrigation issues des ressources superficielles fournies par les ORMVA.

Actions de recherche

  • Améliorer la résolution spatiale des produits générés par le modèle via l’utilisation de la technologie de super-résolution ou d’une autre technique de fusion entre VIIRS, LANDSAT et Sentinel-2, Mohammed VI A et B.
  • Établir une méthodologie pour l'estimation de la hauteur des cultures et de la végétation basée sur l'utilisation des images radar Sentinel-1 dans l’objectif d'améliorer les résultats du modèle SEBAL.
  • Valider le modèle par des mesures sur le terrain.
  • Détection des événements d'irrigation au niveau de la parcelle, au moins pour les cultures annuelles.
  • Combinaison des deux modèles avec un mécanisme d'assimilation.

TERRITOIRES D'EXPÉRIMENTATION

Maroc :

  • Périmètre irrigué de Tadla
  • Plaine de Berrechid
  • Bassin hydraulique de Sebou

DONNÉES

Satellites Optiques

  • VIIRS, résolution 375 m
  • Landsat, résolution 30 m
  • Sentinel-2, résolution 10 m
  • Mohammed VI A et B, résolution ~ 2 m

Satellites Radar

  • Sentinel-1, résolution 10 m

Autres

  • Données météorologiques

. Données station : Pluviométrie quotidienne, température de l’air horaire, humidité relative horaire, vitesse du vent à 2m horaire, rayonnement solaire

. Données sous forme de grille à 1km : Données d’assimilation du Land Information System (LIS), Rayonnement solaire LANDSAF

  • Données terrain

. Mesures de l’humidité du sol (données stations Eddy-Covariance)

. Cartes d’aménagement du périmètre irrigué, parcellaire, cartes des cultures (à réaliser dans le cadre de ce projet)

RÉSULTATS - PRODUITS FINAUX

  • Système opérationnel de production de cartes annuelles des cultures
  • Système opérationnel de production d’indicateurs pour l’optimisation de la consommation de l’eau d’irrigation à l’échelle de la parcelle et des secteurs du périmètre irrigué, en se basant sur la synergie entre les modèles SEBAL et SAT’IRR
  • Plateforme de dissémination des produits d’informations et de conseil vers les agriculteurs, les gestionnaires des périmètres irrigués, les agences de bassins hydraulique

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