The evolving agro-climatic risks related to changes in climate hazards in a warming context
Evolution des risques agro-climatiques en lien avec les modifications de l'aléa climatique en contexte de réchauffement
Résumé
Climate change modifies climatic hazards and requires a reconsideration of agro-climatic risks. In France, since the 1960s, climate change has resulted in an abrupt rise in surface air temperature around 1987/1988. These rapid changes in climatic hazards are likely to modify agro-climatic risks and lead to historic crop losses. Understanding the regional effects of climate change on agro-climatic risks is therefore a major challenge for the agricultural sector. Drought is one of the agro-climatic risks that have a major impact on crop production and climatic crop insurance. This work, which results from a collaboration between an insurance company and a research laboratory, investigates how and to what extent changes in climatic hazards affect drought risk, and ultimately the performance of climatic crop insurance. Since wheat, maize and vineyards are the main crops in the company's portfolio, agro-climatic risk modifications will be studied specifically for these crops of interest.The Safran-Isba-Modcou dataset, produced by Météo-France, allows to quantify structural changes in climatic hazard linked to water cycle on a regional scale over the period 1959-2021. Taking crop vulnerability into account by using a simplified water balance model provides an opportunity to assess changes in water constraint for each production basin of the crops of interest. The definition of a water stress threshold for the crops studied enables to develop a drought index. The statistical distributions of the latter are probabilized using a Tweedie model, resulting in a regionalized characterization of drought risk structural modifications after the rapid warming observed in France.After the rapid warming of 1987/1988, evaporative demand increases sharply, particularly in spring and summer. This leads to a progressive drying-up of soil water reservoirs, increasing water stress on vegetation cover. Taking into account the vulnerability of the crops of interest shows that for winter bread wheat, for example, the water balance changes consequently. Periods when the water stress threshold is exceeded are lengthened or intensified with warming, depending on the production basin considered. These trends can be explained by a sharp increase in evapotranspiration. At the end of the growing season, changes in dry spells also play a role. This affects the structure of the drought-related agro-climatic risk, translating into an increase in the intensity and/or the occurrence of drought episodes. These changes depend on the production basin studied, and are associated with an increase in extreme droughts.The changes in drought risk, resulting from the rapid evolution of climatic hazards, affect sensitive crop stages, and can lead to significant yield losses. The performance of climatic crop insurance is therefore closely linked to changes in this type of risk. Given certain conditions, the drought index developed in this work shows a good correlation with the loss ratio used by insurance companies. This opens up new avenues for studying the volatility of climatic crop insurance performance. However, we need to refine and consolidate these results, which do not show any convincing improvement for certain crops such as wheat. The projection of these drought indices could help insurers to develop and experiment territorialized prevention and adaptation strategies that are relevant to all stakeholders.
Le changement climatique modifie l’aléa climatique et impose de reconsidérer les risques agro-climatiques. En France, depuis les années 1960, le changement climatique se traduit par une hausse abrupte des températures autour des années 1987/1988. Ces modifications rapides de l’aléa climatique sont susceptibles de modifier les risques agro-climatiques et d’entraîner des pertes historiques dans les récoltes. La compréhension des effets régionalisés du changement climatique sur les risques agro-climatiques constitue donc un enjeu majeur pour le monde agricole. La sécheresse est l’un des risques agro-climatiques qui impacte fortement la production agricole et les performances des assurances climatiques sur récoltes. Ce travail de thèse, fruit d’une collaboration entre un assureur et un laboratoire de recherche, se propose d’étudier comment et dans quelle proportion les modifications de l’aléa climatique affectent le risque sécheresse, et à terme les performances de l’assurance climatique sur récoltes. Le blé, le maïs et la vigne sont des cultures importantes pour l’entreprise, et sont donc étudiées plus particulièrement dans ce travail.Les données Safran-Isba-Modcou produites par Météo-France permettent, à l’échelle régionale, de quantifier l’évolution structurelle de l’aléa climatique lié au cycle de l’eau sur la période 1959-2021. La prise en compte de la vulnérabilité des cultures via l’utilisation d’un modèle de bilan hydrique simplifié donne l’opportunité d’évaluer les changements dans la contrainte hydrique sur les bassins de production des cultures d’intérêt. La définition d’un seuil de stress hydrique pour les cultures étudiées conduit au développement d’un indice de sécheresse. Les distributions statistiques de ce dernier sont probabilisées avec un modèle de Tweedie, donnant lieu à une caractérisation régionalisée des modifications structurales du risque agro-climatique sécheresse suite aux réchauffement rapides observés en France.Après le réchauffement rapide de 1987/1988, la demande évaporative est en forte hausse, particulièrement au printemps et en été. Cela induit un assèchement progressif des réservoirs en eau du sol, faisant augmenter la contrainte hydrique sur le couvert végétal. La prise en compte de la vulnérabilité des cultures d’intérêt montre que par exemple pour le blé tendre d’hiver, le bilan hydrique évolue en conséquence. Les périodes de dépassement du seuil de stress hydrique s’allongent ou s’intensifient avec le réchauffement, de manière variée selon les bassins de production considérés. Ces évolutions peuvent être expliquées par une forte augmentation de l’évapotranspiration. En fin de saison végétative, la modification des séquences sèches joue également un rôle. La structure du risque agro-climatique lié à la sécheresse en est affectée. Cela se traduit par une augmentation de l’intensité et/ou de l’occurrence des épisodes de sécheresse. Ces modifications dépendent du bassin de production étudié et s’accompagnent d’une hausse des sécheresses extrêmes.Ces modifications du risque sécheresse suite à l’évolution rapide de l’aléa climatique affectent des stades sensibles des cultures, ce qui peut amener à des pertes de rendement importantes. Les performances de l’assurance multirisque climatique sont donc étroitement liées à l’évolution de ce type de risque. L’indice développé dans ces travaux montre, dans certaines conditions, une bonne corrélation avec l’indice de sinistralité utilisé par les assurances. Cela ouvre des perspectives pour étudier la volatilité des performances de l’assurance climatique sur récolte. Il convient néanmoins d’affiner et de consolider ces résultats, qui, pour certaines cultures telles que le blé, ne montrent pas d’améliorations probantes. La projection de ces indices sécheresse pourrait aider les assureurs à élaborer et tester des stratégies de prévention et d’adaptation territorialisées pertinentes pour l’ensemble des parties prenantes.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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