La raréfaction de l’eau découle en grande partie de mesures réglementaires telles que les arrêtés sécheresses et les limites de température de rejets.
En plus des arrêtés sécheresse départementaux, un arrêté cadre définit les usages de l’eau pour les Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE). Dans notre analyse, ces restrictions d’usage s’appliquent seulement à l’industrie manufacturière, absente des activités visées par les arrêtés départementaux (Tableau A C.1).
Restrictions d’usages appliquées dans l’étude aux différentes activités prises en compte
Note : Les cases sont grisées lorsqu’aucune restriction n’a lieu. Les règles d’irrigation concernant les cultures spécialisées sont appliquées aux productions légumières et fruitières.
Source : Auteurs, basé sur les arrêtés sécheresse départementaux et interdépartementaux franciliens et l’arrêté cadre ICPE.
Les restrictions étant appliquées en fonction de l’état de chaque nappe ou cours d’eau, il est important de connaître les activités dépendantes de chaque source (Seine, Marne ou eaux souterraines). Les données de la Banque Nationale de Prélèvement d’Eau (BNPE) permettent de connaitre la quantité d’eau prélevée annuellement par chaque site (au-delà de 10 000 m3 par an). Ces différents usagers étant classés en fonction de leur activité, il est possible de connaître la quantité d’eau prélevée par secteur et par source. En considérant que, au sein d’un même secteur, la quantité d’eau prélevée est proportionnelle à la valeur économique de l’établissement, il est possible d’estimer la part du secteur dépendant de chacune des ressources en eau considérées. Une restriction s’appliquant sur un cours d’eau ou une nappe impact donc chaque secteur proportionnellement à sa dépendance à cette source.
Note : La répartition des prélèvements est issue des données de prélèvements pour l’année 2018.
Source : Auteurs d’après les données de prélèvements BNPE 2018.
Agriculture
L’impact économique d’une raréfaction de la ressource en eau sur l’agriculture est consécutif à des pertes de rendements dues à deux facteurs : la sécheresse des sols et les restrictions d’irrigation. Le secteur agricole est divisé en deux sous-secteurs,1 que sont la grande culture, regroupant les productions céréalière (blé, orge, maïs), oléagineux (colza), de betteraves et de pommes de terre, et la production de fruits et légumes (pomme de terre exclues). Les cultures dites « grandes cultures » sont impactées par la sécheresse des sols et les restrictions d’irrigation. En revanche, la production de fruits et légumes dépend déjà grandement de l’irrigation (65% en 2020 (DRIAAF, 2022[1])), et le changement climatique ne fera qu’augmenter la dépendance des cultures à cette technologie (augmentation de 45% des besoins d’irrigation à l’horizon 2050 selon notre scénario socioéconomique). Ainsi, l’hypothèse est faite que les productions fruitières et légumières sont impactées par des restrictions d’irrigation seulement, et que ces restrictions impactent l’ensemble de la production (identique à avoir 100% des cultures de fruits et légumes irriguées à l’horizon 2050).
L’impact des sécheresses des sols sur les rendements grande culture se fait en deux étapes. Tout d’abord, l’impact potentiel du changement climatique sur les rendements agricoles est approché en utilisant un modèle de la CCR. Ce modèle s’appuie sur un indice de sécheresse, le DOWKI, pour Drought and Overwhelmed Key Indicator, qui permet d’estimer des pertes de rendements en fonction de projections climatique (pluviométrie et température). Ainsi, le modèle permet d’estimer une distribution de pertes (ou gains) de rendements pour divers scénarios climatiques à l’horizon 2050. La perte de rendement correspondant au 90e percentile dans un scénario RCP 8.5 est retenue. En revanche, ce modèle n’est à ce jour calibré que pour le blé, l’orge et les prairies. Afin d’estimer les pertes de rendements pour les autres cultures, les rendements historiques de la région sont utilisés. L’objectif est de comparer les pertes de rendements estimées par le modèle pour l’orge et le blé aux pertes de rendements « réelles » historiques. Si les pertes de rendements en blé et orge estimées par le modèle correspondent à des pertes observées pour ces cultures pour une année sèche dans le passé, alors les pertes subies cette même année sont appliquées aux autres cultures considérées (grande culture uniquement).
Les pertes ou gains de rendements historiques sont calculés en suivant la méthode élaborée par (Debaeke et Bertrand, 2008[2]). Le Graphique A C.1 montre les rendements historiques pour le blé en Ile de France de 1968 à 2022. Ces rendements augmentent quasi-linéairement avec le temps depuis les années 1970 (cette tendance est similaire pour l’ensemble des cultures considérées). Ainsi, il est possible d’estimer le rendement théorique pour une culture pour une année donnée en utilisant l’équation de la droite de régression représentée sur le graphique. L’écart à la valeur théorique permet d’approcher le gain ou perte de rendements pour cette année donnée. Les pertes de rendements en blé et orge estimées par le modèle de la CCR correspondent à celles relevées pour l’année 1976, année de sécheresse historique pour la région. Les pertes de rendements dues à la sécheresse des sols retenues pour l’ensemble des cultures correspondent donc aux pertes observées lors de la récolte 1976.
Source : Auteurs, base sur les données de statistiques agricoles régionales et nationales.
