NEXUS LAND USE : Présentation des premiers travaux
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NEXUS LAND USE :
Présentation des premiers travaux
1Pourquoi un module spécifique Land Use ?
En raison de l’importance de sa contribution aux émissions, les émissions LULUCF
ne peuvent être ignorées dans l’élaboration des stratégies de mitigation/adaptation :
Déchets
et eaux usées
2,8%
Approvisionneme Foresterie
nt énergétique 17,4%
25,9%
Agriculture
13,5%
Transports
13,1%
Bâtiments Industrie
résidentiels et 19,4%
commerciaux
7,9% Données IPCC 2004
Les interactions avec les autres secteurs rendent nécessaire la mise en cohérence
des dynamiques d’usage des sols avec l’évolution globale de l’économie.
Séminaire CIRED – 16 octobre 2008
2Intégration du NEXUS LAND USE dans la structure
récursive d’IMACLIM-R
Time path
Static Equilibrium t Static equilibrium t+1
Updated parameters
(tech. coef., stocks, etc.)
ORHICDEE
Fossil fuels
Transport
Electricity,
Land-use
AGRIBIOM
Bottom-up sub models (reduced forms)
Marco economic growth engine
Price-signals, rate of return
Physical flows
3Objectifs du modèle
• Intégrer les contraintes physiques et économiques de l'usage des sols dans
les simulations de long-terme ;
• Evaluer les stratégies et politiques climatiques ;
• Développer des scénarios multigaz incluant les émissions LULUCF ;
• Dialogue et feedback avec les modèles climatiques :
émissions de CO2 ↔ impact sur le climat ↔ rétroaction sur l’agriculture
4Intégration du NEXUS LAND USE dans la structure
récursive d’IMACLIM-R
Equilibre Statique t Equilibre Statique t+1
Rev. / tête t Prix de la terre
LAND USE
NEXUS
Population t Profit (π)
Prix du Coefficient de
carbone t CO2
Prix de Capacités de
l’énergie t production
AGRIBIOM
5Principe de modélisation :
Résolution d’un équilibre Offre - Demande
Demande Surfaces
agriculture-foresterie
Production animale
extensive
Grandeurs économiques de l’équilibre statique
Alimentation Surfaces
ENDOGENE
animale agricoles
(feed)
Alimentation Production
humaine Végétale Surfaces Résolution
RENDEMENTS
à mettre de l’équilibre
Biocarburants O/D Forêts
en culture
de 1ère
génération
Zones à
Biocarburants de seconde rendement trop
génération faible
EXOGENE
Prix de la
Zones
Autres cultures agricoles terre
désertiques,
(coton, fibres…)
inaccessibles,
etc.
Exploitation forestière
(bois-énergie + matériaux) Zones urbaines
6Le prix de la terre répond-il aux lois de l’offre et de la
demande ?
• En France, le prix de la terre est régulé par les SAFER :
140
130
120
110
Source : Ministère
100 de l’agriculture
90
80
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Prix de la terre RBEA Indice des prix agricoles
• Dans les PVD, les régimes fonciers sont rarement clairement établis, et l’usage de
la terre se confond le plus souvent avec le droit de propriété.
7Le prix de la terre répond-il aux lois de l’offre et de la
demande ? … Une tendance nouvelle
8Le bloc demande
Demande
agriculture-foresterie
Production animale
extensive
Alimentation
animale
(feed)
Alimentation Production
humaine Végétale
Biocarburants
de 1ère
génération
Biocarburants de seconde
génération
Autres cultures agricoles
(coton, fibres…)
Exploitation forestière
(bois-énergie + matériaux)
9Le bloc demande
• Demande totale de calories = f1 (revenu/tête ; Pop)
• Demande de calories animales = α (revenu/tête) . f1
⇒ Partage entre intensif et extensif en fonction des coûts de production (+ loin)
• Demande de biocarburants = f2 (prix énergie ; prix du carbone ; prix de la terre)
⇒ Reste à spécifier la transition entre première et seconde générations
• Demande de bois : en lien avec Nexus résidentiel (biomasse énergie) et Nexus
matériaux
10Le bloc offre
Surfaces
Surfaces
ENDOGENE
agricoles
Forêts
Zones à
rendement trop
faible
EXOGENE
Zones
désertiques,
inaccessibles,
etc.
