​Le climat, la météo et leurs répercussions sur la vigne ont été beaucoup étudiés ces dernières années, et continuent de l’être. Les variables mesurées et indicateurs calculés peuvent parfois être difficiles à comprendre ou à interpréter. Voici une liste de ces derniers avec leur définition et mode de calcul ou de mesure.

 

1) Définitions

• Variables Climatiques/Météorologiques (VC/M)

Elles sont mesurées à la surface de la terre (ex : température de l’air, précipitations, pression, vitesse et direction du vent, etc.) et ont des répercutions localisées à court terme (météorologie), ou sur des zones étendues à long terme (climat).

• Indicateurs Agroclimatiques (IA)

Ils sont calculés à partir de variables climatiques (ex : températures, précipitations, etc.) et fournissent des informations synthétiques concernant les effets du climat sur le fonctionnement des cultures pour une zone donnée. Ils sont faciles à utiliser pour les études à grande échelle, dans la mesure où ils nécessitent peu de données pour être calculés. Néanmoins, ces indicateurs considèrent bien souvent des périodes invariantes (exemple : du 1er avril au 30 septembre pour l’indice d’Huglin) (Caubel et al., 2015 *).

• Indicateurs Ecoclimatiques (IE)

Ils sont calculés à partir de variables climatiques (ex : températures, précipitations, etc.) et fournissent des informations synthétiques concernant les effets du climat sur le fonctionnement d’une culture bien spécifique, d’une variété ou d’un cépage, pour une zone donnée. Contrairement aux indicateurs agroclimatiques, ils prennent en considération les phases spécifiques des cultures (les stades phénologiques pour la vigne) et apportent donc des informations plus précises sur les processus de fonctionnement des végétaux (Caubel et al., 2015*).

* Caubel, J., Garcia de Cortazar-Atauri, I., Launay, M., De Noblet-Ducoudré, N., Huard, F., Bertuzzi, P., Graux, A-I. (2015). Broadening the scope for ecoclimatic indicators to assess crop climate suitability  according to ecophysiological, technical and quality criteria. DOI 10.1016/j.agrformet.2015.02.005.

 

2) Variables et indicateurs

 

Température = T      (VC/M)

La température est une grandeur physique qui dépend de la pression atmosphérique ; plus la pression est élevée, plus la température est élevée. En météorologie, elle est mesurée en respectant des règles bien précises. Elle est relevée de manière quotidienne, à des pas de temps réguliers, à l’abri des intempéries et du rayonnement solaire et s’exprime en degré Celsius (°C). Elle peut également être prise à différentes altitudes : en plaine à 2 mètres du sol, au sol (à 5, 10, 20 ou 50 cm), en profondeur ou à des altitudes bien plus élevées. Dans un bulletin météorologique, nous pouvons trouver différentes valeurs de température : la minimale (généralement observée peu après le lever du soleil), la maximale (observée au cours de l’après-midi) et la moyenne (qui, comme son nom l’indique, moyenne l’ensemble des données relevées au cours d’une journée complète).

➥ Température moyenne journalière = TMCj

Pour chaque jour, il est possible de calculer la température moyenne (TMCj). Cette dernière correspond à la moyenne obtenue à partir de la température minimale journalière (Tminj) et de la température maximale journalière (Tmaxj).

• Tminj = Température minimale comprise entre 18H UTC (Universal Time Coordinated, en France 18H UTC = 19H en hiver et 20H en été) de (j-1) et 18H UTC de (j)
• Tmaxj = Température maximale comprise entre 6H UTC (Universal Time Coordinated, en France 6H UTC = 7H en hiver et 8H en été) de j et 6H UTC de (j+1)

 

Point de rosée   (VC/M)

Le point de rosée est la température à laquelle l'air est saturé en eau (100% d'humidité relative). Si la température descend sous ce seuil, l'eau contenue dans l’air se condense en gouttelettes et forme de la rosée à la surface des solides (des végétaux par exemple) ou de la brume. Le point de rosée dépend de la pression atmosphérique et de l'humidité relative. Plus la pression atmosphérique est élevée, plus la quantité d'eau dans l'air est faible, et plus le point de rosée sera élevé. Le point de rosé s’exprime en degré Celsius (°C).