Impact des restrictions d’irrigation sur les rendements agricoles
L’impact des restrictions d’irrigation est calculé en utilisant des données d’efficience d’irrigation (ou efficience d’usage de l’eau) propres à chaque culture (Tableau A C.3). L’efficience d’irrigation représente le gain de rendement obtenu par mm de précipitations (ou d’irrigation) supplémentaire. Les données pour l’efficience d’irrigation en grande culture (sauf betterave) ont été mises à disposition par Arvalis,2 et les valeurs pour les autres cultures ont été estimées comme le rapport entre le rendement moyen par ha en 2020 (DRIAAF, 2022[1]) et les besoins annuels en eau (voir source tableau ci-dessous). En accord avec les informations fournies par Arvalis, il est estimé qu’un tour d’irrigation correspond à 30mm de précipitation efficace, et que les agriculteurs effectuent un maximum d’un tour d’irrigation par semaine par parcelle. Ainsi, une interdiction d’irrigation d’une semaine correspond à une perte de rendement égale à trois fois l’efficience d’irrigation divisée par le rendement moyen. Cette perte de rendement absolue est traduite en pourcentage de perte de rendements.
Source : Auteur, basé sur les données issues des sources renseignées dans la dernière colonne.
Le coût économique total de chaque scénario pour l’agriculture est égal aux pertes de rendements induites par chacun des scénarios (grande culture et production de fruits et légumes) multipliées par le prix de vente de chaque culture. Pour la grande culture, les pertes de rendements totales sont égales à la somme des pourcentages de pertes dues à la sécheresse des sols et des pourcentages de pertes dues aux restrictions d’irrigation multipliées par le pourcentage de surface irriguée. Les restrictions d’irrigation pour la grande culture correspondent à une interdiction d’irrigation totale pour les prélèvements en eau de surface lors du dépassement du seuil de crise, et à une diminution de respectivement 5%, 20% et 40% lors du franchissement de seuils d’alerte, alerte renforcée et crise pour les eaux souterraines.
Les pertes de rendements totales pour la production de fruits et légumes sont égales aux pertes dues aux restrictions d’irrigation. Ces restrictions correspondent à une interdiction d’irrigation totale pour les prélèvements en eau de surface lors du dépassement du seuil de crise, et à une diminution de 5% des prélèvements lors du dépassement de ce même seuil pour les eaux souterraines. Le prix de vente de chaque culture est le prix de vente en 2020. Ce prix est obtenu en combinant les données de prix de vente 2022 de chaque culture (cours des matières premières pour la grande culture et marché de Rungis pour les fruits et légumes) et l’indice de prix de l’indice Mensuel des Prix Agricoles à la Production (IPPAP) de l’INSEE. La prise en compte de prix contemporains à la production permet de corriger d’éventuels biais à la surproduction/sous production en 2020.
Le coût total pour le secteur agricole est déterminé comme le pourcentage de perte de rendement total pour chacun des deux secteurs (grandes cultures et fruits et légumes) multiplié par la valeur de chacun de ces secteurs en 2050. La valeur ajoutée future de chaque secteur est déterminée comme le produit de la valeur de la production en 2020 par hectare et de la surface occupée par chacun de ces secteurs à l’horizon 2050. L’évolution des surfaces correspond aux évolutions décrites dans le scénario économique.
Source : Calcul des auteurs.
Transport fluvial
Comme indiqué dans l’Annexe 5.5, seule la navigation des bateaux de plaisance est impactée par une raréfaction de la ressource en eau aux horizons 2050 et 2100. La navigation des navires de plaisance est impactée lors du passage du seuil de crise des arrêtés sécheresse, qui interrompt alors le remplissage, et donc la navigation sur les canaux. Dans cette étude, l’arrêt de la navigation est compté en jours de restrictions de remplissage (navigation). Le coût journalier d’arrêt de la navigation est estimé comme égal à la dépense moyenne touristique effectuée par l’ensemble des plaisanciers par jour de navigation en Ile de France en période estivale, période qui concentre plus de 50% des navigations.
Source : Auteurs.
Production énergétique
La production énergétique francilienne repose sur la ressource en eau pour la production hydraulique via les barrages, mais aussi la production de froid et de vapeur (réseau de chaleur), ainsi que le refroidissement des usines de valorisation des déchets. La production hydraulique, dont le potentiel semble atteint en Ile de France, et qui ne représente que 0.4% de l’énergie électrique produite en Ile-de-France en 2021 (ROSE, 2023[3]), est exclue de l’étude. Les réseaux de chaleur sont aussi exclus de l’analyse de coût. Ils produisent une vapeur permettant la production d’eau chaude sanitaire pour de nombreux hôpitaux et autres établissements d’importance vitale, et seront donc probablement préservés des restrictions de prélèvements. De plus, le réseau doit être maintenu sous pression continuellement sous peine de ne plus être fonctionnel. Selon la CPCU, la relance du système pourrait prendre plus de 6 mois.
L’étude se concentre donc sur la production d’énergie via la valorisation des déchets ménagers et la production de froid. Ces activités puisent l’eau utile à leur fonctionnement essentiellement dans la Seine. Elles sont sensibles à la quantité (profondeur) d’eau dans la Seine pour assurer le pompage. Comme présenté dans l’Annexe B, la profondeur de l’eau en Seine reste inchangée dans tous les scénarios de raréfaction, et l’immersion des pompes n’est donc pas menacée. En revanche, ces activités sont aussi soumises à la réglementation concernant les températures de rejets en milieu naturels, et notamment l’arrêté du 24 Août 20173 qui limite le rejet d’eau dans l’environnement à 30°C. Le réchauffement moyen de l’eau (différence entre la température de l’eau puisée dans le milieu et celle de l’eau rejetée en aval) de ces installations est de 5°C. Pour maintenir une température de rejet réglementaire, les unités doivent diminuer leur production proportionnellement à la température du fleuve. Concrètement, lorsque la température de la Seine dépasse 25°C, la production d’énergie décroit de 20% par degrés supplémentaire, pour devenir nulle au-delà de 29°C.
