Des Scénarios labs pour concevoir et évaluer les trajectoires de bioéconomie des territoires vers la neutralité carbone
SLAM-B est le projet ciblé n°2 du PEPR exploratoire FairCarboN. SLAM-B permettra de positionner la recherche française comme une communauté active et reconnue en termes d’approches de modélisation et d'évaluation intégrées ainsi que de production de connaissances sur les modalités de transitions vers une bioéconomie durable. SLAM-B vise à relever trois grands défis scientifiques : (i) développer des approches IAM génériques pour simuler les transitions bioéconomiques et anticiper leurs conséquences, (ii) démontrer la pertinence et la légitimité de ces approches IAM via leur application au sein de Living Labs à portée prospective, appelés Scenario Labs et, (iii) produire des connaissances sur mesure pour les décideurs publics à l’échelle nationale et européenne.
Entre autre, les fonctionnalités de MAELIA seront étendues à l'élevage, la forêt, un grand nombre de bioraffineries environnementales et de biomatériaux. Les méthodes d'évaluation environnementales et socio-économiques seront fortement amplifiées avec de l'analyse de cycle de vie et de la modélisation des récits et des performances socio-économiques des filières.
MAELIA sera appliquée dans sept Scenario Lab contrastés : les Vosges, le bassin versant du Couesnon, le bassin versant de l'Ouvèze, le Grand Reims, la Réunion, la Basse Terre en Guadeloupe et le bassin du FerloSine au Sénégal.
Le projet regroupe 90 scientifiques d'INRAE, du Cirad, de l'IRD, du CNRS et d'Université. Il est doté de 6.5M d'€ sur 5 ans.
Contact : Olivier Therond, Lorie Hamelin, Bernard Kurek et Manon Dardonville Partenaires : voir les 42 laboratoires partenaires sur www.slamb.fr Financeur : ANR France 2030
Projet TERRITOIRES 2050 (2024-2025)
Le projet TERRITOIRES 2050 vise à élaborer et tester une méthode générique de modélisation et d’évaluation intégrée permettant de décliner les quatre scénarios de transition énergétique de l'ADEME à l’échelle territoriale. Cette approche permettra de traiter les enjeux qui s’expriment au sein du nexus « production alimentaire – production énergétique – ressource en eau » (Water-Food-Energy). Il s'agit notamment de traduire les scénarios nationaux en scénarios locaux en prenant en considération les particularités de chaque territoire, notamment en matière de pédoclimat, d'agriculture, de ressources et de gestion de l'eau et d'infrastructures énergétiques existantes ou à introduire dans le territoire. Les scénarios seront évalués grâce à MAELIA.
MAELIA est utilisée par l’APRONA (Association de la Protection de la Nappe d’Alsace) dans le cadre d’un projet R&D à l’échelle de plusieurs aires d’alimentation de captages (1- 10 km²) pour renseigner les flux d’eau et de nitrates provenant des parcelles agricoles dirigés vers les captages d’eau potable. Plusieurs scénarios seront simulés afin de connaître les répercussions des choix des pratiques agricoles sur les flux dirigés vers le captage. In fine, ces sorties serviront à calibrer un modèle hydrogéologique visant à comprendre l'influence du climat et l’évolution des pratiques agricoles sur le captage.
Ce doctorat, financé par le méta programme BIOSEFAIR et la Fondation Tour du Valat, a pour objectif d’adapter la plateforme de modélisation MAELIA à un delta. Plus spécifiquement, il permettra d’évaluer l’effet des changements climatiques et de pratiques agricoles (transition agroécologique) sur le fonctionnement hydrosalin, les activités économiques du territoire, la biodiversité et les services écosystémiques sur l’Ile de Camargue (delta du Rhône).
