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GICC 2012

REPONSE À L’APPEL À PROJET DE RECHERCHE

A. RÉCAPITULATIF DU PROJET

1. Titre du projet :

HYCCARE-Bourgogne(HYdrologie, Changement Climatique, Adaptation, Ressource en Eau en Bourgogne)

Mots-clés :

changement climatique modélisation hydrologie bassin versant territoire

ressource en eau gouvernance collectifs politiques « climat »

Thèmes de l'APR concernés :

Impact du changement climatique sur la ressource en eau, Vulnérabilités des territoires et pistes d’adaptation, Construction de collectifs autour de la question du climat comme bien commun, Émergence de politique publique « climat ».

2. Responsable/Coordinateur scientifique :TOUSSAINT Hélène, Chargée de mission

ALTERRE BOURGOGNE9 Boulevard Rembrandt 21000 – DIJONTe : 03.80.68.44.30 fax : 03.80.68.44.31

Email : [email protected]

Organismes et laboratoires impliqués dans le projet :

- UMR 6282 Biogéosciences (Équipes CRC (Centre de Recherches de Climatologie) et SEDS (Systèmes, Environnement et Dynamiques Sédimentaires)), CNRS / Université de Bourgogne ;

- UMR AgroécologieINRA / AgroSup-Dijon / Université de Bourgogne ;

- UR 718 LISTO-D(Laboratoire de recherche sur les innovations socio-techniques et organisationnelles en agriculture de Dijon), INRA / AgroSup-Dijon ;

HYCCARE Bourgogne - Réponse à l’APR GICC 2012 – page 1/24

- UMR CESAER(Centre d'Economie et Sociologie Appliquées à l'Agriculture et aux Espaces Ruraux), INRA / AgroSup-Dijon ;

- BRGMService des Actions Régionales, Service Géologique Régional Bourgogne Franche-Comté (27 rue Louis de Broglie, 21000 Dijon) et Service Eau (3 avenue Claude Guillemin, BP36009, 45060 Orléans cedex 2).

Organismes gestionnaires des crédits :

- Alterre Bourgogne- INRA - Université de Bourgogne- BRGM- CNRS

Coût prévisionnel total : 346 348 euros

Montant de l’aide demandée : 227 088 euros

Cofinancements assurés et prévus (TTC) :

Cofinancements assurés : - ADEME Bourgogne.....50 000 euros- AERMC.......................30 000 euros- AESN..........................20 000 euros

TOTAL...................................100 000 euros

Durée : 36 mois


B. RÉSUMÉ DU PROJET DE RECHERCHE ET RÉSULTATS ATTENDUS EN TERMES DE GESTION

ENVIRONNEMENTALE

Face au changement climatique, les politiques publiques se doivent de mettre en œuvre des stratégies d’adaptation. Cela implique que les effets du changement climatique soient clairement identifiés à l'échelle des territoires. Or, en l'état actuel, les données locales sont trop peu nombreuses ou pas toujours accessibles pour les décideurs. Une démarche d’action suppose de mieux caractériser localement les impacts du changement climatique et de développer des synergies entre chercheurs et acteurs du territoire pour préparer la décision publique.Le projet s’articule autour de deux axes :

- l’un, sur la construction de connaissances relatives aux impacts du changement climatique sur la ressource en eau d’une dizaine de bassins versants et sur les vulnérabilités qui en découlent. Des simulations climatiques, effectuées avec un Modèle de Climat Régional (MCR) à de hautes résolutions spatiales, seront effectuées sur le XXIe siècle. Leurs sorties serviront de données d'entrées pour des simulations hydrologiques. Les résultats attendus sont une meilleure connaissance des évolutions probables de l’aléa climatique, et une estimation de la sensibilité des bassins versants au travers de l’évolution de la capacité de la ressource à se régénérer. L’échelle spatio-temporelle fine de ces résultats contribuera à rendre lisible le risque pour les acteurs du territoire. Des échanges à différentes phases de ces travaux entre chercheurs et parties prenantes (institutionnels et gestionnaires de la ressource) permettront de sélectionner les critères de simulations en fonction des attentes et des besoins et de favoriser l’appropriation des résultats.

- l’autre, sur le jeu des acteurs qui se construit autour des modes d’adaptation et de gestion de la ressource. L’analyse des dynamiques collectives autour des vulnérabilités et des pistes d’adaptation permettra de discerner où sont les leviers pour qu’émerge une politique publique autour des questions du changement climatique et de ses impacts.

Le projet est porté par un collectif de chercheurs et de partenaires préoccupés par la gestion de l’eau, réuni par Alterre Bourgogne. Agence de l'environnement et du développement soutenable, Alterre joue un rôle reconnu de plateforme d’échanges et de concertation autour des questions de l’environnement pour assurer une de ses missions, « favoriser le passage à l’action ». Ce projet fait suite à des premiers travaux sur «l’impact du changement climatique sur la ressource en eau en Bourgogne», menés en 2009 par une partie de ce même collectif de chercheurs. Ces premiers travaux ont permis d'étudier l'impact de l'année 2003 sur les réserves hydriques des sols, mais n'intégraient ni des simulations sur des décennies futures ni les échanges avec les nappes souterraines.Les modes de construction de l’interdisciplinarité entre chercheurs et du partenariat entre chercheurs et acteurs seront analysés pour dégager les conditions d’une concertation réussie : à partir de cet exemple de co-construction d’une question climatique concernant la gestion de la ressource en eau, comment peut s’organiser un territoire (région administrative, bassin versant...) pour mettre en place une politique d’adaptation qui réponde au mieux aux enjeux locaux ?L’originalité de ce projet réside tant par le mode de concertation au fil des travaux que par le rapprochement des échelles spatio-temporelle et décisionnelle.