La production de froid utilisant de l’eau de Seine est majoritairement supportée par deux acteurs : le SUC et Fraîcheur de Paris (ex CLIMESPACE). Le SUC utilise uniquement de l’eau de Seine pour la production de froid, et d’après nos entretiens, la production de Fraicheur de Paris reposera à 70% sur l’eau de Seine (et 30% sur des tours réfrigérantes à air) à l’horizon 2050. La quantité de froid délivrée par le réseau devrait atteindre 1000 GWh/an en 2050 selon le schéma directeur du réseau de froid parisien, soit une multiplication par 2,5 de la puissance actuellement délivrée (Ville de Paris, 2019[4]). La même évolution est appliquée au SUC. D’après les informations transmises par Fraîcheur de Paris lors des interviews, les besoins de froid (et donc la production) sont sept fois plus importants en été qu’en hiver. Les pertes de production dues à des températures en Seine élevées sont donc égales à la production journalière estivale moyenne multipliée par le nombre de jour passés à des températures excédant les 25°C, multiplié par la diminution forcée de la production (20% par degré supplémentaire au-delà de 25°C, production nulle au-delà de 29°C). Afin de calculer le coût économique de cette perte de production, un prix de vente du froid est calculé en divisant le chiffre d’affaires de Fraicheur de Paris en 2021 par sa production en 2021 (le prix appliqué est identique pour le SUC).
Source : Auteurs.
La même démarche est appliquée pour estimer l’impact de la raréfaction sur la production d’énergie (vapeur et électricité) via la valorisation des ordures ménagères (Tableau A C.7). Les prix de revente de l’électricité et de la chaleur sont issus de l’enquête AMORCE.
Source : Auteurs.
Afin d’estimer l’impact de la raréfaction sur le secteur énergétique francilien dans son ensemble, les pertes économiques décrites ci-dessus sont comparées à la valeur économique du secteur (Tableau A C.8).
Source : Auteurs.
Industrie manufacturière
Une partie des sites de production industrielle sont dits ICPE (Installation Classées pour la Protection de l’Environnement). Or, si ces sites prélèvent plus de 10 000m3 d’eau dans le milieu annuellement, ils sont soumis aux restrictions d’usage de l’eau définis par l’arrêté du 30 juin 2023 (Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires, 2023[5]). Cet arrêté prévoit une réduction du prélèvement d'eau de 5 % lors du franchissement du seuil d’alerte, de 10% lors de l’alerte et une réduction du prélèvement d'eau de 25 % en cas de crise.
La nomenclature ICPE (Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires, 2023[6]) est utilisée pour déterminer les secteurs manufacturiers (classification INSEE) potentiellement ICPE. Les secteurs de l’agroalimentaire (C1), de la cokéfaction et raffinage (C2) et de la fabrication d’autres produits industriels, couvrant notamment le textile, la métallurgie, la fabrication de papier, l’industrie chimique (C5) font partie de la nomenclature.4 La base de données de la Banque Nationale de Prélèvement d’Eau (BNPE) permet d’identifier 187 entités prélevant plus de 10 000m3 annuellement, ce qui représente 1,1% des sites industriels de ces secteurs d’activité en Ile de France. En considérant que les plus grosses entreprises industrielles françaises, représentant 2% du nombre totale d’unités légales, représentent 42% de la valeur ajoutée du secteur (INSEE, 2020[7]), on estime que les sites ICPE prélevant plus de 10 000m3 représentent environ 20% de la valeur ajoutée de leur secteur d’activité respectifs (C1, C2 et C5), soit 13% de la valeur ajoutée du secteur industriel manufacturier de la région.
Nous faisons l’hypothèse que les établissements optimisent au maximum leurs prélèvements par rapport à leur niveau de production, et qu’ils n’ont donc d’autre choix que de réduire leur production proportionnellement aux réductions de prélèvement défini par arrêté. Ainsi, le coût pour l’industrie manufacturière est calculé proportionnellement à la part de valeur ajoutée de l’industrie concernée par les arrêtés. Les produits intérieurs bruts régionaux 2020 de l’INSEE (INSEE, 2024[8]) sont utilisés pour estimer la valeur ajoutée du secteur industriel manufacturier francilien, qui est supposé similaire à l’horizon 2050 en valeur et composition à ce qu’il est aujourd’hui.
Production d’eau potable
Les scénarios de raréfaction considérés ne présentent pas de risque pour la production d’eau potable francilienne. Le maintien du niveau d’eau sur la Seine et la Marne grâce à l’aménagement en biefs et au soutien des lacs réservoirs permet en effet d’assurer les prélèvements. De plus, même si l’Oise, qui ne bénéficie pas du soutien des lacs, atteignait des niveaux qui ne permettaient pas le pompage pour la production d’eau potable, les autres usines du réseau interconnectés peuvent assurer une production d’eau potable en quantité suffisante pour compenser l’arrêt de l’usine sur l’Oise.
Les sécheresses présentent aussi une menace en termes de qualité. Or, les producteurs d’eau potable semblent confiants sur l’absence de coût significatif lié à une hausse des températures. Aucune donnée ne permet pour l’instant d’évaluer les coûts éventuels liés à une moindre dilution des milieux.
Cadre bâti
L’impact de la raréfaction sur le cadre bâti est dû au phénomène de retrait gonflement, qui impacte majoritairement les maisons individuelles anciennement construites sans fondations. Fruit de l’alternance du gonflement des argiles en périodes humides et de leur retrait lors des périodes sèches, le phénomène de retrait gonflement est multifactoriel et son lien avec la sévérité des sécheresses encore mal connu. Faute de pouvoir analyser l’impact des sécheresses futures sur l’intensité du phénomène, l’étude reporte les résultats de l’estimation effectuée par le Sénat (Sénat, 2023[9]) qui a quantifié le coût du retrait gonflement des argiles à l’échelle françaises. L’Ile de France représente 11,5% des logements exposés au phénomène (Institut Paris Région, 2022[10]). En supposant que les dommages soient proportionnels au nombre de logements exposés, les dégâts subis en 2022 par l’Ile de France représentent donc aussi 11,5% des dégâts totaux subis par la France, soit 346 millions d’euros, ce qui représente 0.02% de la valeur du capital immobilier francilien.
