Impact du changement climatique sur la ressource en eau en région Languedoc-Roussillon Chrystelle...

BRGM / Hydrosciences Montpellier

Impact du changement climatique sur la ressource en eau en région Languedoc-RoussillonChrystelle Auterives



Problématique :

Caractériser une éventuelle variabilité du climat en Languedoc-Caractériser une éventuelle variabilité du climat en Languedoc-Roussillon et son impact sur les hydrosystèmes de la région.Roussillon et son impact sur les hydrosystèmes de la région.

Plan :

- Caractériser l’évolution du régime pluviométrique en région Languedoc-Roussillon.

- Impact de cette évolution du climat sur les hydrosystèmes de la région à travers un exemple : la source karstique des Fontanilles

1. Introduction



2. Analyse de longues chroniques de précipitations de stations situées en Languedoc-Roussillon

2.1 Sélection de 11 stations en Languedoc-Roussillon

2.2 Méthodologie

2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série

2.4 Analyse et Interprétations

2.5 Synthèse et conclusion




2.1 Sélection de 11 stations en Languedoc-Roussillon2.1 Sélection de 11 stations en Languedoc-Roussillon

2.2 Méthodologie2.2 Méthodologie

2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série

2.4 Analyse et Interprétations2.4 Analyse et Interprétations

2.5 Synthèse et conclusion2.5 Synthèse et conclusion



Saint-André-De-Valborgne 1895-2002Saint-Pons-De-Thomières 1916-2002Meyrueis 1917-2002Port-La-Nouvelle 1923-2002Ispagnac 1917-1995Quillian 1928-2002Malon & Elze 1941-2002Narbonne 1933-1994Nîmes 1945-2002Montpellier 1946-2002Valcébollère 1950-2002

2.1 Sélection de 11 stations2.1 Sélection de 11 stationsen Languedoc-Roussillonen Languedoc-Roussillon

2. Analyse de longues chroniques

40 km

1046 m, 900 mm 803 m, 1710 mm

706 m, 950 mm

450 m, 1220 mm

59 m, 740 mm

45 m, 760 mm

332 m, 1110 mm

282 m, 840 mm

13 m, 580 mm

5m, 470 mm

1420 m, 840 mm





2.22.2 MéthodologieMéthodologie

2.32.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une sérieTests statistiques de détection de rupture dans une série





Données : Cumuls mensuels des précipitations Analyse statistique

1- Au pas de temps annuel

2- Découpage saisonnier classiquePrintemps : mars, avril, mai

Été : juin, juillet, aoûtAutomne : septembre, octobre, novembreHiver : décembre, janvier, février

3- Autre découpage des chroniques de précipitationsJanvier à mai

Juin à aoûtSeptembre à décembre

à l'exception de la station Valcébollère : Janvier, février, marsAvril à décembre


2. Analyse de longues chroniques





2.22.2 MéthodologieMéthodologie

2.32.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une sérieTests statistiques de détection de rupture dans une série





2. Analyse de longues chroniques2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série

2.3.1 Test de corrélation sur le rang2.3.1 Test de corrélation sur le rang



2.3.2 Statistique U de Buishand2.3.2 Statistique U de Buishand




2.3.3 Ellipse de Bois2.3.3 Ellipse de Bois




2.3.4 Test de Pettitt2.3.4 Test de Pettitt




2.3.5 Procédure de segmentation de Hubert2.3.5 Procédure de segmentation de Hubert







2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série2.3 Tests statistiques de détection de rupture dans une série





40 km

2. Analyse de longueschroniques

2.4 Analyse et2.4 Analyse etInterprétationsInterprétations

La bordure méditerranéenne :

Port-La-Nouvelle

Narbonne

Montpellier

Nîmes



2. Analyse de longues chroniques2.4 Analyse et Interprétations2.4 Analyse et Interprétations

La bordure méditerranéenne :

des précipitations en hiver et

---------- Chroniques--------------------------------Stations

Pluies annuelles

Déc. à fév.

Janv. à maiMars à

maiJuin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Conclusion générale

PORT LA NOUVELLE

1975 + 49%

1975 + 65%

1973 (Pettitt) 1976 (Hubert)

+ 60%-

1971 + 30%

Augmentation des pluies annuelles principalement en hiver

NARBONNE - -1976

+ 35%-

1969 + 40%

- -

Tendance à l'accroissement

été demandant à être confirmée à l'avenir

MONTPELLIER - - - - - - -Aucune évolution significative n'est détectée dans cette série

NIMES - - - - - - -Aucune évolution significative n'est détectée dans cette série

1983 (6 années

pluvieuses en fin de chronique)



40 km


2.4 Analyse et2.4 Analyse etInterprétationsInterprétations

L'arrière pays méditerranéen :

Quillian

Saint-Pons-De-Thomières

Meyrueis

Saint-André-De-Valborgne

Malon & Elze

Ispagnac



MEYRUEISPluies

annuellesDéc. à

fév.Janv. à

maiMars à

maiJuin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Résultats - - - - - - -