Contact : Olivier Therond et Rose Rodier Partenaires : UMR LAE, Tour du Valat Financeur : Métaprogramme BIOSEFAIR et Tour du Valat
COUV'agrEAU (2022-2024)
Le projet COUV'agr'EAU (Couverts intermédiaires et flux d’eau dans les agro-hydro systèmes) vise à utiliser la plateforme de modélisation MAELIA pour évaluer l’effet de changements de pratiques agricoles sur les flux d’eau dans les sols et vers les hydrosystèmes, et les performances de l’agriculture. L’objectif de l’application de MAELIA sur des bassins contrastés est d’évaluer les effets de scénarios de distributions spatiotemporelle de couverts intermédiaires et rotations longues et diversifiées combinée ou non à une stratégie d’optimisation de l’irrigation. Trois bassins versants contrastés seront étudiés : le bassin versant de la Seille, la plaine de la nappe de la Beauce et le bassin versant aval de l'Aveyron.
Contact : Olivier Therond, Rodolphe Baeur et Julie Constantin Partenaires : UMR LAE, UMR AGIR Financeur : OFB
LEGUMETHA (2022-2024)
LEGUMETHA (Introduction de légumineuses dans les rotations et en prairies temporaires valorisées par méthanisation) s’intéresse aux opportunités offertes par le développement intégré de l’agroécologie et de la méthanisation pour répondre aux objectifs de production alimentaire, production de biogaz, d’autonomie azoté et d'atténuation et d’adaptation au changement climatique. Plus spécifiquement, il se focalise sur l’intégration de légumineuses (ex : luzerne) comme couverts intermédiaires et prairies temporaires dans les systèmes de culture, leur méthanisation et la gestion des transferts de fertilité via l’épandage des digestats obtenus. Basé sur l’application de la plateforme MAELIA, de modélisation et évaluation intégrée, sur 3 territoires contrastés français, il permettra d’évaluer la durabilité et la résilience des performances environnementales (impacts et services), économique (marge semi nette) et sociale (travail) sous projections climatiques de différents scénarios. Le projet est porté par les UMR LAE, OPAALE, FARE et Ecosys et soutenu par un financement GRDF.
Le projet Metha3G pour une 3ème génération de méthaniseurs vise à comprendre comment utiliser la méthanisation pour optimiser les services de régulation liés au sol au sein d'un territoire agricole. Il est porté par l'UMR OPAALE, l'UMR LAE, l'UMR SAS et l'ACE Méthanisation. Il utilisera MAELIA pour évaluer l'impact sur ces services écosystémiques de scénarios d'agroécologie et de déploiement de la méthanisation sur deux territoires : un territoire de type polyculture-élevage et un territoire de grandes cultures.
Contact : Romain Girault et Olivier Therond Partenaires : UMR OPAALE, UMR SAS, UMR LAE, ACE Méthanisation Financeur : ADEME
CA2-AGRI-GE (2022-2024)
Le projet CA2-agri-GE (2022-2024) vise à évaluer les capacités d'adaptation et d'atténuation du changement climatique des systèmes agricoles de la région Grand Est. Il est porté par l'UMR LAE, les Chambres d'Agriculture du Grand Est et MAELAB et financé par l'ADEME et la Région Grand Est. Il permettra d'évaluer l'intérêt d'une large gamme de leviers d'action (ex. la méthanisation, la gestion foncière) pour atteindre une agriculture bas carbone et résiliente au changement climatique. Trois territoires contrastés seront étudiés : les bassins versants de la Lhuitrelle et de l'Ardusson dans l'Aube, le Pays Terres de Lorraine et le PETR Rhin-Vignoble-Grand-Ballon en Alsace.
Contact : Olivier Therond Partenaires : UMR LAE, MAELAB, CRAGE Financeur : ADEME et Région Grand Est
ESACC-AGRO (2022-2024)
Le projet ESACC-AGRO (Élaboration de Stratégies d’Adaptation aux Changements Climatiques sur des bassins versants agricoles) vise à développer une approche de modélisation agro-hydrologique ensembliste pour analyser les interactions entre agriculture, irriguée et pluviale, et les conservation des ressources en eau dans un contexte de changement climatique. L’objectif est d’identifier des stratégies d’atténuation et d’adaptation de l’agriculture qui pourraient permettre de concilier viabilité des exploitations, durabilité des hydrosystèmes et neutralité carbone de l’agriculture. Le travail est réalisé sur deux bassins versants contrastés : le bassin versant de la Seille et aval de l'Aveyron.