Contexte et vue d'ensemble
Le modèle macro-économique ARIO (pour Adaptive Regional Input-Output) est un modèle entrée-sortie (I-O) conçu pour calculer les coûts indirects des chocs exogènes de capital ou de production. L'économie est modélisée comme un ensemble de secteurs économiques et un ensemble de régions. Dans ce qui suit, nous appelons une industrie un couple spécifique (secteur, région). Chaque secteur économique fabrique un produit générique et puise ses intrants dans un inventaire. Chaque secteur répond à une demande totale composée d'une demande finale (consommation des ménages, dépenses publiques et investissements privés) de toutes les régions (demande locale et exportations) et d'une demande intermédiaire5 (réapprovisionnement des stocks). Un état d'équilibre initial de l'économie est construit sur la base de tableaux d'entrées-sorties multirégionaux (tableaux MRIO).
Deux types de chocs peuvent être mis en œuvre : soit au niveau de la production (une industrie est forcée de manière exogène à produire moins), soit au niveau du capital (une industrie perd de manière exogène une partie de ses facteurs de production et est donc forcée de produire moins ainsi que de reconstituer son stock de capital). Le modèle décrit ensuite comment les chocs exogènes se propagent dans l'économie à chaque pas de temps (un pas de temps correspond à un jour). L'impact économique direct se compose des chocs susmentionnés, tandis que l'impact économique total comprend également les coûts indirects. L'impact économique total peut être mesuré de deux manières : en termes (i) de demande finale non satisfaite ou (ii) de perte de production relative.
Description détaillée
État initial
L'état initial fait référence à l’équilibre économique avant le choc. Les valeurs initiales des commandes intermédiaires , de la consommation finale et de la production sont issues des tableaux MRIO. Les stocks sont des stocks d'intrants dans lesquels une industrie peut puiser (voir ci-dessous pour une description détaillée des stocks) et est initialisé en utilisant les commandes intermédiaires initiales : par défaut, il est supposé que chaque industrie possède N jours d'intrants à l'avance dans ses stocks.6
Stocks
Dans ARIO, les secteurs économiques n'utilisent pas directement les intrants d'autres secteurs, mais puisent dans leurs stocks, qui peuvent ensuite être réapprovisionnés par des commandes intermédiaires . Le stock d'une industrie est un vecteur qui spécifie la quantité de chaque produit que cette industrie a en stock. Chaque secteur a besoin d'intrants intermédiaires dans des proportions données par les tables MRIO à l'état initial. Les industries puisent des intrants dans leurs stocks pour essayer de produire au niveau de production optimal. Cependant, ces stocks ne peuvent pas être vidés : la production réelle peut donc être inférieure à la production optimale pour s'assurer que les stocks sont supérieurs à un certain seuil (voir la section Production pour plus de détails). Les stocks ont été intégrés dans ARIO afin de rendre compte de manière plus réaliste des chocs de la chaîne d'approvisionnement, qui peuvent être atténués par des stocks d'intrants. L'état actuel d'un stock pour un intrant donné est exprimé comme le nombre de pas de temps qu'un secteur peut produire avec cet intrant au niveau de production actuel.
Chocs directs
Les chocs directs sont exogènes et peuvent se produire à tout moment . Conceptuellement, ces chocs sont les conséquences économiques directes des événements modélisés. Il peut s'agir (i) de pertes directes de capacité de production ou (ii) de destructions de capital. Le capital est le seul facteur de production, de sorte que dans tout secteur, une destruction de capital de x% se traduit par une perte de production identique de x%, tant que le capital n'est pas reconstitué. Il existe deux façons de modéliser la reconstitution du capital. La première consiste en une demande de reconstitution endogène , qui entraîne une diminution de la production réelle allouée à la demande finale ou aux commandes intermédiaires . La seconde est purement exogène et sans coût pour les agents économiques : le stock de capital dans une industrie directement touchée revient à son niveau initial au fil du temps, sans qu'il soit nécessaire d'épargner la production.
Production
Le module de production calcule la production réelle pour chaque industrie à chaque pas de temps .
Pour ce faire, il calcule la capacité de production , qui correspond à la production dans l'état initial moins la réduction de la capacité de production (réduction exogène directe de la capacité de production et réduction de la production due à la destruction du capital non encore reconstruit). Dans ARIO, le capital est le seul facteur de production.
La production optimale est définie comme le minimum entre la capacité de production et la demande totale : le modèle est axé sur la demande et les industries ne produisent pas plus que la demande totale.
Enfin, la production réelle est calculée à partir de , en tenant compte des contraintes de stocks. La production réelle est une fonction Leontieff des intrants. Les industries produisent dans les limites des intrants qu'elles ont en stock. Plus précisément, une industrie ne peut produire que si elle dispose de suffisamment d'intrants de chaque type pour produire pendant n pas de temps consécutifs, afin de modéliser le comportement d'anticipation prudente des producteurs.7 Fondamentalement, si le stock d'un intrant est inférieur de x% à la quantité nécessaire pour produire , la production réelle est réduite de x% par rapport à la production optimale , de sorte que les niveaux de production réels respectent les contraintes de stock. Cette contrainte doit être satisfaite pour chaque type d'intrant concerné. Les intrants nécessaires à la production sont alors prélevés sur leurs stocks respectifs.8
Commandes et demandes
Le module de commande/demande calcule les différents types de demandes. La demande totale se compose de la demande finale , des commandes intermédiaires et de la demande de reconstruction .