MALON & ELZEPluies

annuellesDéc. à

fév.Janv. à

maiMars à

maiJuin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Résultats - - - - - - -

Pas d'évolution du régime pluviométrique





SAINT PONS DE THOMIERES

Pluies annuellesDéc. à

fév.Janv. à

maiMars à

maiJuin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Rupture - - - - - - -

Segmentation

1916-1927 (860 mm) 1928-1941 (1379 mm) 1942-2001 (1097 mm)

- - - - - -

QUILLIAN Pluies annuellesDéc. à

fév.Janv. à mai Mars à mai

Juin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Rupture 1958 - 1967 1967 - - -

Segmentation 1928-1942 (883 mm) 1943-1958 (673 mm) 1959-2001 (887 mm)

-1926-1967 1968-2001

1928-1942 (~250 mm) 1943-1956 ( ~150 mm) 1957-2001 (~250 mm)

- - -

Evolution de la moyenne - - + 30% - - - -

Alternance séquences sèche/humide, n'entre pas en contradiction avec une stationnarité de la série



1896-1923

1924-1992

1993-2001

SAINT ANDRE DE VALBORGNE

(418 mm)

(590 mm)

Pluies annuelles Déc. à fév. Janv. à mai Mars à mai Juin à aoûtSept. à nov.

Sept. à déc.

Rupture 1950 1953 1953 1926 1951

1950 (Pettitt)

1925 (Hubert)

1925

Segmentation

1896-1914 (1017 mm) 1915-1925 (535 mm)

1926-1943 (1296 mm) 1944-1952 (887 mm)

1953-1977 (1552 mm) 1978-1992 (1237 mm) 1993-2001 (1611 mm)

1897-1953 (251 mm) 1957-1979 (495 mm) 1980-2001 (347 mm)

1896-1953 (400 mm) 1954-2001 (615 mm)

1896-1924 (210 mm) 1925-2001 (335 mm)

1896-1951 (122 mm) 1952-2001 (191 mm)

1896-1925 (319 mm) 1926-2001 (481 mm)

(864 mm)

Evolution de la moyenne

Accroissement+ 70%

(R=1953)+ 50% + 60 % + 50%

+ 50% (R=1925)

+ 50% (R=1925)



Tendance à l'accroissement des précipitations manifeste sur l'ensemble des chroniques, plus accentuée en hiver, rupture dans les années 50 (1925 2nde

rupture moins marquée)





ISPAGNACPluies

annuellesDéc. à fév. Janv. à mai Mars à mai Juin à août

Sept. à nov.

Sept. à déc.

Rupture 1950 1949 1955 1955 1953 1957 1948

Segmentation

1917-1950 (743 mm) 1951-1994 (1024 mm)

1918-1927 (85 mm)

1928-1965 (205 mm) 1966-1979 (329 mm) 1980-1994 (215 mm)

1917-1955 (311 mm) 1956-1994 (432 mm)

1917-1955 (211 mm) 1956-1994 (273 mm)

1917-1953 (139 mm) 1954-1994 (206 mm)

1917-1933 (292 mm) 1934-1948 (162 mm) 1949-1994 (303 mm)

1917-1948 (292 mm) 1949-1994 (400 mm)


+ 40%+ 65%

(R= 1949)+ 40% + 30% + 50% = + 40%

Alternance de séquences humide/sèche, accroissement des précipitations, rupture dans les années 50.




Domaine pyrénéen :

Séquence peu pluvieuse en début de chronique, pas d'évolution significative du régime pluviométrique de cette station

VALCEBOLLERE Pluies annuellesDéc. à

fév.Mars à mai

Juin à août

Sept. à nov.

Janv. à mars

Avril à déc.

Rupture 1958 = = = = = 1959

Segmentation 1951-1957 (564 mm) 1958-2001 (889 mm)

=

1951-1955 (92 mm)

1956-2000 (214 mm)

= = =1951-1957 (473 mm) 1958-2001 (750 mm)


+ 60% = + 130% = = = + 60 %





2.2 Tests statistiques de détection de rupture dans une série 2.2 Tests statistiques de détection de rupture dans une série






40 km


2.5 Synthèse et2.5 Synthèse etConclusionConclusion

- Quelques stations présentent des similitudes dans leur régime pluviométrique

-Tendance à l'accroissement des précipitations parfois préférentiellement sur les saisons d'hiver ou d'automne

- Pas d'évolution significative dans le régime pluviométrique

- Pas de synthèse régionale

- Nouvelle hypothèse de travail : données journalières (Nombre de jours de pluie, nature des averses, fréquence des évènements extrêmes, etc)

Pas d'évolution significative des précipitations

Tendance à l'accroissement



3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles à une évolution du climat