Résilience de systèmes cultures-élevages territoriaux en autosuffisance protéique (2021-2022)
Dans la continuité du projet DiverIMAPCTS, le projet "Résilience de systèmes cultures-élevages territoriaux en autosuffisance protéique" vise à réaliser une évaluation de la résilience d’un groupe d’exploitations d’élevage et céréalières visant à autoproduire les protéines à destination des animaux via des échanges de légumineuses à grain sous changement climatique (rcp2.6 et rcp8.5).
Contact : Manon Dardonville Partenaires : UMR LAE, JRC ISPRA
PEI PARTAGE (2020-2023)
La plateforme MAELIA sera mobilisée dans le PEI PARTAGE (financé par l’EUROPE et coordonné par la Chambre Régionale d’Agriculture du Grand-Est) pour accompagner des acteurs agricoles dans la conception et l’évaluation intégrées de projet collectif de méthanisation. Dans le cadre de ce projet, les modules filière et méthanisation, développés dans le projet PROTERR (voir ci-dessous), seront adaptés et affinés. Les cas d’étude correspondent à deux groupes d’agriculteurs accompagnés par la Chambre d’Agriculture des Vosges et deux projets portés par la coopérative EMC2.
La plateforme MAELIA est mobilisée dans le projet BESTS (financé par l’ADEME et coordonné par l’UMR LAE) pour la modélisation et évaluation intégrées de scénarios de systèmes de bioéconomie territoriale. Dans le cadre de ce projet, le module filière co-développé avec le CIRAD seront amplifiés pour représenter le fonctionnement d’une diversité de filières de production-transformation-recyclage de différents biomasses agricoles, forestières et urbaines. En collaboration avec la CRAGE, se projet se déploie principalement sur le terrain d’étude du Pays Rhin-Vignoble-Grand Ballon en Alsace .
Contact : Julie Wohlfahrt et Olivier Therond Partenaires : UMR LAE, Agrotransfert, CRAGE
DiverIMPACTS (2019-2023)
Dans le cadre du projet européen H2020 DiverIMPACTS (coordoné par l’UR Eco-Innov), la plateforme MAELIA est utilisée pour conduire une évaluation intégrée de projets de diversification dans différents cas d’étude en France, Allemagne et Roumanie. Dans le cadre de ce projet, par exemple, MAELIA est actuellement utilisée pour accompagner des agriculteurs de Vendée à concevoir et évaluer des échanges de graines de légumineuses entre céréaliers et éleveurs afin de diversifier les rotations des premiers et permettre de relocaliser les systèmes aliementaires des animaux des seconds.
Contact : Olivier Therond Partenaires : UMR LAE, CRA Pays de la Loire, Landsiwrtschaftskammmer
Pot-AGE (2019-2021)
La plateforme MAELIA sera mobilisée dans le projet Pot-AGE (financé par l’ADEME et coordonné par l’UMR SILVA) pour l’évaluation de scénarios de déploiement de systèmes agroécologiques au sein des territoires. Dans le cadre de ce projet le modèle Yield-SAFE qui permet de simuler les systèmes agroforestiers est en cours d’intégration dans MAELIA.
Contact : Olivier Therond Partenaires : UMR LAE, UMR SILVA, CRA
PROTERR (2019-2021)
La plateforme MAELIA est mobilisée dans le projet PROTERR (financé par l’ADEME et coordonné par l’UMR ECOSYS) pour la modélisation et évaluation intégrées de modes de gestion des Produits Résiduaires Organiques à l’échelle du Territoire. Dans le cadre de ce projet, un module filière co-développé avec le CIRAD, un module de fonctionnement des unités méthanisation et de compostage développé avec l’UR OPALL (INRAE) et des indicateurs de qualité physique, chimique et biologique des sols sont en cours d’intégration dans MAELIA. Se projet se déploie sur trois terrains d’étude : Plaine de Versailles, Pays du Coglais en Bretagne et Territoire du Pays Rhin-Vignoble-Grand Ballon en Alsace.