C. DESCRIPTIF DU PROJET

1. Montant de l’aide (TTC) demandée au programme GICC Coût total du projet

Coût total Financement GICC demandé

Personnel 174 548 € 114 445 €

Fonctionnement 33 500 € 21 965 €

Equipement 18 000 € 11 802 €

Prestations 107 800 € 70 680 €

Autres charges / missions 12 500 € 8 196 €

TOTAL 346 348 € 227 088 €

Détail des postes par partenaire

Partenaires Alterre Bourgogne

UMR Bio-géosciences

UMR Agro-écologie UR LISTO-D UMR

CESAER BRGM Coût total

Personnel 72 960 € 81 088 € - € 20 500 € - € - € 174 548 €

Fonctionnement - € 17 500 € 9 500 € 3 500 € 3 000 € - € 33 500 €

Equipement - € 18 000 € - € - € - € - € 18 000 €

Prestations 20 000 € - € 12 000 € 2 000 € - € 73 800 € 107 800 €

Autres charges / missions 10 500 € - € - € - € 2 000 € - € 12 500 €

TOTAL 103 460 € 116 588 € 21 500 € 26 000 € 5 000 € 73 800 € 346 348 €

Financement propre* 4 500 € 14 760 € 19 260 €

Co-financements ADEME et Ag. Eau** 10 000 € 50 000 € 10 000 € 10 000 € 20 000 € 100 000 €

Financement GICC demandé 93 460 € 66 588 € 7 000 € 16 000 € 5 000 € 39 040 € 227 088 €

* Dans ce budget ne sont présentés que les coûts des chercheurs hors salaires d’Etat.** Répartition à confirmer

2. Cofinancements et attentes des financeurs ADEME = 50 000 euros sur les 3 ans : Dans le cadre de son réseau de chefs de projets des PCET (Plan Climat Énergie Territoriaux), l’ADEME souhaite aider les acteurs de terrain à construire la stratégie adaptation de leur plan. Elle s’est engagée aux côtés d’Alterre Bourgogne sur un projet relatif à l’adaptation au changement climatique (2010-2012). L’engagement envisagé dans ce projet de recherche témoigne de son besoin d’identifier les leviers nécessaires aux territoires pour que se décline le volet adaptation des PCET (axe 2). Il témoigne aussi de l’intérêt qu’il porte à ce collectif de chercheurs et à la démarche partenariale engagée.Les agences de l’eau Seine Normandie et Rhône Méditerranée Corse = 50 000 euros sur les 3 ans : (Agence de l’eau Loire Bretagne : en attente de réponse sur son engagement). Alors qu’elles élaborent leur 10ème programme, les agences souhaitent y inclure la nécessaire prise en compte des changements climatiques dans leur politique de bassin. L’échelle locale de ce projet vient en complément à leurs propres travaux, tant sur la connaissance des impacts que sur l’analyse des solutions (pistes d’adaptation). Elles portent un intérêt tout particulier aux phases de concertation de ce projet, et aux travaux de recherche de l’axe 2.


BRGM = 14 760 € (20% de ses coûts) : Le BRGM participe aux travaux coordonnés par Alterre, depuis 2010. Impliqué dans les travaux de modélisation, il contribue financièrement à l’analyse des résultats obtenus dans un but de recherche et d’amélioration de leurs outils.Université de Bourgogne, INRA, CNRS : Les équipes de recherche publique impliquées sur le projet contribuent naturellement au co-financement de l’action dans le cadre de leurs travaux de recherche financés sur salaire d’Etat et utilisant des moyens lourds de calcul numérique (CCUB) et de stockage de données développés et financés par leurs laboratoires et l'université de Bourgogne.

3. Justifications du projet de recherche

Position par rapport aux termes de l’appel à propositions

Le projet présenté correspond autant que possible aux attentes portées par l’appel à proposition. Tout d’abord, le projet va :

- produire de nouvelles connaissances en ce qui concerne l’identification et l’ampleur des impacts du changement climatique à l’échelle des têtes de bassins versants de Bourgogne, échelle suffisamment fine pour que les résultats puissent être pris en compte par les décideurs,

- apporter différents outils d’aide à la décision (informations géographiques, indices…) scientifiquement fondés pour répondre aux interrogations des décideurs,

- décrypter les fonctionnements des collectifs et la construction des politiques de gestion de l’eau afin de faciliter l’intégration des politiques d’adaptation.

Le projet est multidisciplinaire et associe étroitement à toutes les étapes du travail des chercheurs, des décideurs, des gestionnaires de terrain, des institutionnels, créant un véritable cadre de collaboration et de co-construction coordonné par l’agence régionale de l’environnement et du développement soutenable, Alterre Bourgogne, dont le rôle est de se positionner en tant que plateforme de dialogue.Le projet est innovant à la fois dans l’échelle à laquelle le sujet est traité et dans son approche : la prise en compte des attentes et besoins des parties prenantes dès l’amont du programme de recherche, la désagrégation climatique à une échelle spatio-temporelle adaptée à la prise de décision et l’approche sociologique de la construction des collectifs et des politiques sont autant d’approches inédites sur le sujet des ressources en eau.Enfin, le transfert des résultats vers les parties prenantes et acteurs du territoire fait partie intégrante du projet, et ce à plusieurs niveaux : lors des comités de pilotage transversaux, lors des restitutions des travaux et des réunions de concertation, et lors du séminaire régional de restitution de la fin du projet.