 

Précipitations = RR   (VC/M)

Les précipitations ou RR, se mesurent en hauteur d’eau tombée au sol rapportée à une unité de surface. L’unité couramment utilisée est le millimètre de précipitation par mètre carré. En partant de l’hypothèse que la répartition des précipitations est homogène sur cette surface, 1 millimètre de pluie représente 1 litre d’eau par mètre carré.

 

Vitesse du vent  (VC/M)

Le vent est défini par sa vitesse (mesurée par un anémomètre) et son orientation (mesurée par une girouette). Plusieurs unités sont possibles quant à la vitesse : le mètre par seconde, le kilomètre par heure, et le nœud (0.514 m.s-1). Selon la force et les conséquences observées, il est possible de se référer à différentes échelles pour obtenir une correspondance qualitative ; l’une des plus fréquemment utilisée est celle de Beaufort. Dans un bulletin météorologique, nous pouvons trouver différentes valeurs de vent : la minimale, la maximale et la moyenne (qui, comme son nom l’indique, moyenne l’ensemble des données relevées au cours d’une journée complète).

 

Pression atmosphérique   (VC/M)

La pression atmosphérique peut être associée à la pression qu'exerce l'air sur un point donné. Autrement dit, il s’agit du poids exercé par une colonne d’air, partant du sol jusqu’au sommet de l’atmosphère, sur un point bien précis. La pression se mesure à l'aide d'un baromètre et s'exprime en hectopascal (hPa). Au niveau de la mer, la pression moyenne est de 1 013.25 hPa. Météorologiquement parlant, dès lors que la pression descend en dessous de 1 010 hPa, il s'agit de basses pressions (dit aussi : « conditions dépressionnaires »). Le vent est plutôt fort et le temps est mauvais avec un ciel souvent fort encombré et des précipitations fréquentes. A contrario, lorsque la pression dépasse 1 015 hPa, on parle alors de hautes pressions (dit aussi : « conditions anticycloniques »). Le vent est faible et le temps est beau avec un ciel souvent bien dégagé.

 

Hygrométrie  (VC/M)

L’hygrométrie, ou degré hygrométrique, détermine la quantité d’humidité (le rapport de vapeur d’eau) contenue dans l'atmosphère en pourcentage. Elle est mesurée grâce à un hygromètre ou à un psychromètre. A 100 %, l'air est saturé en vapeur d'eau et il y a formation de nuage, de pluie, de brouillard, etc. A 0 %, l'air est totalement sec (ce cas de figure n’arrive jamais).

 

Rayonnement solaire  (VC/M)

Le rayonnement solaire correspond aux ondes électromagnétiques émises par le soleil. Il est exploité par les plantes dans le cadre de la photosynthèse. Ce paramètre intervient au niveau de :

• La circulation de l’atmosphère (création des cellules de Hadley qui redistribuent l'énergie accumulée à l'équateur vers les plus hautes latitudes dans les deux hémisphères)
• L’albédo terrestre (capacité de la Terre à réfléchir l’énergie solaire)
• L’effet de serre

Le rayonnement peut être mesuré en plaine (environnement dégagé) grâce à un pyranomètre et s’exprime en Watt par mètre carré.

 

Durée d’ensoleillement   (VC/M)

L’ensoleillement peut être défini de la manière suivante : rayonnement solaire direct auquel est soumis un milieu, un être vivant ou un objet. Il débute dès le lever du jour (à l'aube) quand le ciel est dégagé (sans nuage) et se termine au crépuscule. L'intensité de l'ensoleillement est directement liée à la position de la Terre par rapport au soleil, et par la couche nuageuse qui crée une ombre et une certaine obscurité. La durée d’ensoleillement (ou durée d’insolation), quant à elle, correspond au temps pendant lequel un lieu est ensoleillé, et plus exactement à la durée pendant laquelle l'intensité du rayonnement solaire subie par un objet, une surface est supérieure à 120 W/m2. La durée d’ensoleillement se mesure à l'aide d'un héliographe et est exprimée en nombre d'heures.