La demande finale pour chaque région est exogène et fixée par les tables MRIO.
Les commandes intermédiaires sont déterminées sur la base des stocks et se décomposent de deux parties : la première est la quantité d'intrants utilisée pour produire au cours de l'étape actuelle, tandis que la seconde est une fraction de l'écart restant par rapport à l'objectif de stock. Les objectifs de stocks sont définis comme les stocks nécessaires pour produire à .
Si la reconstitution du capital est endogène, seule une fraction 9 de la demande de reconstitution restante est commandée à chaque étape, de sorte que la reconstitution n'est pas instantanée mais prend un temps caractéristique . La demande de reconstruction est utilisée pour reconstituer les stocks de capital et rétablir ainsi les capacités de production au même niveau qu’avant le choc. Si la reconstitution du capital est exogène, il n'y a pas de demande de reconstitution.
Distribution
Le module de distribution répartit la production réelle entre les différentes demandes. La distribution suit un schéma de rationnement proportionnel : si la demande totale ne peut être satisfaite, les commandes intermédiaires , la demande finale et la demande de reconstruction reçoivent une part de la production réelle proportionnelle à leur part dans la demande totale.
Suproduction
Dans ARIO, lorsqu'elles ne peuvent pas répondre à la demande totale, les industries peuvent temporairement augmenter leur capacité de production de à . Il s'agit d'un processus graduel : en cas de besoin, le facteur de surproduction peut passer de 1 à une valeur de base >1. peut alors croître jusqu'à avec un temps caractéristique exogène .10 L'évolution de vers dépend également d'un indice de rareté, défini comme la demande non satisfaite divisée par la demande totale : elle est d'autant plus rapide que l'indice de rareté est élevé. Dans l'état actuel du développement d'ARIO, la surproduction est gratuite pour les agents économiques : elle est limitée par le fait qu'elle n'est pas instantanée et qu'elle ne peut pas dépasser .
Échanges de biens
Les biens produits dans le même secteur mais dans des lieux différents sont parfaitement substituables. La balance commerciale n'est pas modélisée, mais elle est prise en compte dans l'état initial.
Ajustement des fournisseurs et acheteurs
Les industries peuvent, dans une certaine mesure, changer de fournisseurs et d'acheteurs, ce qui introduit davantage de substituabilité dans ARIO que dans un modèle entrée-sortie « pur ». Lorsque les pénuries commencent à apparaître, la demande est toujours répartie entre les fournisseurs dans des proportions à celles avant le choc. Toutefois, à mesure que la demande non satisfaite augmente, les fournisseurs qui n'ont pas été touchés par des effets directs (sur le capital ou la production) peuvent surproduire et capter la demande de nouveaux acheteurs. Les acheteurs déplaceront alors marginalement leurs commandes ers les producteurs qui peuvent surproduire. Cet article s'inspire de l'article de guan et al. (2020[11]). Dans la version originale du modèle, les industries distribuent la demande de biens intermédiaires à chaque fournisseur dans la même proportion que dans l'équilibre initial, ce qui rend les chaînes d'approvisionnement beaucoup moins flexibles. ARIO peut être exécuté avec des chaînes d'approvisionnement rigides (paramètre « noAlt ») ou flexibles (paramètre « Alt »).
Spécificités et limites du modèle
Le modèle présente deux limites principales : la simplicité des mécanismes décrits et la quantité de données nécessaires pour faire fonctionner le modèle. Bien que certaines caractéristiques de l’économie, comme l’existence des stocks qui lissent la propagation des chocs ou l’introduction d’une demande de reconstruction en réponse à la destruction de capital, aient été ajoutées à ARIO pour approcher de manière plus fine le fonctionnement de l’économie réelle, ces mécanismes demeurent simples. Le modèle ne prend pas en compte les variations possibles des prix ou les caractéristiques de l'équilibre général, comme le font les modèles d’Équilibre Général Calculables (EGC), et utilise des règles rigides, similaires à tous les secteurs économiques, pour modéliser le comportement des entreprises. Basé sur un cadre de modélisation de type entrée-sortie, ARIO est conçu pour étudier les conséquences de chocs économiques à court terme : les agents sont limités dans leurs possibilités de substitution, à la fois en tant que fournisseurs et en tant qu'acheteurs.
La deuxième limite est la grande quantité de données d'entrée nécessaires pour faire fonctionner le modèle. En général, les données permettant d'évaluer la valeur de nombreux paramètres (par exemple les temps caractéristiques ou le facteur de surproduction ) ne sont pas disponibles à l'échelle locale, et il faut utiliser des valeurs typiques tirées de la littérature, qui sont souvent identiques d'un secteur à l'autre.
Les deux limites sont liées : plus le modèle est complexe, plus il faut de données pour le calibrer. Le choix d'ARIO est donc le résultat d'un compromis entre ces deux préoccupations.
Calibrer ARIO pour l’Ile de France
ARIO doit être calibré sur un équilibre économique initial, déterminé en utilisant la base de données EUREGIO (Commission européenne, Centre commun de recherche (CCR), 2020[12]), qui est un ensemble de tableaux d'entrées-sorties (I-O) interrégionaux cohérents contenant des informations à la fois sur la spécialisation sectorielle, sur les liens entre les différents secteurs économiques au sein et entre les différentes régions (Thissen et al., 2018[13]). Ces tableaux sont disponibles pour chaque année entre 2006 et 2010. L’étude se base sur la version la plus récente (EUREGIO 2010) Les secteurs économiques détaillés dans EUREGIO figurent Tableau A C.9.
