impact du changement climatique sur les sécheresses en france jean-philippe vidal 1,2 jean-marc...
TRANSCRIPT
Impact du changement climatique sur les sécheresses en France
Jean-Philippe Vidal1,2
Jean-Marc Moisselin2
1 CNRM/GAME, CNRS et Météo France2 Météo France, Direction de la Climatologie
XXIe colloque AIC, Climat et risques climatiques en MéditerranéeMontpellier, 9-13 septembre 2008
Plan
Introduction
Chaîne hydrométéorologique SIM
Projet ClimSec
Réanalyse atmosphérique 1958-2008
Climatologie des sécheresses
Perspectives– Sécheresses agricoles et hydrologiques– Évolution sous changement climatique
Introduction
Définition(s)Déficit en eau dans une ou plusieurs parties du cycle hydrologique
Types de sécheresses– Physiques
– Socio-économiques : impact sur les activités humaines
Coût : 500 millions d’euros par an en France
• Météorologique Déficit pluviométrique
• Agricole Déficit en eau du sol
• Hydrologique Étiages
Chaîne hydrométéorologique SIM
Analyse SAFRAN
Forçage atmosphérique
Qr
EH
G
Nappe
DébitsTri-horaires
Photosynthèse,Végétation interactive
Entrées
Sorties
Schémade surface
Modèle hydrologique
Neige
•MODCOU
ISBA (x=8km, t=5’)
(x=1-8km, t=1j)
Analyses ARPEGE ou CEP
Observations de surface
Qi
Forçage atmosphérique
Bilans d’eau et d’énergie
Débits et niveaux des nappes
Paramètres :Base Ecoclimap
Projet CLIMSEC
« Impact du changement climatique en France sur la sécheresse et l’eau du sol »
Financement : Fondation MAIF, thème « évolution climatique, risques engendrés et impact sur la société »
Durée : mars 2008 – mars 2010 Responsable : Météo France, Direction de la Climatologie Partenaires
– CNRM/GAME, CNRS et Météo France– UMR Sisyphe– CERFACS
2 phases1. Établissement d’une climatologie des sécheresses sur la France sur la
période 1958-2008 à partir de la réanalyse SAFRAN-ISBA-MODCOU2. Évolution des caractéristiques des sécheresses sous changement
climatique
Réanalyse atmosphérique 1958-2008
Extension sur la période 1958-1970 (1970-2007 déjà réalisée) Utilisation de la réanalyse ERA40 et des observations au sol
01
00
02
00
03
00
04
00
0
No
mb
re d
'ob
serv
atio
ns
pa
r jo
ur
1960 1970 1980 1990 2000
PrécipitationsTempératureVentHumiditéNeige
Réanalyse atmosphérique 1958-2008
615 zones climatologiquement homogènes + gradients d’altitude Interpolation sur une grille régulière de 8km 8 variables analysées
– Pluie– Neige– Nébulosité– Rayonnement solaire– Rayonnement IR incident– Vitesse du vent à 10m– Humidité relative– Température à 2m
Moyennes pluviométriques 1961-1990
Interpolation des observations Régression prenant en compte le
relief Maillage de 1km Aggrégation à l’échelle de 8km
Safran PRCP
Jan Feb Mar
Apr May Jun
Jul Aug Sep
Oct Nov Dec
0
50
100
150
200
250
300
Safran AurelhyAurelhy PRCP
Jan Feb Mar
Apr May Jun
Jul Aug Sep
Oct Nov Dec
0
50
100
150
200
250
300
Tendances pluviométriques
Précipitations annuelles 1959-2006
Tendance linéaire (mm/an) Test de Mann-Kendall Seuil de confiance 90%
1. Augmentation des précipitations sur la moitié nord
2. Diminution dans la moitié sud, significative sur la Côte d’Azur -15
-10
-5
0
5
10
15
Tendances pluviométriques
Comparaison aux séries homogènes de référence
310 stations
-10 -5 0 5
-10
-50
5
OBS
SA
FR
AN
0
500
1000
1500
2000
2500
Climatologie des sécheresses
Standardized Precipitation Index (SPI)– Basé sur produit analyse Safran uniquement
– Différentes échelles de temps : cumul sur n mois
– Cohérence spatiale
– Classification standard / Climatologie locale 1958-2007
Calcul– Calage par mois sur une loi Pearson-Type III (méthode des moments)
– Échelles spatiales : 8602 mailles (8km x 8km) sur la France
– Échelles temporelles : 3, 6, 12 et 24 mois
Valeur Classe Probabilité
0 -0,99 Légère 34,1
-1 -1,49 Modérée 9,2
-1,5 -1,99 Sévère 4,4
< -2 Extrême 2,3
mild
dro
ught
020
4060
8010
0
mod
erat
e dr
ough
t
020
4060
8010
0
seve
re d
roug
ht
020
4060
8010
0
1960 1970 1980 1990 2000
020
4060
8010
0
extr
eme
drou
ghtClimatologie des sécheresses : extension
Extension des catégories de sécheresse sur 12 mois (SPI-12)