La plateforme MAELIA est mobilisée dans le projet BAG’AGES (financé par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne) pour l’évaluation de scénarios de déploiement de pratiques agroécologiques à l’échelle du bassin versant de l’Aveyron aval. Cette évaluation vise principalement à évaluer les impacts environnementaux et socio-économiques des cultures intermédiaires muti-services et des rotations longues. Un travail d’optimisation des paramètres socio-économiques de MAELIA et d’optimisation du modèle de culture AqYield pour différentes espèces sera réalisé au préalable.
Contact : Olivier Therond et Julie Constantin Partenaires : UMR LAE, AGIR Financeurs : Agence de l'eau Adour-Garonne
CASDAR SIMULTEAU (2015-2018)
Dans le cadre de l’application de la loi sur l’eau et les milieux aquatiques de 2006, les Organismes Uniques de Gestion Collective (OUGC) sont chargés de répartir les volumes prélevables par l’agriculture, définis par l’État aux échelles du bassin versant ou de l’Unité de Gestion (UG), entre les irrigants et les collectifs d’irrigants.
Le projet CASDAR SIMULTEAU (2015-2018) a pour but de mettre au point avec les Organismes Uniques de Gestion Collective partenaires (des chambres d’agriculture), un outil d’aide à la conception et l’évaluation :
de plans de répartition annuelle ou pluriannuelle du volume prélevable,
de protocoles de gestion collective des ressources en eau permettant, en cours de campagne, de réduire les risques de non-respect des débits ou hauteurs de nappe réglementaires.
L’outil proposé par ce projet utilise la plateforme MAELIA comme moteur de simulation. Il a comme Territoire d’étude, l’Adour amont et le Tarn aval.
Contact : Bernard Lacroix Partenaires : UMR AGIR, CESBIO, LAE, CRA, CACG, Arvalis
Une description plus précise du projet peut être trouvée ICI.
Thèse de Sandrine Allain (2015-2018)
Ce doctorat, financé par une bourse ministérielle, a pour objectif de concevoir une méthode pour évaluer et comparer collectivement une série de scénarios de gestion quantitative de l’eau. Un terrain du Bassin Adour Garonne (BAG) sera utilisé comme cas d’application. Une méthode d’évaluation multicritère permettant de rendre compte de la pluralité des intérêts des acteurs du territoire sera privilégiée, dans une optique d’appui à la décision. Cette question de recherche s’inscrit dans une logique, portée par une demande politique et sociétale, de participation des acteurs locaux à la construction de solutions aux problèmes qui se posent dans les territoires.
Pour ce travail de thèse, MAELIA sera utilisée pour simuler les impacts à plusieurs échelles de différents scénarios de gestion de l’eau. Les sorties de MAELIA seront donc travaillées pour être transformées en indicateurs qui font sens pour les acteurs. D’autres types d’indicateurs et d’autres outils d’aide à la décision seront aussi mobilisés.
Contact : Sandrine Allain (INRAE, UMR AGIR)
REGARD (2014-2016)
Ce projet, soutenu par la fondation STAE, a pour objectif de montrer comment les informations satellitaires et les informations sur l’activité humaine, associées aux données traditionnelles (météorologie, débits, …), combinées à de la modélisation, peuvent fournir une vision cohérente spatialisée des ressources en eau – et de leur variabilité – sur le bassin Adour-Garonne. Le projet vise une résolution fine (quelques km ou moins) et un pas de temps de l’ordre de la journée (afin d’être en mesure d’intégrer des anthropiques « rapides » comme l’irrigation). Le projet se concentrera la modélisation du « socio-hydro » système sur une période récente de 10 ans (2003-2013). Le projet se focalisera sur les périodes d’étiages et cherchera à décrire les différents compartiments de la ressource (neige, sol/végétation, rivières, lacs retenues collinaires et barrages, nappes).