Les 24 pays européens détaillés au niveau régional dans EUREGIO sont divisés selon la convention NUTS2. La nomenclature NUTS (Nomenclature des unités territoriales statistiques) est un système hiérarchique de découpage du territoire économique de l'Union européenne et du Royaume-Uni et la NUTS2 correspond au niveau régional.
Le dernier tableau EUREGIO disponible correspondant à l'année 2010, les simulations sont effectuées avec des coefficients techniques décrivant l'état de l'économie mondiale à cette date. Cette méthode suppose que la structure de l'économie mondiale en 2050 ne sera pas trop différente de celle de 2010.
Implémentation de chocs consécutifs aux sécheresses dans ARIO
Les coûts économiques directs des épisodes de sécheresse peuvent être de deux types.
Dommages aux actifs : par exemple, intrusion d'eau salée entraînant la dégradation des sols, dommages aux bâtiments à cause du phénomène de retrait-gonflement des argiles ou encore dommages aux écosystèmes dus à un manque d’eau (Freire-González, Decker et Hall, 2017[14]).
Réduction de la capacité de production : par exemple, agriculture pluviale et irriguée, difficulté en approvisionnement en eau potable, faibles débits réduisant la production hydroélectrique, température de l’eau élevée limitant la production d’énergie nucléaire (Banque Mondiale, 2019[15]).
Les dommages peuvent être mis en œuvre dans ARIO sous la forme d'une destruction de capital ou d'une réduction de la capacité de production. L'ampleur et la durée de ces impacts économiques directs doivent être connues et réparties entre les secteurs économiques de l'EUREGIO. Les dommages aux actifs n'ont pas été inclus dans le calcul des coûts indirects parce qu'ils consistent principalement en des dommages aux logements dus au phénomène de rétraction des argiles du sol et que la prise en compte de ces pertes est complexe. Premièrement, il est difficile de savoir si le logement est disponible ou non pendant les travaux de rénovation : s'il l'est toujours, cela n'aurait aucun sens de diminuer la valeur ajoutée de la « location » (réelle ou imputée). Deuxièmement, les loyers imputés ne sont pas inclus dans EUREGIO (Thissen et al., 2018[13]). Enfin, les coûts indirects induits par la réduction de la valeur ajoutée locative ne sont pas qualitativement clairs : étant donné que la contraction des stocks se produit dans les logements privés et non dans les bâtiments commerciaux, il s'agit principalement d'une perte de consommation finale pour les ménages qui ne se propage pas le long de la chaîne d'approvisionnement.
Analyse de sensibilité
Comme décrit précédemment, le comportement des entreprises est modélisé par diverses paramètres décrivant les processus de surproduction et les stocks. Ces paramètres sont basés sur des valeurs empiriques provenant de la littérature scientifique. Cependant, les mécanismes de surproduction se sont avérés conduire à des résultats de modélisation irréalistes dans les premières simulations : par exemple, le secteur 'Agriculture' dans la région affectée commence à surproduire avant la fin de la sécheresse, ce qui n'est pas concevable dans les terres affectées par la sécheresse. À l'origine, la surproduction a été mise en œuvre dans ARIO pour modéliser l'augmentation de la production afin d'alimenter la reconstruction du capital détruit après la fin de l'événement. C'est pourquoi la surproduction n'est pas autorisée dans notre jeu de paramètres principal, en choisissant =1 au lieu de =1,25 (valeur issue de la littérature. La sensibilité des résultats à cette hypothèse est étudiée à la fin de cette note.
Scénarios de coûts directs
Seuls 6 secteurs de l'EUREGIO sont affectés par des coûts directs : « Agriculture, chasse, sylviculture », « Transport, stockage et communication », « Industries extractives et approvisionnement en énergie » (scénarios 2&3 uniquement), et « les secteurs manufacturiers », « Industrie agricoles et alimentaires », « Industrie textiles, cuirs et autre » et « Autres industries manufacturières ».
Les coûts directs, calculés sous la forme de perte de valeur ajoutée mensuelle, par secteur pour chacun des trois scénarios de raréfaction sont utilisés pour modéliser les coûts directs. Ces coûts sont exprimés en euros 2020 et correspondent aux niveaux de production 2020 de la région Ile-de-France. Les coûts directs sont ensuite convertis en valeurs cohérentes avec les tableaux entrées-sorties EUREGIO 2010, en transformant les euros 2020 en euros 2010 et en adaptant ces coûts aux valeurs ajoutées 2010. Selon les données de l'INSEE, entre 2010 et 2020, l'inflation a été de 11 % et la croissance de la valeur ajoutée réelle de l'Ile-de-France de 14,61 %.
Simulations des coûts indirects
Les coûts directs présentés précédemment sont utilisés comme scénarios d'interruption de la production dans ARIO. Le modèle est exécuté avec l'ensemble des paramètres décrits précédemment pour la durée des chocs directs (de janvier de l'année 1 à septembre de l'année 2). Dans ce qui suit, la plupart des analyses correspond au scénario 1. La partie suivante détaille la dimension temporelle de l'apparition des coûts directs et indirects, puis explore la décomposition sectorielle des coûts indirects. Le reste de la note examine la propagation géographique des coûts indirects à travers la France et l'UE ainsi que l'effet de chaque impact sectoriel séparément, avant de présenter les résultats de l'analyse de sensibilité. Enfin, comme les résultats précédents n'étaient présentés que pour le scénario 1, la dernière partie compare les résultats entre les trois scénarios.
Sauf indication contraire, toutes les valeurs de coût indiquées sont des pertes de valeur ajoutée (VA) et non des pertes de production brute.
