Modélisation mécaniste de la dispersion atmosphérique de particules biotiques et abiotiques à l’échelle du paysage

Abstract

De nombreuses questions environnementales et écologiques se posent à l’échelle du paysage en lien avec les pratiques agricoles : quel est l’impact de l’hétérogénéité du paysage sur les flux de particules ? Comment organiser au mieux le paysage ? etc. Ces problématiques rentrent dans le cadre (1) de la production intégrée, c’est-à-dire de limiter l’utilisation d’intrants phytosanitaires en s’appuyant sur les ressources écologiques, tout en maintenant la quantité et la qualité de la production, et (2) de l’adaptation des systèmes de cultures aux évènements extrêmes tel que la sècheresse. Dans ces deux cadres, il convient de contrôler le développement et la dissémination de maladies (spores, aérosols microbiens), l’envahissement des cultures par des plantes nuisibles (flux de gènes), les pertes en nutriments des sols (poussières minérales), la pullulation d’insectes ravageurs, etc., et ceci tout en préservant la biodiversité (flux de gènes). Les processus de dispersion atmosphérique jouent un rôle fondamental sur les flux de ces particules biotiques et abiotiques entre les différents compartiments d’un écosystème, et entre écosystèmes. Ces processus dépendent fortement de l’écoulement atmosphérique à ces échelles, qui est d’autant plus complexe que le paysage est hétérogène. L’équipe Mécanique Environnementale de l’UMR ISPA a développé ces dernières années un ensemble de moyens numériques lui permettant de simuler avec une grande richesse d‘informations la dynamique de l’écoulement dans la basse atmosphère (de l’échelle de la plante à celle de la région), les interactions végétation-atmosphère et la dispersion turbulente de composés gazeux ou particulaires. Les outils maintenant disponibles, bien adaptés à l’échelle de paysages dont ils peuvent représenter explicitement les hétérogénéités, permettent ainsi d’aborder d’une manière renouvelée et novatrice un ensemble de thématiques écologiques et environnementales dans lesquelles l’écoulement atmosphérique joue un rôle clé. Ces modèles ont notamment été appliqués-adaptés en conditions hétérogènes à la dispersion (1) du pollen de maïs dans le contexte de coexistence entre cultures OGM et non-OGM, (2) de pesticides dans les couverts viticoles dans le contexte de limitation de leur dissémination environnementales, ou (3) de poussières minérales dans le contexte de limitation de l'érosion éolienne des sols et donc des pertes en nutriments des sols. Ces modèles mécanistes peuvent être vus comme des outils intéressants, complémentaires à des mesures de terrain, pour développer des approches statistiques plus simples, à vocation finalisées ou opérationnelles, intégrant les hétérogénéités du paysage.