VULANMEX

Analyse de la vulnérabilité dans les zones agricoles mexicaines

Présentation

Contexte

La production agricole mexicaine, en particulier le maïs du centre du pays, est menacée par le changement climatique. Les sécheresses sont plus longues, les pluies sont retardées et irrégulières. Ces effets ont causé une chute de la production de maïs de 40 % dans les états du centre du Mexique en 2023. C’est pourquoi il est important d’agir et d’adapter les pratiques culturales face à ce changement climatique.

Les gouvernements à différents niveaux ont besoin d’informations fiables sur les effets du changement climatiques sur la production agricole afin de pouvoir anticiper et atténuer ces effets. Ces dernières années, l’Institut Polytechnique National du Mexique, en collaboration avec l’Agence Spatiale Mexicaine (AEM) et d’autres institutions mexicaines, surveille les effets du changement climatique sur les zones agricoles en instrumentant différents champs. Les expériences de terrain, appelées Expériences Hydrologiques Terrestres au Mexique (THEXMEX) (Monsivais-Huertero 2022, 2023), sont menées depuis 2018 dans différentes zones agricoles. Les ensembles de données collectées ont mis en évidence les changements dans les régimes de précipitations et leurs effets sur la croissance de la végétation.

Parallèlement au développement mexicain pour la surveillance des zones agricoles, la société française MEOSS développe depuis cinq ans un service pour accompagner la prise de décision des gestionnaires publics et privés des territoires. S’appuyant sur divers projets et retours d’utilisateurs, MEOSS s’est spécialisée dans la gestion de la ressource en eau avec trois produits dédiés : MEO-Irrigation pour optimiser l’irrigation, MEO-WaterReserve pour le suivi de la superficie, du volume et du taux de remplissage des plans d'eau, et MEO-Drought pour le suivi des anomalies de sécheresse. MEOSS vise à fournir, via une plateforme unique, des données homogènes et actualisées sur les besoins, les ressources et les usages en eau sur de vastes territoires. Ce prototype est actuellement testé dans des zones pilotes en France et au Sénégal. Ce projet s’inscrit donc dans la continuité des travaux menés par MEOSS sur les thématiques de l’eau et de l’agriculture, développés dans le cadre de plusieurs projets antérieurs SCO, notamment le suivi des plans d’eau (MEO-Climate), de l’irrigation (Space4Irrig) et de l’eau agricole (EO4AgriWater)*. Dans le cadre du projet VULANMEX, MEOSS aura l’opportunité de collaborer avec un nouveau partenaire scientifique et de travailler sur un autre continent, où les impacts du changement climatique sont particulièrement sévères.

👉 L’objectif principal de ce projet est de tester la transférabilité de l’outil cartographique développé par consortium aux zones agricoles mexicaines, en utilisant notamment les bases de données collectées depuis 2018 dans le cadre des projets THEXMEX, et de les enrichir avec les produits développés par MEOSS sur les réservoirs d’eau pour l’irrigation.

Méthodologie

Le déroulement du projet se décompose en « Work Packages » (WP) aboutissant à la mise au point d’un outil d’aide à la décision sur les territoires d’expérimentation.  Le contenu des cinq WP est le suivant :  

WP1 – Lien avec les utilisateurs finaux

Définir les profils utilisateurs et leurs besoins, valider les outils d’aide à la décision produits lors d’une phase de test utilisateur. Un rapport présentant les principaux profils d’acteurs clés du secteur et leurs besoins sera produit.

WP2 – Indicateurs agroéconomiques (IPN)

Indicateur du déficit d’eau sur les champs agricoles dû au changement climatique et l’impact sur la production du maïs.

WP3 – Indicateurs hydrologiques (MEOSS)

Indicateurs de suivi quantitatif des plans d’eau, des anomalies de sécheresse et des cultures irriguées.

WP4 – Plateforme web-cartographique

Développement et mise à disposition d’une plateforme commune pour distribuer les résultats.

WP5 – Coordination et gestion de projet

Assurer le bon déroulement du projet et faire l’état des avancements (réunions et livrables, dont un rapport final).

Site(s) d’application

Centre du Mexique 

Données

Satellite

• Irrigation, assolement et suivi de la sécheresse​
  • ESA Copernicus Sentinel-1 (radar), Sentinel-2 (optique) : séries temporelles tous les 6 jours, avec une résolution de 10 m
  • NASA Landsat-8 : séries temporelles tous les 16 jours, avec une résolution de 30 m
• Humidité du sol et variabilité climatique
  • NASA MODIS : séries temporelles tous les 16 jours avec une résolution de 1 km
  • NASA SMAP : séries temporelles tous les 3 jours, avec une résolution de 36 et 9 km
  • ESA SMOS : séries temporelles tous les 3 jours, avec une résolution de 36 et 25 km

Autres

Données terrain :

• Végétation (type et santé)​
• Irrigué/non irrigué​
• Stations météorologiques
• Stations des mesures sur l’humidité du sol (TDR)

Résultats – Produit(s) final(aux)

Le produit final se présentera sous la forme d’une plateforme Web-cartographique simplifiée, claire et actualisée afin de permettre une utilisation non experte des informations issues de l’imagerie spatiale.