Temporalité des coûts directs et indirects
Le scénario de sécheresse envisagé comporte deux échelles temporelles :
Certains impacts ne se produisent qu'au cours de l'été de l'année 1 (« Industries extractives et approvisionnement en énergie » et « Transport et communication ») ;
Les impacts sur l'agriculture et l'industrie manufacturière durent une année entière, mais ne commencent pas en même temps (septembre de l'année 1 pour l'agriculture, janvier de l'année 1 pour les industries manufacturières, Graphique A C.2 en comparant les panneaux [a] et [b]).11
Les impacts totaux (ligne bleue) peuvent être beaucoup plus importants que les impacts directs (ligne orange) (Graphique A C.2 [c] et [d]). Par exemple, dans le graphique [c], les impacts directs estivaux sont faibles par rapport aux impacts totaux, qui sont principalement dus à une baisse de la demande des industries manufacturières vers le « secteur des industries extractives et de la fourniture d'énergie ».
Perte de valeur ajoutée pour l’Ile de France pour les secteurs « Agriculture, chasse, sylviculture » (a), « Autres industries manufacturières » (b), « Industries extractives et approvisionnement en énergie » (c), et « Transport, stockage et communication » (d)
Source : Auteurs.
Tous les secteurs de l'économie française sont affectés par les interruptions de production dues à la sécheresse en Ile-de-France. Certains secteurs sont principalement touchés par des interruptions directes de production, comme les 'Autres industries manufacturières' (Graphique A C.3, la barre orange représentant les pertes totales est presque au même niveau que la barre bleue qui représente les pertes directes). D'autres, comme la distribution ou l'immobilier, la location et les activités commerciales, ne sont touchés que par des liens d'entrée-sortie. Les secteurs qui subissent les pertes indirectes les plus importantes en valeur absolue sont les secteurs de services « Activités immobilières » et « Distribution » (Tableau A C.10). Dans les simulations, la propagation des pertes est principalement due au fait que les industries arrêtent leur production et n'achètent donc pas d'intrants intermédiaires à leurs fournisseurs habituels. Il n'y a pas de propagation vers l'avant (des producteurs vers les acheteurs) parce que les interruptions de production ne sont pas assez longues ou fortes pour compenser l'effet d'atténuation des stocks.
Pertes de valeur ajoutée exprimées en pourcentage de la valeur ajoutée du secteur à l’échelle nationale
Source : Auteurs.
Source : Auteurs.
Propagation géographique des coûts indirects
Les pertes de valeur ajoutée se propagent en dehors de l'Île-de-France vers d'autres régions françaises et même dans le monde entier, mais pas avec la même ampleur. La perte de PIB relative au PIB régional pour les autres régions françaises est comprise entre 1 % et 10 % des pertes relatives pour l’Ile de France (Graphique A C.5). Si d'autres régions européennes sont touchées, leurs pertes sont inférieures à 1 % des pertes relatives de l'Île-de-France. Le Graphique A C.4 indique les régions françaises et les pays européens les plus touchés en valeur absolue.
Source : Auteurs.
Perte de valeur ajoutée pour les régions européennes (niveau NUTS2), en part de PIB perdu relatif à la part de PIB perdue par l‘Ile de France [à gauche], et en part du PIB [à droite]
Note : A gauche : Les différentes régions françaises subissent des pertes de production comprises entre 1% et 10% des pertes de l'Ile-de-France en proportion de leur Valeur Ajoutée régionale [zone rouge], alors que les régions des pays voisins ont tendance à subir des pertes inférieures à 1% des pertes de l'Ile-de-France [zone orange]. A droite :Les pertes sont données ici en valeur relative à la production de la région étudiée. En Ile-de-France, la perte de valeur ajoutée s'élève à 0,12% de la production régionale sur la durée de la simulation (612 jours).
Source : Auteurs.
Effet des différents impact sectoriels
L'ampleur de la propagation de chaque choc sectoriel sur le reste de l’économie française est étudiée dans le Tableau A C.11. Pour isoler l’importance des chocs subis par chaque secteur, des simulations sont effectuées avec seulement le coût subi par un secteur Les coûts indirects sont ensuite évalués et leur composition sectorielle est analysée. Il apparaît que les chocs subis par les secteurs manufacturiers entraînent des coûts indirects plus importants par euro de choc direct (ratios d'amplification plus élevés), en particulier pour le secteur « Industrie agricoles et alimentaires ». Cela s'explique principalement par le fait que les secteurs manufacturiers ont de faibles ratios de valeur ajoutée par rapport à la production, ce qui signifie que ces secteurs utilisent davantage de biens de consommation intermédiaires. Comme la propagation des coûts se fait principalement vers l'arrière dans les simulations actuelles, ces secteurs entraînent davantage de pertes de consommation intermédiaire lorsqu'ils cessent de produire.
Source : Auteurs.
Analyse de sensibilité
Deux hypothèses ont fait l'objet d'une analyse de sensibilité pour chaque scénario. Les besoins de reconstruction étant nuls, et la possibilité de surproduire sur une échelle de temps aussi courte semblant peu réaliste, α_max=1 (pas de surproduction) a été choisi comme paramètre par défaut. Une analyse de sensibilité avec une valeur plus conventionnelle du paramètre (α_max=1,25) a été réalisée. Une plus grande rigidité dans l'ajustement de la chaîne d'approvisionnement a aussi été testée (paramètre « noAlt »).
Les ratios d'amplification (pertes indirectes/directes) sont plus élevés lorsqu'il n'y a pas de surproduction et lorsque les chaînes d'approvisionnement sont plus rigides (Tableau A C.12). Ainsi, les configurations principales (première colonne) entraînent des coûts totaux plus élevés que les autres configurations où la surproduction est autorisée, mais moins de coûts que lorsqu'il n'y a pas de surproduction et que les chaînes d'approvisionnement sont plus rigides.