Situation actuelle du sujet :

Une question climatique entre local et globalLes politiques publiques ont besoin d'outils performants d'aide à la décision pour développer des stratégies d’adaptation au changement climatique. Aux échelles fines, celles des territoires, les effets du changement climatique doivent être précisés et les échanges entre chercheurs et décideurs doivent être développés afin de définir les attendus et les besoins de production de données et d'informations. Une démarche d’action suppose de mieux caractériser, quantifier, localiser les impacts du changement climatique pour préparer la décision publique. Le projet propose de relever deux défis. Un premier défi tient à la construction de connaissances locales sur le changement climatique et de ses impacts sur la ressource en eau. Cela suppose un travail de simulations emboîtées effectuées par plusieurs communautés : climatologues, pédologues, hydrologues et géologues. La zone d'étude s'articule autour de la région Bourgogne. Le second défi est la descente d'échelle (downscaling) afin de préciser les vulnérabilités locales, variant selon les spécificités géographiques et socio-économiques des territoires. En qualifiant ces vulnérabilités,


s’ouvre un espace de débat sur les collectifs à réunir, le type d’actions à mettre en place et l’ajustement de politiques publiques.En Bourgogne, le changement climatique pose plusieurs questions vis-à-vis des ressources hydriques des différents territoires :

1) Il est probable, avec des températures plus élevées, que la longueur moyenne de la période de recharge des ressources en eau se rétracte au profit de celle de vidange . Mais ces périodes moyennes sont à préciser bassin par bassin. Cela se fera selon des trajectoires (concept relayant celui de scénario pour l'exercice 5 du GIEC (Moss et al., 2010)) et des échéances (2030-2050, 2050-2070, 2080-2100?) à déterminer en concertation avec les acteurs du territoire.

2) Il est également probable que l'intensité de la période de vidange soit accrue, ce ne serait-ce qu'en raison de la hausse de la température (évolution déjà observée (1961-2010) en Bourgogne : + de 1°C tandis que les précipitations de saison chaude sont restées stationnaires). Cette intensification se doit également d'être quantifiée, bassin par bassin, selon la trajectoire et l'échéance.

3) Les incertitudes prévalent concernant l'intensité de la recharge, qui dépend beaucoup de l'évolution des précipitations de saison froide. En Bourgogne, l'évolution observée du climat depuis 50 ans (1961-2010) atteste d'une légère augmentation des précipitations de saison froide, en particulier en automne. Celle-ci compense-t-elle le raccourcissement de la saison de recharge? Et si oui à quelle échéance cette compensation ne sera plus effective?

4) Les incertitudes prévalent également concernant la variabilité interannuelle des 3 points ci-dessus. Une variabilité climatique inter annuelle accrue, à savoir un aléa plus fort, à sensibilité égale, impacterait plus la vulnérabilité des territoires (à décliner bassin par bassin, selon la trajectoire et l'échéance).

D’une modélisation du climat et de ses impacts à la formulation des politiques publiquesEn 2008, Alterre, en partenariat avec les UMR 5210 CRC et UMR 5561 Biogéosciences (CNRS / université de Bourgogne), AgroSup Dijon, la Chambre d’agriculture de la Nièvre, et l’INRA, engage un premier travail de spatialisation du changement climatique et de ses effets sur la réserve utile des sols, et indirectement sur la ressource en eau à l’échelle de bassins versant. Ce partenariat a permis d’articuler plusieurs modèles. La construction d’un métamodèle a été menée de façon interdisciplinaire et a permis de «rendre lisible le risque » auprès des acteurs régionaux. Ce premier travail, limité à deux années écoulées (1991 et 2003), a permis de regrouper chercheurs et acteurs, de faire dialoguer des communautés scientifiques et leurs modèles respectifs, et ainsi de déterminer le champ des actions possibles sur un territoire donné : la Bourgogne. Il demande maintenant des projections pour les décennies à venir, avec des approfondissements méthodologiques sur la simulation des précipitations, sur le devenir des pluies efficaces dans les horizons profonds du sol et sur le fonctionnement des bassins versants. Aujourd’hui, nous envisageons une construction de connaissances interdisciplinaires élaborées autour du changement climatique. Cette construction à l'échelle de la région Bourgogne constitue des conditions favorables à un débat territorial intersectoriel pour en déduire des éléments de politiques publiques. Les échelles considérées (de la région aux petits bassins versants) devraient permettre aux acteurs du territoire d’appréhender l’aléa climatique, la sensibilité des milieux physiques et la vulnérabilité différentielle de territoires et de secteurs d’activités variés.

