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

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00

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00

0

No

mb

re d

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serv

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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

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t

020

4060

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0

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roug

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020

4060

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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

Merci de votre attention

Contact

jean-philippe.vidal@meteo.fr

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