Analysis of the spatial variability of temperature with the aim of improving the location of wind machines - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Journal Articles Theoretical and Applied Climatology Year : 2023

Analysis of the spatial variability of temperature with the aim of improving the location of wind machines

Analyse de la variabilité spatiale de la température dans le but d'améliorer la localisation des tours anti-gel

Abstract

Spring frosts after budburst are responsible for crop losses and threaten local economies. As global warming brings forward the phenological stages of plants, they are increasingly confronted with long periods of frost. Nowadays, many solutions exist to fight frost, including the wind machines that dot the Quincy vineyard in France. However, their placements often do not consider the spatial variability of spring frost, leading to some zones being insufficiently protected, while others may have overprotection. The temperature within a specific area can vary spatially due to factors such as the meteorological conditions, the topography of the site, and the soil characteristics. Radiative frost can cause the temperature in an area to differ by a few degrees Kelvin, creating colder areas that must be known to protect plants from frost effects. This study, transferable to any other orchard equipped with wind machines, first analyzes the spatial variability of the minimum temperature according to the type of frost. Meteorological variables from a national synoptic weather station, topographic parameters, and local daily minimum temperatures from a network of connected sensors scattered throughout the vineyard are retrieved for the last three spring seasons of 2020, 2021, and 2022. Then, thanks to hierarchical ascendant clusterings, the spatial variability of temperatures is linked to the synoptic situation and the topography of the domain. In a second step, the current implantation of the wind machines is compared with the frost areas previously identified to propose an optimal positioning for the wind machines in the Quincy vineyard.
Les gelées de printemps après le débourrement sont responsables de pertes de récoltes et menacent les économies locales. Le réchauffement climatique avançant les stades phénologiques des plantes, celles-ci sont de plus en plus confrontées à de longues périodes de gel. Aujourd'hui, de nombreuses solutions existent pour lutter contre le gel, notamment les tours antigel qui parsèment le vignoble de Quincy en France. Cependant, leur emplacement ne tient souvent pas compte de la variabilité spatiale du gel printanier, ce qui fait que certaines zones sont insuffisamment protégées, alors que d'autres peuvent l'être excessivement. La température dans une zone spécifique peut varier dans l'espace en raison de facteurs tels que les conditions météorologiques, la topographie du site et les caractéristiques du sol. Le gel radiatif peut faire varier la température d'une zone de quelques degrés Kelvin, créant des zones plus froides qu'il faut connaître pour protéger les plantes des effets du gel. Cette étude, transposable à tout autre verger équipé de machines à vent, analyse dans un premier temps la variabilité spatiale de la température minimale en fonction du type de gel. Les variables météorologiques d'une station météorologique synoptique nationale, les paramètres topographiques et les températures minimales quotidiennes locales d'un réseau de capteurs connectés dispersés dans le vignoble sont récupérés pour les trois dernières saisons printanières de 2020, 2021 et 2022. Ensuite, grâce à des regroupements ascendants hiérarchiques, la variabilité spatiale des températures est liée à la situation synoptique et à la topographie du domaine. Dans un second temps, l'implantation actuelle des tours antigel est comparée aux zones de gel identifiées précédemment afin de proposer un positionnement optimal des tours antigel dans le vignoble de Quincy.
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Dates and versions

hal-04334742 , version 1 (11-12-2023)

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Cite

Clara Le Cap, Johan Carlier, Hervé Quénol, Dominique Heitz, Emmanuel Buisson. Analysis of the spatial variability of temperature with the aim of improving the location of wind machines. Theoretical and Applied Climatology, 2023, ⟨10.1007/s00704-023-04642-7⟩. ⟨hal-04334742⟩
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