Légère
Modérée
Sévère
Extrême 1976 1989-1990 2003
Climatologie des sécheresses : extension
Extension des sécheresses extrêmes sur 3 à 24 mois
3
020
4060
80
6
020
4060
80
12
020
4060
80
1960 1970 1980 1990 2000
020
4060
80
24 1976 1989-1990 2003
3
6
12
24
Sécheresse de 1976 : SPI-12
juil. 1975 août 1975 sept. 1975 oct. 1975 nov. 1975 déc. 1975
janv. 1976 févr. 1976 mars 1976 avr. 1976 mai 1976 juin 1976
juil. 1976 août 1976 sept. 1976 oct. 1976 nov. 1976 déc. 1976
janv. 1977 févr. 1977 mars 1977 avr. 1977 mai 1977 juin 1977
extreme droughtsevere droughtmoderate droughtmild droughtmildly wetmoderately wetseverely wetextremely wet
Sécheresse de 1989-1990 : SPI-12
janv. 1989 févr. 1989 mars 1989 avr. 1989 mai 1989 juin 1989
juil. 1989 août 1989 sept. 1989 oct. 1989 nov. 1989 déc. 1989
janv. 1990 févr. 1990 mars 1990 avr. 1990 mai 1990 juin 1990
juil. 1990 août 1990 sept. 1990 oct. 1990 nov. 1990 déc. 1990
extreme droughtsevere droughtmoderate droughtmild droughtmildly wetmoderately wetseverely wetextremely wet
PerspectivesSécheresses agricoles et hydrologiques
Phase 1
Simulation Isba-Modcou forcée par l’analyse Safran sur la période 1958-2008
– En cours avec la version hydrologique 3 couches d’Isba
– Simulation Isba programmée avec une version uniforme sur la France• Végétation uniforme : gazon ou forêt• Sol uniforme : argile (réservoir de 200 mm)
Caractérisation des sécheresses géotechniques
– Comparaison des humidités du sol (Soil Wetness Index)• Isba-3L : bonne représentativité à l’échelle de la maille (8km)• Isba-U : cas défavorable sur sol argileux
PerspectivesÉvolution sous changement climatique
Phase 2
Forçages atmosphériques issus de projections de modèles de circulation générale– Runs Arpège-Climat réalisés dans le cadre du projet ACI CYPRIM
– Runs de modèles du GIEC AR4
Nécessité d’une désagrégation spatiale : méthode par régimes de temps (thèse J. Boé, 2007)
Simulation Isba-Modcou continue sur la période 1960-2100
Évolution des indices de sécheresse au cours du XXIe siècle
PerspectivesÉvolution sous changement climatique
Ex : Moyenne multi-modèles entre les périodes 1970-1999 et 2046-2065 sous le scénario d’émissions A1B
Source : Boé (2007)
Changement du SWI moyende juin à aoûtPourcentage de changement
sur les précipitations moyennesde juin à novembre
ClimSec : Résultats attendus
1. Mise en œuvre d’indicateurs de sécheresse sur trois parties du cycle hydrologique sur la France
2. Caractérisation des événements de sécheresse : fréquence, durée, sévérité, extension spatiale
3. Quantification des incertitudes sur les projections hydroclimatiques Approche multi-modèles Plusieurs scénarios d’émission
4. Analyse des changements attendus sur les caractéristiques des événements à plusieurs horizons temporels
Étude prospective d’analyse des sécheresses
Stage de 2 Techniciens Supérieurs Exploitation (L. Bornoville et J. Bournonville)
– Évaluation du Self-Calibrating Palmer Drought Severity Index (SC-PDSI) avec les variables issues de SIM
Mise en œuvre du SC-PDSI sur 10 stations : 1970-2007– Utilisation des observations locales pour le calcul et le calage– Utilisation du bilan hydrique à deux réservoirs
Calcul du SWI-3L et SWI-U sur mailles correspondantes– Mensuels– Moyennés sur n mois– Standardisés
Comparaison aux demandes de classement pour catastrophe naturelle (1995-2007)
Comparaison SC-PDSI et SWI– Évolutions bien corrélées entre SC-PDSI et SWI moyenné sur 12 mois
– Variabilité d’une station à une autre
– Spécificité de la sécheresse courte et intense de 2003
1980 1990 2000
-6-4
-20
24
Le Bourget
SC-PDSISWI std
Le Bourget
Étude prospective d’analyse des sécheresses
Étude prospective d’analyse des sécheresses
Comparaison aux dossiers CatNat– Pertinence des données discutable, faible profondeur historique
– Période d’intégration de 12 mois à moduler
– Mise en place d’une classification standardisée pour le SWI
Dossiers CatNat
Toulouse Bourges
Indices S Non S S Non S
SC-PDSI
S 6 4 1 1
Non S 0 2 3 7
SWI-U S 5 1 2 2
Non S 1 5 2 6
SWI-3L S 2 1 0 0
Non S 3 5 4 7