Étude bibliographique commentée

L'évaluation de l’aléa climatique et de la sensibilité de la ressource : l’échelle fine trop peu documentéeLes observations et les projections climatiques montrent, à l'échelle du globe, que les ressources en eau vont être significativement affectées par le changement climatique avec des répercussions sur les sociétés humaines et sur les écosystèmes (Bates et al., 2008). Pour la France, le changement climatique pourrait entraîner une diminution moyenne de la ressource disponible de 10 à 30% à


l’horizon 2050 (Milly et al., 2005). Il paraît donc indispensable d’anticiper ces changements, à travers des études d’impact les plus fiables possibles, pour mieux s’y adapter. L’échelle fine (quelques dizaines de km²), qui est pourtant la plus appropriée pour la mise en place de politiques d’adaptation reste trop peu documentée. Cette lacune est en grande partie liée à la complexité des processus associés aux précipitations. Les précipitations sont liées à des processus multi-scalaires. Leurs variations étaient, jusqu'à très récemment, associées à une forme de stationnarité hydro-météorologique. Le réchauffement remet en cause ce paradigme (Milly et al., 2008). Aux latitudes tempérées leur évolution pourrait se décliner saisonnièrement (modification des régimes) et spatialement (selon les états de surface – relief, occupation du sol – ou la géographie des territoires). Dans le même temps, la hausse des températures va générer une augmentation de l'évaporation et de l'évapotranspiration. Ces évolutions différenciées (saisonnièrement et spatialement) des entrées (précipitations) des sorties (évaporation) nécessitent une étude croisée en termes de ressource en eau de surface (ruissellement) et de ressource profonde (infiltration).Le lien entre modèles climatiques et hydrologiques a donc été une préoccupation forte ces dix dernières années en France et en Europe. Les travaux montrent en général que le débit moyen des cours d'eau diminue significativement (par exemple -11 % pour la Seine selon Ducharne (2010), notamment en raison d'étiages estivaux plus fréquents et plus prononcés (Etchevers et al., 2002 ; Sauquet et al., 2009 ; Beniston et al., 2011). Ces résultats sont confortés par l'étude de Stahl et al. (2010) qui montre que sur les 30 dernières années, si les débits moyens observés peuvent montrer des tendances à l'augmentation en Europe du Nord, les débits printaniers et estivaux sont en décroissance forte partout ailleurs en Europe.La plupart des travaux a consisté en une descente d'échelle statistique des Modèles de Circulation Générale (MCG) dont les résultats ont permis d'alimenter différents modèles hydrologiques (Boé et al., 2006 ; Déqué, 2007). En France, plusieurs études ont été conduites (souvent dans le cadre du programme GICC) sur les bassins du Rhône (GEWEX et GICC Rhône, Etchevers et al., 2002 ; Leblois, 2002), de la Seine (Rexhyss, Ducharne et al., 2009) ou de la Garonne (IMAGINE 2030, Sauquet, 2009). La multiplication des modèles hydrologiques est justifiée par la prise en compte des incertitudes liées aux modèles (6 modèles pour le programme Rexhyss et 2 pour le programme IMAGINE 2030 par exemple). Ces études montrent que les résultats des différents modèles convergent notamment pour la simulation des débits d'étiage. Cependant, elles restent encore impuissantes à fournir un outil d'aide à la décision permettant aux gestionnaires et aux acteurs de l'eau de prévoir et d'anticiper les tensions sur la ressource (Sauquet, 2009). Les raisons de cette inaptitude sont notamment la non prise en compte du contexte socio-économique et la résolution grossière de l'échelle spatiale.L'utilisation de Modèles de Climat Régionaux (MCR) pour alimenter les modèles hydrologiques n'a pas encore été réalisée à notre connaissance. Pourtant, la désagrégation dynamique du climat à l'échelle régionale reproduite par les MCR constitue depuis quelques années une approche privilégiée par de nombreux auteurs (Giorgi and Mearns, 1999 ; Christensen and Christensen, 2003 ; Pal et al., 2007 ; ...), pour quantifier les modifications projetées des composantes du cycle de l'eau (précipitations, évapotranspiration). Cette approche implique le développement de simulations avec des MCR qui permettent par emboîtement de domaines de résolution croissante de reproduire finement la variabilité climatique d'une région allant de quelques dizaines de milliers de km² à quelques km². L'une des équipes impliquée dans ce projet (équipe CRC, UMR Biogéosciences) a récemment réalisé d'importantes avancées (paramétrisation physique, emprise et résolution des domaines), dans des travaux (Castel et al. 2010 ; Crétat et al., 2012) visant à la descente d'échelle avec le MCR ARW/WRF (Skamarock et al., 2008), pour l'analyse des processus de la variabilité (Pohl et al., 2011 ; Xu et al., 2012) et pour l'étude des impacts du changement climatique sur les agro-systèmes en Bourgogne (Cuccia et al. 2010 ; Xu et al., 2012).Le changement climatique : une dimension collective difficile à construireDans le cas du changement climatique, la dimension collective ne va pas de soi (Petit, 2011). Tout d’abord, les effets du climat ressentis localement dépendent des activités humaines à une échelle globale ; localement les individus se trouvent reliés à un « autrui » absent (Giddens, 1994) et l’imputabilité de l’aléa est comme rendue impossible. Circonscrire des modes d’adaptation au niveau local s’avère délicat et complexe quand les arbitrages sur l’évolution des ressources en eau et surtout du climat se font dans les organisations internationales (Ostrom et al. ; 1999). Le climat s’avère


difficilement gérable selon des règles de propriété collective au contraire d’autres ressources naturelles (Ostrom et al. ; 1999). Enfin, les collectifs à réunir autour de la gestion du climat et de la ressource en eau peuvent être très étendus tant la diversité des personnes concernées est grande. Il s’agira de définir le périmètre de collectifs capables de prendre en charge une partie du problème. Ces collectifs seront relativement pionniers. Comparativement à d’autres situations de gestion de l’environnement, par exemple la biodiversité, les positions des différents acteurs ne sont pas encore constituées. D’un risque lointain (Perretti-Watel and Hammer, 2007) le climat devient une menace réelle. Ainsi, le risque climatique commence à faire débat au sein des secteurs professionnels mais l’expression de positions intersectorielles est encore balbutiante (Petit, 2011). Elle est rendue plus difficile par l’absence de données précises sur les effets du changement climatique. La capacité d’expertise sur le sujet est peu distribuée et repose sur un travail complexe de simulation à partir de modèles climatiques.