3.1 L’hydrosystème karstique des Fontanilles : Présentation3.1 L’hydrosystème karstique des Fontanilles : Présentation

3.2 Modélisation de l ’hydrosystème : 3.2 Modélisation de l ’hydrosystème : GardéniaGardénia

3.3 Scénarios climatiques proposés 3.3 Scénarios climatiques proposés

3.4 Résultats et interprétations3.4 Résultats et interprétations

3.5 Conclusion3.5 Conclusion



3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles3.1 L’hydrosystème karstique des Fontanilles : Présentation3.1 L’hydrosystème karstique des Fontanilles : Présentation

- Aquifère karstique - Type unaire- Surface de la zone d'alimentation de l'ordre de 18 km²



modèle Global A Réservoirs des Débits et des NIveaux des Aquifères

3 réservoirs :- Réservoir sol- Réservoir de la zone non-saturée- Réservoir de la zone noyée

4 paramètres :- RUMAX- RUIPER- TG - THG

PLUIE

Surface active du bassin versant

ETP

RUMAX Déficit maximal du sol

SOL

PercolationRecharge de la nappe

THG : Temps de 1/2 percolation

TG : Temps de 1/2 tarissement

Pluie Efficace

Ecoulement lent

Vidange de la nappe

RUIPER HauteurRuissellement-Percolation

ZO

NE

NO

N S

AT

UR

EE

ZO

NE

SA

TU

RE

E

PARAMETRES DE MODELISATION

DONNEES D'ENTREE

Ecoulement rapide

ruissellement

Ecoulement totalDEBIT du cours d'eau


3.2 Modélisation de3.2 Modélisation del ’hydrosystème : l ’hydrosystème : GardéniaGardénia



Rumax = 48 mmRuiper = 19 mm THG = 1.6 moisTG = 3.3 moisSurf. BV = 17,52 km²


3. 2 Modélisation de l ’hydrosystème : 3. 2 Modélisation de l ’hydrosystème : GardéniaGardénia

0

2

4

6

8

10

01/1997 01/1998 01/1999 01/2000 01/2001

m3/s Débit simulé avec Gardénia

Débit mesuré aux Fontanilles

Coefficient deNash = 0.910






3.3 Scénarios climatiques proposés3.3 Scénarios climatiques proposés






3.3 Scénarios climatiques proposés3.3 Scénarios climatiques proposés

Modifications des chroniques (pluie et ETP) observées

L'évapotranspirationHypothèse H1 : + 5% ETP journalièreHypothèse H2 : +10% ETP journalière

La pluieInfluence des pluies hivernales :

Scénario 1A : +10 % sur les pluies de décembre à févrierScénario 1B : +20 % sur les pluies de décembre à février

Influence des pluies estivales : Scénario 2A : -5 % sur les pluies de juin à aoûtScénario 2B : -10 % sur les pluies de juin à aoûtScénario 2C : pas de pluies de juin à aoûtScénario 2D : pas de pluies de juin à octobre



3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles3.4 Résultats et interprétations3.4 Résultats et interprétations

3.4.1 Influence de l'ETP

0.01

0.1

1

10

100

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Débit (m3/s)

Simulation des débits sous l'hypothèse climatique H1

Simulation des débits sous l'hypothèse climatique H2

Simulation des débits à partir des données de pluie et d'ETP



3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles


3.4.2 Influence des précipitations hivernales

0.01

0.1

1

10

100

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Débit (m3/s)

Simulation des débits sous l'hypothèse climatique 1B

Simulation des débits sous l'hypothèse climatique 1A




3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles3.4 Résultats et interprétations3.4 Résultats et interprétations

3.4.3 Influence des pluies estivales

0.01

0.1

1

10

100

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Débit (m3/s)

Débits simulés sous l'hypothèse 2B

Débits simulés sous l'hypothèse 2A

Débits simulés sous l'hypothèse 2C

Débits simulés sous l'hypothèse 2D






3.2 Modélisation de l ’hydrosystème : Gardénia3.2 Modélisation de l ’hydrosystème : Gardénia






3. Sensibilité de la source karstique des Fontanilles


- Des pluies estivales qui ne contribuent pas à la recharge

- Système karstique : écoulements rapides et un système qui se recharge annuellement Peu sensible aux modifications climatiques considérées

- Possibilité d'un effet bénéfique sur la ressource



4. Conclusion

Évolution du climat en LRO : 1) un accroissement des précipitations en hiver,2) un durcissement des sécheresses estivales,3) pas de modification particulière des cumuls annuels pluviométriques.

Caractérisation du régime pluviométrique en Languedoc-Roussillon :- pas d'évolution du régime pluviométrique en LRO,- des tendances identifiées allant dans le sens des hypothèses proposées



Analyse de sensibilité de l'hydrosystème karstique des Fontanilles : - des écoulements rapides,- un système qui se recharge annuellement,

Faible susceptibilité apparente de l'hydrosystème

Valoriser ce type d'aquifère dans l'exploitation de la ressource en eau

Perspectives- Considérer d'autres aquifères karstiques pour confirmer la faible susceptibilité de ce type d'hydrosystème- Reproduire cette étude sur d'autres types d'aquifères (socle ou poreux)

4. Conclusion

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