impact du changement climatique en france sur la sécheresse et l’eau du sol

Impact du changement climatique en France sur la sécheresse et

l’eau du sol

Jean-Philippe Vidal1,2

Jean-Michel Soubeyroux1

1 Météo France, Direction de la Climatologie2 CNRM/GAME, CNRS et Météo France

SEC2008, Paris, 1-3 septembre 2008

Plan

Présentation du projet CLIMSEC

Réanalyse SAFRAN-ISBA-MODCOU

Caractérisation des sécheresses

Climatologie des sécheresses

Évolution sous changement climatique

Présentation du 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

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

Réanalyse SIM

Réanalyse atmosphérique sur la période 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 SIM

Réanalyse atmosphérique sur la période 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

• Température à 2m

Réanalyse SIM

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)

– Comparaison des humidités du sol• Isba-3L : bonne représentativité à l’échelle de la maille (8km)• Isba-U : comportement des sols argileux

Caractérisation des sécheresses

Définition(s)Déficit en eau dans une ou plusieurs parties du cycle hydrologique

Types de sécheresses– Physiques

– Socio-économiques : impact sur les activités humaines

Diversité de variables, indices, classifications…

• Météorologique Déficit pluviométrique

• Agricole– Géotechnique

Déficit en eau du sol

• Hydrologique Étiages

Caractérisation des sécheresses

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

Caractérisation des sécheresses

Étude prospective d’analyse des sécheresses

– 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

Climatologie des sécheresses

Indice de sécheresse basé sur analyse Safran uniquement Standardized Precipitation Index (SPI)

– Différentes échelles de temps : cumul sur n mois– Normalisé par rapport à la climatologie locale 1958-2007– Cohérence spatiale– Classification standard

Calcul du SPI sur chacun des 8602 mailles de la France– Échelles de temps : 3, 6, 12 et 24 mois– Déficit sur 12 mois représente au mieux les sécheresses agricoles

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

Climatologie des sécheresses : SPI-12

Pourcentage de la superficie de la France dans chacune des catégories de sécheresse

mild

dro

ught

020

4060

8010

0

mod

erat

e dr

ough

t

020

4060

80

seve

re d

roug

ht

020

4060

1960 1970 1980 1990 2000

010

2030

4050

extr

eme

drou

ght

Climatologie des sécheresses : SPI-12

Situation en septembre 1976 : sécheresse très intense sur la moitié nord de la France

extreme droughtsevere droughtmoderate droughtmild droughtmildly wetmoderately wetseverely wetextremely wet

Climatologie des sécheresses : SPI-12

Situation en octobre 1989 : déficit pluviométrique généralisé

extreme droughtsevere droughtmoderate droughtmild droughtmildly wetmoderately wetseverely wetextremely wet

Climatologie des sécheresses : SPI-12

Situation en décembre 2003 : sécheresse relativement modérée

extreme droughtsevere droughtmoderate droughtmild droughtmildly wetmoderately wetseverely wetextremely wet

Nécessité deprendre en compteles bilans d’eau etd’énergie à la surface

Évolution 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 1960-2000

Évolution des indices de sécheresse au cours du XXIe siècle

Évolution 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

Perspectives

1. Mise en œuvre d’indicateurs sur les autres parties du cycle hydrologique– Humidité du sol– Débits

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