Présentation générale
Description résumée :
Le modèle Nexus Land-Use intègre la biophysique et l’économie dans un cadre cohérent pour calculer les rendements agricoles, les prix des denrées alimentaires, ainsi que les surfaces en pâturages et en terres cultivées au sein de 12 régions connectées par le commerce international.
La représentation des systèmes de production agricole et d’élevage dans chaque région repose sur trois composantes :
(i) une fonction de production de biomasse dérivée de la réponse des rendements agricoles aux intrants, comme les engrais industriels ;
(ii) une modélisation détaillée du système de production animale, divisée en une composante intensive et extensive ;
(iii) une distribution spatialement explicite des rendements agricoles potentiels (maximaux), prescrite à partir du modèle mondial de végétation LPjML.
Mots clés : Usages des sols ; Biocarburant 1G ; Cultures énergétiques dédiées ; Economie ; Biophysique
Laboratoires de développement : CIRED
Site internet :
Contact : Thierry Brunelle, Cired, [email protected]
Usages et accessibilité
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Types d’usages | Recherche |
| Niveau d'adaptation requis pour un usage type "Aide à la décision" (OAD) | Adapté mais nécessite des développements et de capitalisation des travaux récents et en cours. |
| Conditions d’accès des usagers | Sous convention |
| Existence d'un manuel d'utilisation | Description détaillée ici |
| Si accessibilité externe possible, niveau d’expertise ou de formation requis |
Description détaillée du modèle
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Langage informatique | Python, Scilab |
| Couplages historiques avec d’autres modèles | Imaclim-R |
| Modèle intégré à une plateforme | |
| Périmètre spatial possible | Monde divisé en 12 grandes régions |
| Granularité spatiale de résolution | Grandes régions du Monde dont la France |
| Horizons temporels possibles | 2100. |
| Granularité temporelle de résolution | Année. |
Variables d’entrée :
- Paramètres biophysiques
Potential yields of 11 crop functional types (1999-2003 mean on a 0.5x0.5° grid)
Feed composition & feed conversion into livestock outputs (2000)
- Données de calibration/initialisation
- Actual yields of 11 crop functional types (1999-2003 mean on a 0.5x0.5° grid)
- Global land cover (2000)
- Production, trade and uses of edible calories (2001)
- Consumption of fertiliser and pesticides by the agricultural sector (2011)
- Paramétrage des scénarios
- Population
- Calorie consumption per capita
- Animal calories in food diet
- Agrofuel production
- Deforestation area
- Fertiliser and pesticide price
Variables de sortie :
- Cropland area
- Intensive pasture area
- Extensive pasture area
- Crop yield
- Fertiliser and pesticide consumption in agriculture
- Trade of food
- Calorie/Land prices.
- Aréas and cost of dedicated energy crops
Calibration et évaluation du modèle Nexus Land-use sur la période 1961-2006
Références
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〉 Prudhomme R., Chakir R., Lungarska A., Brunelle T., Devaraju N., De Noblet N., Jayet Pierre-A., De Cara S., Bureau J.-C.. 2022. Food, climate and biodiversity: A trilemma of mineral nitrogen use in European agriculture. Review of Agricultural, Food and Environmental Studies. https://doi.org/10.1007/s41130-022-00173-3
〉 Devaraju N., Prudhomme R., Lungarska A., Wang X., Yin Z., De Noblet-Ducoudré N., Chakir R., Jayet P.-A., Brunelle T., Viovy N., de Palma A., Gonzalez R., Ciais P.. 2022. Quantifying the benefits of reducing synthetic nitrogen application policy on ecosystem carbon sequestration and biodiversity. Scientific Reports. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24794-2
〉 Domingues J.P., Pelletier C., Brunelle T.. 2022. Cost of ligno-cellulosic biomass production for bioenergy: A review in 45 countries. Biomass and Bioenergy, 165 : p. 106583. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106583
〉 Rose, S.K., Popp, A., Fujimori, S., Havlik, P., Weyant, J., Wise, M., van Vuuren, D., Brunelle, T., Cui, R.Y., Daioglou, V., Frank, S., Hasegawa, T., Humpenöder, F., Kato, E., Sands, R.D., Sano, F., Tsutsui, J., Doelman, J., Muratori, M., Prudhomme, R., Wada, K., Yamamoto, H., 2022. Global biomass supply modeling for long-run management of the climate system. Climatic Change 172, 3. https://doi.org/10.1007/s10584-022-03336-9
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〉 Prudhomme R., De Palma A., Dumas P., Gonzalez R., Leadley P. , Levrel H., Purvis A., Brunelle T., 2020. Combining mitigation strategies to increase co-benefits for biodiversity and food security. Environmental Research Letters.
〉 Prudhomme, R., Brunelle, T., Dumas, P., Le Moing, A., Zhang, X., 2020. Assessing the impact of increased legume production in Europe on global agricultural emissions. Reg Environ Change 20, 91.
〉 Hanssen Steef V., Daioglou Vassilis, Steinmann Zoran J. N., Frank Stefan, Popp Alexander, Brunelle Thierry, Lauri Pekka, Hasegawa Tomoko, Huijbregts Mark A. J., Van Vuuren Detlef P. Biomass residues as twenty-first century bioenergy feedstock—a comparison of eight integrated assessment models. 2019. Climatic Change, 18 p.
〉 Brunelle T., Dumas P., Ben Aoun W., Gabrielle B., 2018, Unravelling Land-Use Change Mechanisms at Global and Regional Scales. BioPhysical Economics and Resource Quality, vol.3, n°3, p.13.
〉 Brunelle, T., Dumas, P., Souty, F., Dorin, B. and Nadaud, F. (2015), Evaluating the impact of rising fertilizer prices on crop yields. Agricultural Economics. doi : 10.1111/agec.12161.
〉 Brunelle, T., Dumas, P., and Souty, F. (2014). The impact of globalization on food and agriculture : The case of the diet convergence. The Journal of Environment & Development.
〉 Souty, F., Brunelle, T., Dumas, P., Dorin, B., Ciais, P., Crassous, R., Müller, C., and Bondeau, A. The Nexus Land-Use model version 1.0, an approach articulating biophysical potentials and economic dynamics to model competition for land-use, Geosci. Model Dev., 5, 1297-1322, doi:10.5194/gmd-5-1297-2012, 2012
Le modèle a été utilisé notamment :
(i) pour tester les trajectoires d'usage de la biomasse énergie au niveau mondial dans le cadre de l'exercice d'intercomparaison de modèle EMF33 (voir notamment Rose et al., 2020) ;
(ii) pour évaluer une politique de réduction de l'azote minéral en Europe dans le cadre du projet Stimul financé par le Labex BASC (voir Lungarska et al. 2023 et Prudhomme et al., 2022) ;
(iii) afin de simuler un scénario d'augmentation de la production de colza pour la bionérgie en France (voir Brunelle et al., 2018).