Références bibliographiques : Bates, B. C., Z. W. Kundzewicz, S. Wu et J. P. Palutikof, éd., (2008) Le changement climatique et l’eau, document technique publié par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, Secrétariat du GIEC, Genève, 236 p.Beniston, M., Stoffel, M., Hill, M., (2011) Impacts of climatic change on water and natural hazards in the Alps: Can current water governance cope with future challenges? Examples from the European "ACQWA" project. Environmental Science & Policy, 14(7), 734-743.Boe, J., Terray, L., Habets, F., Martin, E., (2006) A simple statistical-dynamical downscaling scheme based on weather types and conditional resampling. Journal of Geophysical Research, Atmospheres, 111(D23).Boltanski, L. and Thévenot, L., (1991) De la justification. Les économies de la grandeur. Gallimard, Paris.Castel T., Xu Y., Richard Y., Pohl B., Crétat J., Thévenin D. , Cuccia C., Bois B., Roucou P., (2010) Assessment of Dynamic Downscaling of the Continental East French Regional Climate at high-resolution using the ARW/WRF model, Association Internationale de Climatologie, 23, 107-112.Chevassus-au-Louis, B., (2007) L'analyse des risques. L'expert, le décideur et le citoyen. Editions Quae, Versailles.Christensen, J.H., Christensen, O.B., (2003) Climate modelling: Severe summertime flooding in Europe. Nature, 421(6925), 805-806.Crétat J, B Pohl, Y Richard & P Drobinski (2012) Uncertainties in simulating regional climate of Southern Africa: sensitivity to physical parameterizations using WRF. Climate Dynamics, 38, 613-634. doi:10.1007/s00382-011-1055-8Cuccia C., Richard Y., Bois B., Castel T. and Thevenin D., (2010) Climate change : impacts on Pinot noir phenology in Burgundy, Association Internationale de Climatologie, 23, 143-148.Deque, M., (2007) Frequency of precipitation and temperature extremes over France in an anthropogenic scenario: Model results and statistical correction according to observed values. Global and Planetary Change, 57(1-2), 16-26.Ducharne, A., (2010) Impact du changement climatique sur les ressources en eau et les extrêmes hydrologiques dans les bassins de la Seine et de la Somme (projet RExHySS). In: D. H. (Ed.), Evénements climatiques extrêmes; réduire les vulnérabilités des systèmes écologiques et sociaux (Ed. by D. H.). EDP Sciences, Paris.Ducharne, A., Habets, F., Déqué, M., Evaux, L., Hachour, A., Lepaillier, A., Lepelletier, T., Martin, E., Oudin, L., Pagé, C., Ribstein, P., Sauquet, E., Thiéry, D., Terray, L., Viennot, P., Boé, J., Bourqui, M., Crespi, O., Gascoin, S., Rieu, J., (2009) Impact du changement climatique sur les ressources en eau et les extrêmes hydrologiques dans les bassins de la Seine et la Somme (Ed. by P.G. Rapport fi nal du projet RExHySS), pp. 62.Etchevers, P., Golaz, C., Habets, F., Noilhan, J., (2002) Impact of a climate change on the Rhone river catchment hydrology. Journal of Geophysical Research, Atmospheres, 107(D16).GICC, 2012, Les nouveaux scénarios utilisés par le GIEC: Quelques clés pour comprendre, http://www.gip-ecofor.org/doc/drupal/gicc/Synthese_Scenarios_V2.pdfGiddens, A., (1994) Les conséquences de la modernité. L'Harmattan, Paris: 192 p.Giorgi, F., Mearns, L.O., (1999) Introduction to special section: Regional climate modeling revisited. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 104(D6), 6335-6352.Hawkins E., Sutton R., (2009) The potential to narrow uncertainty in regional Climate predictions. Bulletin of the American Meteorology Society, 1095-1107.Leblois, E., (2002) Evaluation of the possible impacts of climatic change by distributed models (Gewex-Rhone et Gicc-Rhone projects). Houille Blanche-Revue Internationale de l'Eau (8), 78-83.Milly P. C. D., J. Betancourt, M. Falkenmark, R. M. Hirsch, Z. W. Kundzewicz, D. P. Lettenmaer and R. J. Stouffer, (2008) Stationarity is dead: Whither water management?, Science, 319(5863), 573-574, doi:10.1126/science.1151915.Milly P. C. D., K. A. Dunne and A. V. Vecchia, (2005) Global pattern of trands in streamflow and water availability in changing climate, Nature, Vol. 438(17), 347-350, doi:10.1038/nature04312.Moss et al., (2010) The next generation of scenarios for climate change research and assessment, Nature, Vol. 463(11), 747-756, doi:10.1038/nature08823.