Ce projet est en interaction avec la plateforme MAELIA sur deux aspects :
la caractérisation et la modélisation du fonctionnement (recharge et utilisation) des retenues collinaires et de leurs impacts sur l’hydrologie
l’analyse de sensibilité puis simplification des représentations de la dynamiques des activités humaines (pratiques agricoles, gestion des retenues collinaires et barrages) sur le bassin Adour-Garonne, en prenant comme base les formalismes de MAELIA
Contact : Olivier Therond (INRAE, UMR LAE) et Sabine Sauvage (ECOLAB)
Thèse de Clément Murgue (2012-2014)
Ce doctorat était financé par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne, la Région Midi-Pyrénées et l’INRA via le programme ACCAF. Il a exploré le potentiel d’une démarche de co-conception d’alternatives de distributions spatiales des systèmes de culture pour limiter l’occurrence des crises de gestion quantitatives de l’eau sur le territoire irrigué de l’Aveyron aval.
Dans ce projet, la plateforme MAELIA a servi pour :
co-construire une représentation du territoire irrigué, intégrée, dynamique et spatialisée, en hybridant des données génériques et la connaissance locale;
formaliser la vision des acteurs pour le changement dans une démarche participative de conception multi-acteurs;
simuler des scénarios de changements des pratiques agricoles et évaluer leur potentiel pour limiter les risques de franchissement des débits objectif d’étiage, avec une approche multicritères.
Contact : Olivier Therond (INRAE, UMR LAE) et Clément Murgue (Compagnie d’Aménagement des Coteaux de Gascogne)
MAELIA (2009-2015)
Le projet MAELIA (1,5 M€) avait pour ambition de développer une plateforme d’IAM permettant d’évaluer ex ante les impacts environnementaux et socio-économiques de scénarios relatifs aux modes de gestion des ressources en eau, à la distribution spatiale des systèmes de culture et aux changements climatiques. Il a bénéficié du dispositif de formation-recherche du module Ingénierie Territoriale du DAA SPET de l’ENSAT qui a permis de conduire plus de 200 entretiens semi-directif des acteurs de la gestion de l’eau de six terrains d’étude contrastés. Les conclusions de ce dispositif de recherche-enseignement ont permis d’élaborer les spécifications de la plateforme de modélisation à développer pour simuler le fonctionnement des situations de gestion de l’eau. Ces spécifications peuvent se résumer à la nécessité de représenter :
l’hétérogénéité des situations d’action des différents acteurs : agriculteurs, gestionnaires de barrage, polices de l’eau…,
lesdynamiques spatiotemporelles des systèmes de culture et de production, des modes de gestion de l’eau (lâchers, restrictions d’usage) et de leurs interactions avec l’hydrologie,
les différents indicateurs de gestion des différentes parties prenantes.
Pour conduire ces développements, 6 post-doctorants et 3 ingénieurs ont été mobilisés entre 2010 et 2015, en collaboration étroite avec les UMR GET et IRIT[6].
SEAMLESS (2005-2009)
Le projet européen SEAMLESS (FP6) est à l’origine des spécifications de MAELIA. Ce projet européen a permis de poser les bases de l’IAM en agriculture. Bien que les avancées conceptuelles et méthodologiques de ce projet soient reconnues dans le monde académique, il n’a pas permis de produire un outil opérationnel pour la recherche et, encore moins, pour l’aide à la conception de politiques publiques. Les réussites et échecs du projet ont cependant permis de tirer quelques grands enseignements sur les conditions du développement d’une plateforme opérationnelle pour l’IAM: (i) concilier ambition académique et ambition d’aide à la décision via la mise en œuvre d’une spécification aboutie des problèmes de gestion et des attendus des gestionnaires, (ii) piloter le projet de développement de modèles suivant une logique problem-driven vs. technology-driven pour éviter que les modèles deviennent les objectifs (vs. des moyens) et (iii) représenter de manière réaliste le comportement des acteurs du système, les compétitions pour les ressources (ex. eau) et les interactions et rétroactions homme-nature. Pour atteindre ce dernier objectif, il est nécessaire de mettre en œuvre un processus d’intégration des connaissances génériques (académiques) et locales.
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