Zones urbaines
11Le bloc offre
En l’état, la courbe d’offre est décrite par un « bout de fonction » arctan :
1500
1400
1300
1200
Hectares
1100
1000
900
800
700
600
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Prix de la terre
12Détermination des rendements : le rendement végétal
• La distribution du rendement végétal dans l’espace est modélisée par une loi
normale :
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
10000
15000
20000
25000
30000
35000
ObservationsModèle
Observations Source : LSCE
• Cette distribution doit évoluer en fonction des conditions agro-écologiques et des
choix techniques.
13Projection de la distribution du rendement
végétal sur un siècle
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 2 4 6 8 10 12
1960-1970 2089-2099
1960-1970
Source : LSCE
14Détermination des rendements : le rendement végétal
• Le rendement végétal est déterminé de façon à minimiser le coût unitaire
d’exploitation de la terre :
λ CIener × Pener
CoûtUnitaire = +
ρ ρ
Avec : λ = « shadow price » de la terre
ρ = rendement végétal
CIener = f (ρ)
• On en déduit de ce programme :
ρ = g i (λ )
Translation de la fonction de distribution du rendement végétal
15Détermination des rendements :
la production animale intensive et extensive
• Rendement prod. animale extensive = constante (environ 140 kcal / ha)
• Rendement prod. animale intensive : Cal. Veg / ha
Cal. Anim / ha ρ veg
ρ int =
β
Cal veg / cal anim
Avec β = coefficient de transformation de calories végétales en calories
animales.
• La répartition de la production animale entre intensif et extensif résulte
de la comparaison des coûts de production respectifs :
β ? λ
( Intensif ) ( λ + CoutInt ) ≈ ( Extensif )
ρ veg ρ ext
16La répartition entre production animale intensive et
extensive
Rdt Veg
5000
4500
4000
Courbe de
distribution
INTENSIF
3500
Coût intensif < Coût extensif
3000
2500
2000 βyrdtext
1500
EXTENSIF
Coût intensif > Coût extensif
1000
500
0
-3600
-3200
-2800
-2400
-2000
-1600
-1200
-800
-400
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600
4000
4400
4800
5200
5600
6000
6400
6800
7200
7600
8000
8400
8800
9200
9600
10000
Fréquence Prix de la terre
17Résultats :
part de l’intensif dans la production animale
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
500 1500 2500 3500 4500 5500 6500
Prix de la terre
18Sorties du modèle
La détermination des surfaces mises en culture et des surfaces disponibles
permet de déduire un équilibre physique.
Un indice de rareté de la terre peut être calculé à partir de cet équilibre. Sous
certaines conditions, cette grandeur physique correspond à une grandeur
économique, c’est-à-dire au prix de la terre.
Le prix de la terre permet d’obtenir :
• une répartition des usages des sols entre différents types de culture et
différents niveaux d’intensification
• le profit du secteur agricole
• les nouvelles capacités de production
• et un coefficient d’émissions de C02
Ces variables seront intégrées dans le calcul de l’équilibre statique en t+1.
19Références
BOUWMAN AF, DER HOEK KWV, EICKHOUT B, et al. Exploring changes in world ruminant
production systems. Agricultural Systems. 2005;84:121-53
MERRY F., AMACHER G., EIRIVELTHON L. Land Values in Frontier Settlements of the
Brazilian Amazon. World Development Vol. 36, No. 11, pp. 2390–2401, 2008
HUBERT Marie-Hélène and MOREAUX Michel. The challenge of meeting the future food needs.
2007
SASSI O., CRASSOUS R., HOURCADE J.-C., GITZ V., WAISMAN H., GUIVARCH C., 2007,
Imaclim-R : a modelling framework to simulate sustainable development pathways, International
Journal of Global Environmental Issues
BANSE M., van MEIJ H., TABEAU A., WOLTJER G., Will EU Biofuel policies affect global
agricultural market ? European Review of Agricultural Economics Vol 35. 2008.
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