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Articulation avec les programmes régionaux, nationaux et européens

Le Plan National Adaptation au Changement Climatique souligne l’importance des nouveaux défis dans le domaine de l’eau : faire converger une offre qui va diminuer avec une demande qui « déjà par endroit n’est pas satisfaite » et qui risque d’augmenter du fait du réchauffement climatique. Dans ce cadre, le projet EXPLORE 2070 vise à estimer l’impact du changement climatique sur la ressource de grands aquifères, à une échéance suffisamment lointaine pour maximiser l'effet trajectoire et minimiser l’incertitude de la variabilité naturelle du climat (Hawkins and Sutton, 2009). EXPLORE 2070 permettra de poser des travaux de prospective sur les politiques de l’eau à anticiper. Les résultats nationaux, déclinés par grands bassins, constitueront un cadre pour notre projet qui se positionne à une échelle plus proche des acteurs de territoires, tant par le pas de temps (incluant les 20 ou 30 ans à venir) que par la spécificité des aquifères locaux. Un autre projet d’envergure, STRATEAU (porté par l’ambassade de l’eau, l’Office International de l’Eau, l’Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques en collaboration avec les agences de l’eau) viendra alimenter nos travaux : les besoins potentiels en eau sont estimés localement alors que nous estimerons « l’offre » en ressource à la même échelle de temps, d’espace et de gouvernance. Les études de volumes prélevables réalisées récemment par l’AERMC viendront enrichir ces estimations de vulnérabilité par bassin versant et par commune.

Autres projets ou collaborations conduits par les proposants sur le même sujet

Nicolas Le Moine (UMR Sisyphe), participant au présent projet en tant qu'expert pour les modèles hydrologiques, est actuellement impliqué dans le projet « R²D² 2050 (GICC 2010-2013), Risque, Ressource en eau et gestion Durable de la Durance en 2050 ».Les autres chercheurs impliqués dans ce projet mènent une recherche originale et ne portent pas d'autres sujets financés sur ces lignes. Toutefois, nous signalons des recherches sur des objets proches dans lesquels ils sont engagés en annexe 3.


http://www.springerlink.com/content/6131p35466640tn7/


4. Plan de recherche détaillé

Objectif général, question(s) traitée(s), résultats attendus et aspects innovants

L’objectif général du projet consiste à mettre à disposition des décideurs locaux les outils qui leur permettront de mieux prendre en compte le risque lié aux impacts du changement climatique sur la ressource en eau. L’élaboration de connaissances locales permettra de construire avec les différents acteurs de territoires des pistes d’adaptation. Pour atteindre cet objectif, plusieurs questions seront traitées. En amont du projet, les chercheurs rencontreront les décideurs et parties prenantes des territoires, afin d’échanger sur les attentes et les besoins de ces derniers en ce qui concerne les types d’outils qui faciliteraient la compréhension des enjeux. Puis, un important travail de modélisations emboîtées sera réalisé par les équipes de chercheurs. La modélisation de l’aléa climatique à différents horizons ou échéances (2030-2050, 2050-2070, ...) alimentera la modélisation hydrologique : sensibilité d'environ 10 bassins versants type en Bourgogne. Les cartes et données ainsi produites à une échelle spatio-temporelle proche de l’échelle de décision, seront les supports de débats pour identifier les vulnérabilités des territoires et les pistes d’adaptations possibles. Ces rendus et le dialogue préalable provoqué entre le monde de la recherche et les parties prenantes du territoire représentent une approche inédite qui doit permettre d’assurer l’appropriation des résultats du projet de recherche par les acteurs opérationnels.En parallèle, une analyse portera sur les jeux d’acteurs autour de la prise de décision. L’originalité tient à la manière dont les négociations s’engagent et à la façon dont des compromis sont trouvés entre acteurs. Ces compromis ont pour finalité la gestion des ressources en eau à moyen terme, dans une perspective de changement climatique, avec un aléa malgré tout incertain et différé. Cette analyse permettra d’identifier les points d’inflexion nécessaires aux politiques de l’eau pour prendre en compte les impacts locaux. L’articulation entre recherche scientifique / production de données climatiques et attentes et besoins des acteurs locaux / décryptage des freins et leviers, constitue une approche innovante et est le cœur du projet HYCCARE – Bourgogne.


AXE1 Impact Vulnérabilité Adaptation

AXE 2 Parties Prenantes Territoire

Sites et cas retenus : la Bourgogne, de nombreux acteurs de l’eau confrontés à des problématiques variées

En France, la plupart des travaux conduits sur l'impact du changement climatique sur la ressource en eau ont adopté une démarche de couplage climat/hydrologie à l’échelle de grands bassins versants comme la Seine (programme Rexhyss Seine/Somme, Ducharne et al., 2011), la Garonne (Sauquet et al., 2009) ou le Rhône (Etchever et al., 2002). Si ces approches ont effectivement permis de grandes avancées dans la connaissance des impacts du changement climatique sur l'hydrologie des cours d'eau à large échelle, elles ne permettent pas d'apporter des réponses claires et adaptées aux gestionnaires locaux de la ressource. La Bourgogne, dont la surface couvre les « têtes de bassins » des trois plus grands bassins hydrographiques français (Rhône, Loire, Seine), est caractérisée par l'absence de grands systèmes aquifères en raison des caractéristiques géologiques très variées du territoire. Les nappes d'eau souterraines sont fragmentées et la ressource en eau, nécessairement localisée, est contrôlée par des fonctionnements hydrogéologiques très différents d’un endroit à l’autre. C'est pourquoi nous faisons le choix d’une approche régionale (au sens administratif du terme), combinant la simulation des variables climatiques à une résolution spatiale fine (axe 1, tâche a) avec des modèles hydrologiques simulant les débits à l’échelle des bassins versants de taille moyenne (50-200 km2). Cette approche correspond en outre à l’échelle d’aménagement du territoire et est complètement compatible avec les contraintes de la gestion de l’eau en Bourgogne. La sélection d'environ 10 bassins versants sera faite en concertation avec les parties prenantes. L’extrapolation des travaux de recherche à l’ensemble de la région sera assurée pour les impacts sur les ressources en eau. Les travaux de géographie sociale dégageront des enseignements quant aux conditions de construction des accords pouvant faciliter la reproductibilité d’une telle démarche.

