Titre : Evaluation des changements de niche agronomique de la canne à sucre sous l’effet du changement climatique et stratégies d’adaptation à l’échelle mondiale
Localisation : CIRAD (Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement), UPR AIDA (site de Lavalette), Montpellier, France. Le stagiaire recevra la gratification légale et les avantages offerts par le CIRAD (tickets-restaurant, etc.).
Superviseurs :
• Superviseur principal : Mathias Christina (UPR AIDA, CIRAD)
• Co-supervision : Ana C. dos Santos Luciano (USP, Brésil), Louise Leroux (UPR AIDA, CIRAD Kenya), Jean-Christophe Soulié (UPR Recyclage & Risque, CIRAD Réunion)
Durée : Premier semestre 2025 (jusqu’à 6 mois)
Contexte : La canne à sucre, une culture essentielle pour de nombreux pays tropicaux et subtropicaux, est menacée par le changement climatique. Avec plus de 26 millions d’hectares de terres cultivées dans le monde, la canne à sucre soutient des industries telles que la production de sucre, de biocarburants, d’aliments pour animaux et divers sous-produits industriels. Le Brésil, l’Asie du Sud-Est et d’autres zones tropicales sont les principaux contributeurs à la production mondiale de canne à sucre. Pour répondre à la demande croissante, les zones de culture s’étendent. Le changement climatique représente une menace sérieuse pour cette agriculture, mais les conséquences attendues varient considérablement en fonction des régions concernées (Linnenluecke et al., 2018). De nombreux enjeux sont en jeu : variations des régimes de précipitations, hausse des températures, élévation du niveau de la mer dans les zones côtières et fréquence accrue des événements météorologiques extrêmes tels que les cyclones et les inondations (Warren et al., 2024). De plus, les cultures de canne à sucre peuvent jouer un rôle important dans l’atténuation du changement climatique grâce à plusieurs mécanismes, notamment le stockage du carbone dans les sols et un impact direct sur le climat local (Loarie et al., 2011). La canne à sucre possède un système racinaire dense et profond, lui permettant de séquestrer le carbone dans les sols plus efficacement que d’autres cultures (La Scala Junior et al., 2012). Le changement climatique pourrait donc entraîner des modifications dans la répartition des zones de culture adaptées à la canne à sucre, ce qui pourrait provoquer des variations dans la production et le potentiel de stockage du carbone dans les sols si la culture de la canne à sucre est remplacée par d’autres cultures.
Objectifs :
1. Évaluer l’impact du changement climatique : Évaluer comment le changement climatique pourrait modifier la répartition des zones adaptées à la canne à sucre et comment ce changement affectera les rendements dans différentes régions.
2. Scénarios d’adaptation : Explorer des stratégies d’adaptation, telles que le déplacement des zones de culture, en se concentrant sur le maintien ou l’expansion des surfaces de canne à sucre pour compenser les pertes de rendement et optimiser la répartition des cultures.
3. Potentiel de stockage du carbone : Examiner les conséquences des changements d’utilisation des terres (remplacement ou expansion des zones de canne à sucre) sur le potentiel de séquestration du carbone dans des scénarios de changement climatique.
Méthodologie :
1. Collecte de données, nettoyage et cartographie Web
La première étape consistera à compiler des ensembles de données mondiaux à des échelles de grille uniformes, notamment :
• Données climatiques : indices climatiques actuels et futurs (base de données Worldclim).
• Données sur les sols : classes et informations physiques des sols (base de données Soilgrids).
• Données sur la couverture des terres : différentes options disponibles.
• Indicateurs de production de canne à sucre : Zones actuellement cultivées (basées sur des données satellitaires, Tommaso et al. (2024), carte du potentiel de rendement GAEZ).
Tâches :
• Développer une méthode d’échantillonnage robuste pour les indicateurs de la canne à sucre et la valider à l’aide de données de terrain provenant du Brésil, de La Réunion, d’Afrique du Sud et d’autres régions clés de production de canne à sucre.
• Intégrer des données supplémentaires pour les régions qui pourraient ne pas être bien capturées dans la carte actuelle.
2. Construction de modèles de niche agronomique et de rendement
Deux grands modèles seront testés :
• Modèle de niche agronomique : Utiliser des modèles de distribution d’espèces (SDM) et des techniques d’ensemble (en utilisant le package R biomod2) pour prédire les zones géographiques adaptées à la culture de la canne à sucre dans les scénarios climatiques actuels et futurs.
• Modèle de prédiction des rendements : Développer un ensemble de modèles d’apprentissage automatique (random forest, MLP, KNN) pour prédire les rendements en fonction des indicateurs climatiques et pédologiques.
3. Analyse de scénarios
Une fois les modèles construits et validés, un ensemble de scénarios sera analysé :
• Impact du climat actuel vs futur sur la canne à sucre : Modéliser la probabilité de croissance de la canne à sucre et les variations de rendement en maintenant constantes les zones de culture et évaluer l’impact des changements climatiques.
• Stratégies d’adaptation : Évaluer différents scénarios d’adaptation en élargissant ou en réduisant les zones de culture de la canne à sucre en fonction des projections des zones adaptées dans le futur.
• Évaluation de la séquestration du carbone : Explorer le potentiel d’augmentation des stocks de carbone à l’aide de facteurs de conversion de base (facteurs IPCC de niveau 1) pour estimer les impacts des changements d’utilisation des terres sur le stockage du carbone dans les sols.
Compétences et outils requis :
• Compétences en science des données et en programmation : Maîtrise de et des outils d’analyse spatiale tels que QGIS.
• Connaissances en climatologie et agronomie : Compréhension des modèles de distribution des espèces, de l’agronomie et des sciences climatiques, dont l’apprentissage pourra avoir lieu lors du stage.
• Collaboration et communication : Le stagiaire interagira avec des collaborateurs de différents pays et disciplines, ce qui nécessitera des compétences en communication en anglais.
Candidature : Les candidatures doivent être envoyées par e-mail à Mathias Christina (mathias.christina@cirad.fr).
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