 

Cumul de degré jour = GDD    (IA)

Le cumul de degré jour (Growing Degree Days = GDDj) permet de suivre théoriquement le cycle végétatif de la vigne en fonction des températures.

Le cumul de degré jour correspond à la somme des températures moyennes supérieures à 0 ou 10 degrés Celsius (cela dépend du modèle utilisé). Chaque jour, on prend la fraction de température au-dessus de la valeur de « température de base » et on l’ajoute au GDD de la veille. Il s’exprime en degré jour (°c.j).

• TMCk = Températures moyennes du 1er janvier au jour j.
• x = Température de base utilisée ; selon les modèles x = 0 (°c) ou 10 (°c)

Le calcul du GDD peut nous permettre de déterminer les dates des stades phénologiques théoriques grâce à différents modèles.

 

Dates de floraison, véraison et maturité théoriques selon Amber Parker =  GFV et GSR    (IE)

Grâce au GDD et à des tables de références, il est possible de déterminer les dates théoriques des stades clés de la vigne pour un millésime donné. On parle de GFV (Grapevine Flowering and Véraison) pour la floraison et la véraison, et de GSR (Grapevine Sugar Ripeness) pour la maturité technologique.

Afin de comprendre le comportement actuel et futur des cépages emblématiques du Val de Loire, des indicateurs écoclimatiques issus de la modélisation phénologique sont appliqués. Ils utilisent la température de l’air pour définir les dates des stades phénologiques de la vigne suivant le cépage cultivé et les conditions climatiques. Parker et al. (2013, 2020) ont développé les indices « Grapevine Flowering and Veraison » (GFV) et « Grapevine Sugar Ripeness » (GSR) permettant de classifier les cépages en fonction des stades de la floraison et la véraison, ainsi que la teneur en sucre des raisins. Tout comme les indices bioclimatiques (par ex l’indice de Huglin), GFV et GSR sont basés sur des sommes thermiques calculées sur la période végétative de la vigne. Les deux indices estiment la température moyenne journalière cumulée à partir d’un jour spécifique de l’année (GFV = 1 mars, et GSR = 1 avril) avec une température de base de 0°c. Des valeurs seuils de floraison, de véraison et de maturité technologique (200 g/L de sucre) ont été définies pour chaque cépage, ce qui permet de définir les dates théoriques lorsque ces valeurs sont atteintes.

 

Indice de Huglin = IH    (IA)

L’indice d’Huglin permet d’attribuer une classe climatique à un territoire donné en fonction des températures moyennes et maximales sur la période du cycle végétatif de la vigne.

L’indice de Huglin est un indice héliothermique. Chaque jour, du 1er avril au 30 septembre (période moyenne correspondant au développement végétatif et reproducteur de la vigne), nous calculons la moyenne entre (TMC-10°c) et (Tmax-10°c) auquel on ajoute la valeur de l’Indice de Huglin (IH) de la veille. Cet indice permet d’attribuer une « classe climatique » pour une zone géographique donnée. Contrairement à d’autres formules simples des degrés-jours, l’indice de Huglin prend également en compte la durée d’ensoleillement (un coefficient de latitude k=1,05 pour le Val de Loire), permettant de différencier des vignobles qui auraient des températures moyennes similaires. Par son calcul plus complexe, cet indice donne plus de poids aux températures diurnes, où se déroule la majeure partie du développement de la vigne et est bien corrélé avec la teneur en sucre des raisins à la vendange. La valeur de l’indice calculée permet de catégoriser les régions viticoles, allant des régions à climat froid (plus adaptées aux cépages précoces) aux régions à climat chaud (plus adaptées aux cépages tardifs).