Un calendrier rythmé par des phases de concertation

Dans ce projet, une place importante est faite aux échanges avec les parties prenantes tout au long des travaux de recherche. La définition du périmètre des acteurs et des collectifs à engager (actuellement pressenti avec les institutionnels et gestionnaires de la ressource) constituera un préalable. De nombreuses étapes de rencontres, entre chercheurs, entre acteurs, et aussi entre chercheurs et acteurs sont prévues. Le calendrier ci-dessous résume les grandes étapes des axes 1 et 2 et des phases de concertation avec les parties prenantes.


Programme de travail : hypothèses, méthodes, outils et protocoles envisagés, calendrier prévisionnel

Axe 1 : Aléa climatique et impact sur la ressource en eau La capacité de régénération des ressources est interrogée par l’évolution du climat. En effet, les années hydrologiques associent une période de recharge (saison froide) et une période de vidange (saison chaude). La ressource en eau dépend de la combinaison Intensité / Longueur des ces deux périodes. A ce titre la ressource (recharge/vidange) est soumise à la variabilité interannuelle du climat au travers des apports (précipitations) et de la demande (température, rayonnement). L'objectif de cet axe est de connaître et comprendre l'évolution de la disponibilité de la ressource en eau en Bourgogne pour les prochaines décennies. Pour cela, il s'agira de simuler l'évolution des variables climatiques (précipitations, températures, évapotranspiration) dans le cadre de deux trajectoires de climat en utilisant un MCR, en l'occurrence ARW/WRF (http://www.wrf-model.org) qui est implanté aux Centres de Calcul de l'université de Bourgogne (CCUB) et de Haute-Normandie (CRIHAN). Les sorties de ce modèle seront ensuite utilisées pour simuler le niveau des nappes d'eau souterraine et le débit des cours d'eau à l'aide de modèles hydrologiques non-distribués GR4J (Cemagref, Perrin et al., 2003) et Gardenia (BRGM, Thiéry, 2003). La figure 1 présente les principales étapes de cette démarche globale. Avant le démarrage des travaux de simulation, une réunion sera organisée entre chercheurs et parties prenantes pour établir le dialogue sur les attendus, les besoins et la construction de connaissances. Cette concertation en amont contribuera à sélectionner les critères pertinents pour les acteurs du territoire.

a) Connaissance de l’aléa climatique : l’évolution du climat et les scénarios climatiques

Anticiper les effets du réchauffement sur la ressource en eau, à l'échelle de la Bourgogne, nécessite de produire des champs de précipitations réalistes. Pour cela nous proposons :1) de produire au pas de temps journalier des précipitations à une maille comprise entre 8km et 3km2) de réduire les biais et les incertitudes sur les quantités précipitées par l'implémentation d'une méthode de post-correction spatio-temporelle (basée sur les récents résultats de Marteau et al. – en cours de rédaction). Les grandes étapes de la démarche globale, présentées en fig.1, permettront d'estimer la ressource en eau pour 2 trajectoires de climat (Moss et al. 2010) qui seront retenues dans le cinquième rapport du GIEC (publication prévue en 2013 – GICC 2012).

Partenaire référent = UMR Biogéosciences (équipe CRC), CNRS / Université de BourgogneCalendrier prévisionnel =janvier 2013 à juin 2014

Résultats (dont livrables) = données climatiques, cartes, publications


Fig 1 : Les 2 principales étapes de l’axe 1 « aléa climatique et impact sur la ressource en eau ». L'étape 1 sera conduite par le CRC (UMR 6282 Biogéosciences). L'étape 2 sera conduite par l'équipe SEDS (UMR 6282 Biogéosciences) et par le BRGM.

http://www.wrf-model.org/

b) Connaissance sur l’impact : évolution de la ressource en eau à l’échelle de bassins versants

Au niveau du fonctionnement hydrologique, le travail sera décomposé en deux temps : 1) l’amélioration d’un modèle de bilan hydrique spatialisé (Ubertosi et al., 2009 ; Lamy et al., 2009) tenant compte des spécificités précises du territoire (occupation du sol, pédologie, sensibilité au ruissellement) et permettant de simuler la distribution spatiale de la réserve utile et des pluies efficaces ; 2) la mise en place de la modélisation hydrologique qui simulera les débits à l’exutoire d'une dizaine de bassins versants représentatifs des différents contextes hydrogéologiques bourguignons. Dans cette phase, les modèles non-distribués GR4J (Cemagref, Perrin et al., 2003) et Gardenia (BRGM, Thiéry, 2003) seront utilisés. Ces modèles, éprouvés à méso-échelle, sont bien adaptés à la simulation des débits journaliers de cours d’eau à échelle moyenne. On disposera alors pour chaque contexte hydrogéologique d'un bassin versant de référence permettant d'évaluer précisément les impacts du changement climatique et la vulnérabilité de chacun de ces contextes. Une extension de ces résultats à l’ensemble du territoire sera cherchée par le biais des unités fonctionnelles, petites entités indépendantes et autonomes sur le plan hydrogéologique, des cartes de recharge, et des différents indicateurs développés récemment par le BRGM (cf. annexe 2 : modèle IDPR).