Les utilisateurs auront la possibilité de sélectionner et voir s’afficher les indicateurs cartographiques suivants :

• Identification des cultures irriguées,
• Suivi des sécheresses végétales,
• Identification et suivi surfacique des réservoirs d’eau,
• Indicateur de synthèse, réel outil d’aide à la décision, issu de l’analyse conjointe en réponse aux besoins utilisateurs.

Références

• H. E. Huerta-Bátiz, D. E. Constantino-Recillas, A. Monsiváis-Huertero, et al., 2022, “Understanding root-zone soil moisture in agricultural regions of Central Mexico using the ensemble Kalman filter, satellite-derived information, and the THEXMEX-18 dataset”, International Journal of Digital Earth, 15:1, 52-78.

• J. Martínez-Fernández, A. Gonzalez-Zamora, N. Sanchez, and A. Gumuzzio, “A soil-water based index as a suitable agricultural drought indicator”, 2015, J. Hydrology, 522, pp. 265–273.

• J. Martínez-Fernández, A. González-Zamora, N. Sánchez, et al., “Satellite soil moisture for agricultural drought monitoring: Assessment of the SMOS derived Soil Water Deficit Index”, 2016, Rem. Sens. Env., 177, pp. 277–286.

• Mishra, T. Vu, A.V. Veettil, and D. Entekhabi, “Drought monitoring with soil moisture active passive (SMAP) measurements”, 2017, J. Hydrology, 552, pp. 620-632.

• Monsiváis-Huertero, A., Constantino-Recillas, D. E., Hernández-Sánchez, J. C., , et al., 2022, “Assessment of NASA SMAP soil moisture products for agricultural regions in Central Mexico: An analysis based on the THEXMEX dataset”, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 15, 3421-3443.

• Monsivais-Huertero et al., "Assessment of The Nasa SMAP Soil Moisture Product Over a Semi-Arid Agricultural Region in Mexico," IGARSS 2023 - 2023, Pasadena, CA, USA, 2023, pp. 2243-2245.

Projet(s) lié(s)

• SCO MexiCorn, piloté par l’Institut Polytechnique du Mexique (IPN) et labellisé SCO en 2021. Ce projet a permis de développer un outil opérationnel utilisant les informations satellites optiques et micro-ondes pour surveiller les paramètres des champs de maïs.

• SCO MEO-Climate, piloté par MEOSS et labellisé SCO en 2020. Ce projet a notamment permis de développer l’outil MEO-WaterReserve, dédié à l’identification et au suivi surfacique des plans d’eau à partir d’images satellitaires. À destination des gestionnaires de territoire et à la planification, MEO-WaterReserve a permis au partenaire du projet d’améliorer sa connaissance sur les niveaux d’utilisation des retenues collinaires.

• SCO EO4DroughtMonitoring, piloté par INSIGHT et labellisé SCO en 2021. Ce projet a permis de développer un outil d’aide à la décision pour les institutionnels et à la gestion pour le secteur agricole. Le système est capable d’évaluer l’intensité des épisodes de sécheresse, d’estimer leur sévérité par analogie à un état de référence historique et, couplé à des données actuelles, de fournir une indication de la trajectoire future plausible d’une saison hydrologique.

• SCO Space4Irrig, piloté par l’UMR CESBIO et MEOSS, et labellisé SCO en 2021. Ce projet a permis de développer des méthodes d’identification des cultures irriguées et l’outil d’aide à la décision MEO-Irrigation, à destination des gestionnaires de l’eau. L’outil cartographique regroupe plusieurs indicateurs permettant d’améliorer la connaissance et d’identifier des stratégies de gestion de la ressource eau efficaces pour l’avenir.

• SCO EO4AgriWater, piloté par MEOSS et INSIGHT et labellisé SCO en 2023, est un outil d'aide à la décision pour les acteurs agricoles et de l'eau. Grâce à l'imagerie satellite, un ensemble d’indicateurs cartographiques est produit, fournissant des connaissances et une analyse approfondie pour suivre et réagir aux épisodes de sécheresse en agriculture. L'outil permet de suivre la sécheresse des cultures, l'irrigation et les réservoirs d'eau.