• K = coefficient de longueur des jours (il s’agit d’une constante), si IHj ≤ 0 alors IHj = IHj-1

L’Indice d’Huglin (IH) est découpé en 6 classes :

• Très frais ≤ 1500
• Frais ]1500-1800]
• Tempéré ]1800-2100]
• Tempéré chaud ]2100-2400]
• Chaud ]2400-3000]
• Très chaud > 3000

 

Indice de fraicheur des nuits = IF   (IA)

L’indice de fraicheur des nuits (IF) permet de classer les climats en fonction de la température nocturne pendant la période de maturation.

Il est calculé à partir de la moyenne des températures minimales journalières du mois de septembre et s’exprime en degré Celsius (°c).

L’Indice de fraîcheur des nuits (IF) est découpé en 5 classes :

• Nuits chaudes > 18°C
• Nuits tempérées ]14-18] °C
• Nuits fraîches ]12-14] °C
• Nuits très fraîches ≤ 12 °C.

 

Indice de sécheresse = IS  (IA)

L’indice de sécheresse (IS) permet d’identifier le « niveau de sécheresse » pour un millésime donné au cours du cycle végétatif de la vigne.

Il est basé sur le calcul de bilans hydriques mensuels (Wm) d’avril à septembre. Ces derniers doivent être soustrais à une Réserve Utile Maximale (RUM) théorique initiale de 200 mm.

 

• Si Wm ≥200 alors Wm = Wm-1.

L’Indice de Sécheresse (IS) est découpé en 5 classes :

• Absence de sécheresse / humide > 150 mm
• Absence de sécheresse / subhumide [50 ; 150[ mm
• Sécheresse modérée [-100 ; 50[ mm
• Sécheresse forte [-200 ; -100[ mm
• Sécheresse très forte < -200 mm

 

Indice de précocité = IP  (IE)

L’indice de précocité (IP) permet d’identifier où se situe un millésime par rapport aux autres pour un stade phénologique donné.

Lorsque l’indice de précocité est supérieur à 100, le stade de l’année est considéré comme plus précoce que la moyenne.

• IPn = indice de précocité du stade considéré, pour l’année n étudiée
• Dmoy = moyenne annuelle des dates du stade étudié (exprimée en jour julien)
• Dn = date du stade étudié (exprimée en jour julien)

 

Evapotranspiration = ET  (IA)

L'évapotranspiration (ET) correspond au transport de l'eau depuis la surface de la Terre vers l'atmosphère. Elle prend donc en considération l’évaporation directe de l’eau contenue dans le sol, mais également celle des plantes.

L’évapotranspiration est dépendante de plusieurs variables : l'énergie (plus l'énergie disponible augmente, plus l'ET augmente ; cela variera en fonction de l'heure de la journée, des saisons, de la latitude), le gradient d'humidité (plus l'air sera sec, plus la quantité d'eau vaporisée dans l'atmosphère augmentera), le vent (il augmente la vaporisation de l'eau), la disponibilité en eau (en l'absence d'eau, il n'y a pas d'ET), la végétation (croissance, hauteur, surface foliaire), la résistance des stomates et le sol (nature, profondeur). On distingue deux évapotranspirations : l’ETP et l’ETR.

➥ Evapotranspiration potentielle = ETP

L’évapotranspiration potentielle (ETP) ou évapotranspiration de référence (ETo), peut se définir comme la somme de la transpiration du couvert végétal et de l’évaporation du sol qui pourrait se produire en cas d’approvisionnement en eau non-contraint pour un couvert végétal bas, continu et homogène sans aucune limitation (nutritionnelle, physiologique ou pathologique).

D’après la formule de Turc, l’ETP s’exprime en millimètre par mois (mm/mois) :

• k : coefficient d’ajustement mensuel lié à l’humidité relative ; k = 0,37 pour février ; k = 0,40 pour les autres mois
• t : température moyenne mensuelle
• Iga : radiation globale solaire mesurée ou calculée par : Iga = Io(0.18 + 0.62 h/H)
  • h : durée d’insolation effective
  • Io : radiation maximale théorique
  • Io et H sont donnés par des tables en fonction de la latitude

➥ Evapotranspiration réelle = ETR

L'évapotranspiration réelle (ETR) est la quantité totale d'eau qui s’échappe du sol et des plantes présentes dans une zone lorsque le sol est à son taux d'humidité naturel en raison du processus d'évaporation et de transpiration quand l'eau vient à manquer. Les plantes étant à un stade de développement physiologique et sanitaire spécifique.