Source : Auteurs.
Comparaison des couts induits par les trois scenarios de raréfaction
Les résultats globaux ne sont pas vraiment différents entre le scénario 1 et le scénario 2 (Tableau A C.13), car les coûts directs sont extrêmement similaires et la décomposition sectorielle très proche. Les coûts du scénario 3 sont nettement plus élevés, ce qui est intuitif puisque les coûts directs sont plus élevés.
Source : Auteurs.
[15] Banque Mondiale (2019), Assessing Drought Hazard and Risk, Banque Mondiale, Washington, DC, https://doi.org/10.1596/33805.
[12] Commission européenne, Centre commun de recherche (CCR) (2020), Regional Input-Output Data for Europe, http://data.europa.eu/89h/84356c3b-104d-4860-8ce3-075d2eab37ab.
[2] Debaeke, P. et M. Bertrand (2008), « Évaluation des impacts de la sécheresse sur le rendement des grandes cultures en France », Cahiers Agriculture, vol. 17/5, pp. 437-443, https://doi.org/10.1684/agr.2008.0230.
[1] DRIAAF (2022), Agreste Île-de-France - Mémento 2022.
[14] Freire-González, J., C. Decker et J. Hall (2017), « The Economic Impacts of Droughts: A Framework for Analysis », Ecological Economics, vol. 132, pp. 196-204, https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2016.11.005.
[11] Guan, D. et al. (2020), « Global supply-chain effects of COVID-19 control measures », Nature Human Behaviour, vol. 4/6, pp. 577-587, https://doi.org/10.1038/s41562-020-0896-8.
[16] Hallegatte, S. (2013), « Modeling the Role of Inventories and Heterogeneity in the Assessment of the Economic Costs of Natural Disasters », Risk Analysis, vol. 34/1, pp. 152-167, https://doi.org/10.1111/risa.12090.
[8] INSEE (2024), Produits intérieurs bruts régionaux et valeurs ajoutées régionales de 1990 à 2022, https://www.insee.fr/fr/statistiques/5020211.
[7] INSEE (2020), Les entreprises en France, Édition 2020, https://www.insee.fr/fr/statistiques/4986825?sommaire=4987235#tableau-figure7_radio1.
[10] Institut Paris Région (2022), Vulnérabilité de la région Île-de-France aux effets du changement climatique.
[5] Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires (2023), Arrêté du 30 juin 2023 relatif aux mesures de restriction, en période de sécheresse, portant sur le prélèvement d’eau et la consommation d’eau des installations classées pour la protection de l’environnement, https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000047784127.
[6] Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires (2023), NOMENCLATURE DES INSTALLATIONS CLASSÉES, https://aida.ineris.fr/sites/aida/files/2023-10/BrochureNom_v54public.pdf.
[3] ROSE (2023), TABLEAU DE BORD, https://www.roseidf.org/panorama-regional-1-1-1/.
[9] Sénat (2023), Rapport d’information sur le financement du risque de retrait des argiles et ses conséquences sur le bâti.
[13] Thissen, M. et al. (2018), « EUREGIO: The Construction of a Global IO Database With Regional Detail for Europe for 2000–2010 », SSRN Electronic Journal, https://doi.org/10.2139/ssrn.3285818.
[4] Ville de Paris (2019), Schéma directeur du réseau de froid.
← 1. La production animale ne représentant que 6% de la valeur de la production agricole francilienne ( (DRIAAF, 2022[1]), et l’impact d’un manque d’eau sur la production de ce secteur étant très difficile à évaluer, le secteur est exclu de l’analyse. De même, les forêts sont très sensibles à des phénomènes de sécheresse pluriannuelles, mais peu à des évènements de sécheresses extrêmes (hors feux de forêts), et l’impact de la raréfaction sur la production de bois n’est pas considérée dans cette analyse.
← 2. Seules les cultures aujourd’hui irriguées dans la région sont retenues pour le calcul de l’impact des restrictions d’irrigation.
← 3. Arrêté du 24/08/17 modifiant dans une série d'arrêtés ministériels les dispositions relatives aux rejets de substances dangereuses dans l'eau en provenance des installations classées pour la protection de l'environnement.
← 4. Les secteurs de la Fabrication d'équipements électriques, informatiques ; fabrication de machines (C3) & Fabrication de matériel de transport (C4) ne font pas partie de la nomenclature ICPE et sont donc exclus des impacts potentiels des arrêtés sécheresse ICPE.
← 5. Les expressions « demande intermédiaire » et « commandes intermédiaires » sont utilisés comme synonymes dans le reste de la note.
← 6. Dans la version actuelle, N est base sur une analyse documentaire et est généralement égal à 90 jours. Voir (Hallegatte, 2013[16]).
← 7. Pour cette analyse, est défini sur la ase d’une revue de littérature et est égale à 72 jours (Hallegatte, 2013[16]).
← 8. Certaines exceptions à cette règle générale existent pour les produits qui ne sont pas considérés comme essentiels à la production et ne peuvent donc la limiter. Dans le modèle, seuls deux secteurs d’EUREGIO ont été qualifiés de non essentiels : « Hébergement et restauration » et « Activités financières ».
← 9. Les caractéristiques des variables de temps et sont définis comme dans (Hallegatte, 2013[16])
← 10. a généralement pour valeur 125 % et est égale à 365 jour. Voir (Hallegatte, 2013[16])
← 11. Les interruptions de production pour les secteurs manufacturiers commencent plus tôt, car les niveaux d'eau souterraine sont bas avant même le début de l'été dans scénarios de sécheresse considérés.