• L’ETR n'est égale à l'ETP que lorsque l'alimentation en eau n'est pas limitante ; la différence entre ETR et ETP constitue une mesure du déficit hydrique auquel est soumis le peuplement végétal.

D’après la formule de Turc, l’ETR s’exprime en millimètre par an (mm/an) :

• RR = Précipitations en mm
• L = 0,05T3 + 25T + 300
  • T = Températures en °c

 

Nombre de jours échaudant  (IA)

Le nombre de jours échaudant est un indicateur d’événement extrême qui peut avoir des actions négatives sur la vigne, telles qu’un arrêt de la photosynthèse ou des brûlures sur les feuilles ou les grappes. Il correspond au nombre de jours pendant le cycle de la vigne où la température maximale est supérieure ou égale à 35°C.

 

Bilan hydrique = W  (IA)

Le bilan hydrique (W) permet de visualiser théoriquement le niveau d’eau contenue dans le sol et utilisable par la vigne en fonction des gains (précipitations) et des pertes (transpirations).

Le bilan hydrique journalier (Wj) correspond au bilan hydrique de la veille (Wj-1), plus les précipitations journalières (RRj), moins la transpiration de la vigne journalière (TVj), moins l’évapotranspiration du sol journalière (ESj). Il s’exprime en millimètres (mm).

Au 31 mars Wj = 100. Si Wj > 100 alors Wj = 100 (valeur absolue maximale attribuée pour l'indicateur)

• RRj = Précipitations journalières de 0H UTC à 23H59 UTC (en mm)
• TVj = Transpiration de la vigne = ETPj x k j

                      - k : coefficient d’ajustement mensuel lié à l’humidité relative

                      - ETPj = Évapotranspiration de la vigne

                      - 0 <kj < 0,5 ; k = 0,5 dès lors que l’on a atteint le stade de mi floraison

• ESj = Evaporation du sol = (1- k j) x ETPj

                     - Si RR = 0 alors ESj = 0

                     - 0 <kj < 0,5 ; k = 0,5 dès lors que l’on a atteint le stade de mi floraison

➥Teneur en eau du sol accessible à la vigne (= FTSW) 

La FTSW représentent l’eau dans le sol disponible pour le bon fonctionnement de la vigne à un moment précis. Elle correspond au ratio du bilan hydrique à un instant T par rapport au bilan hydrique maximal (généralement en hiver), et délivre une information sur le stress potentiel subi par la vigne. 

Le régime hydrique dépend des précipitations (RR) et de l’évapotranspiration potentielle (ETP). Il peut être traduit par des indices de déficit hydrique comme la teneur en eau du sol accessible à la vigne FTSW (Fraction of Transpirable Soil Water), calculée à partir de modèles de bilan hydrique opérationnels du vignoble (Pellegrino et al., 2006). Le modèle Walis, utilisé dans E-terroir, permet de calculer la FTSW à l’échelle parcellaire sur le bassin viticole du Val de Loire et est exprimé en taux de remplissage en eau des sols (%) avec trois seuils de contraintes :

• faible (<40%) : à partir d’une FTSW inférieure à 0,4 (<40%), la vigne réduit sa transpiration et la contrainte hydrique apparaît (conséquences variables selon la date à laquelle intervient la contrainte)
• modérée (<21%) : à partir d’une FTSW inférieure à 0,21 (<21%), la vigne réduit sa arrêter sa transpiration foliaire et l'absorption d'azote sera limitée (conséquences variables selon la date à laquelle intervient la contrainte)
• forte (<7%) : à partir d’une FTSW inférieure à 0,07 (<7%), la vigne va fermer ses stomates entraînant une forte baisse de la photosynthèse et un arrêt de la transpiration et l'absorption d'azote peut être grandement limitée (conséquences variables selon la date à laquelle intervient la contrainte).