Partenaire référent = UMR Biogéosciences (équipe SEDS), CNRS/Université de BourgognePartenaires associés = BRGM, DREAL, AERMC, AELB, AESN, ONEMA, ...

Calendrier prévisionnel =janvier 2013 à décembre 2013Résultats (dont livrables) =cartes, rapports, publication

c) Connaissance sur l'impact: évolution de la réserve utile des sols

Les paramètres gérant le ruissellement, le prélèvement par la végétation, le taux de remplissage de la réserve utile des sols et le transfert dans les sols non saturés / saturés sont connus. Les bilans hydriques peuvent ainsi être mis en équation. Suite à la modélisation de l’évolution de la ressource en eau à l’échelle de bassin versant un focus à une échelle plus fine sera réalisée sur la base d’une étude bibliographique, des sorties du modèle climatique régional (précipitations et évapotranspiration), de l'IDPR (BRGM, voir annexe 2) et de la base de données spatialisée sur les sols bourguignons (IGCS/stb). Les résultats attendus permettront d’estimer quel terme du bilan hydrique sera impacté par les changements climatiques et dans quelle mesure, conduisant à une cartographie haute résolution de la vulnérabilité des territoires vis à vis de la réserve utile des sols. Ces résultats serviront de base à des études prospective sur l'adaptation des activités agricoles, sylvicoles et viticoles.

Partenaire référent = UMR agroécologie, INRA / AgroSup / Université de BourgognePartenaire associé = chambre d’agriculture (58) pédologue

Calendrier prévisionnel =janvier 2013 à décembre 2013Résultats (dont livrables) = rapports M1

d) Co-construction de l’axe 1

L’articulation des modèles climatiques et hydrologiques constitue un vrai travail exploratoire pour produire de nouvelles connaissances. C’est un champ de recherche original en tant que tel, aussi bien pour chacune des disciplines que pour cette construction interdisciplinaire. Associer intimement la consultation avec les parties prenantes (axe 2) aux différentes phases de travail permettra de déterminer les échelles de la désagrégation climatique d'une part et de sélectionner les bassins versants d'autre part. C’est une construction innovante en soi. L'articulation de la démarche avec les enquêtes auprès des acteurs (axe 2) ouvre des perspectives prometteuses de transfert pour l’évaluation des impacts du climat futur sur les ressources en eau et la définition d’indicateurs de vulnérabilité opérationnels.


Interface entre axe 1 et axe 2 : organiser la concertation autour des questions de vulnérabilité et d’adaptationAu-delà de la concertation avec les parties prenantes en amont du projet, les acteurs institutionnels et les acteurs de la gestion de la ressource en eau seront invités à suivre les travaux de recherche à plusieurs étapes clés du projet. Le travail sur les vulnérabilités et les pistes d’adaptation sera mené sur la base de cette concertation :1/ Les résultats des simulations seront analysés au regard des études de volumes prélevables (EVP) actuellement réalisées par l’AERMC ainsi que les résultats du projet STRATEAU. Cette comparaison (ou extrapolation) entre besoins potentiels et offre potentielle permettra d’identifier des critères socio-économiques de vulnérabilité sur quelques bassins versants. 2/ Ces éléments seront soumis à l’expertise des parties prenantes pour préciser les conditions climatiques et saisonnières qui pourraient aboutir à des tensions entre les usages. Des travaux de groupe seront engagés avec les partenaires dans une vision prospective. Cette phase de l’étude, intermédiaire entre axe 1 et axe 2, a pour objet de préciser les vulnérabilités des territoires et de hiérarchiser les pistes d’adaptation telles qu’elles seront exprimées par les acteurs.

Partenaire référent = Alterre BourgognePartenaires associés = AERMC, AESN, AELB, ONEMA, DREAL

Calendrier prévisionnel =septembre 2013 à mars 2014Résultats (dont livrables) = rapports, comptes-rendus

Axe 2 : un projet de territoire associant les parties prenantes dans une perspective de recherche et d’innovationQuels changements de pratiques faudrait-il anticiper ? Quelle organisation locale cela suppose, avec quelles inflexions sur la gouvernance ? Quelles compétences pourraient s’avérer nécessaires à l’avenir ? Cet axe, interdépendant du précédent et mené en parallèle à l’axe 1, analysera la façon dont les acteurs d’un même territoire s’organisent et organisent leurs réponses en matière d’adaptation. Cet objet de recherche devra permettre de mettre en évidence les freins et les leviers existants autour de la gestion de l’eau comme bien commun, et d’envisager les conditions pour que le climat se construise aussi comme un bien commun sur un territoire.

a) Analyser la construction de collectifs autour des questions du changement climatique et des pistes d’adaptation

L’idée de cet axe est d’aborder la dimension collective du changement climatique et de son impact sur la ressource en eau. L’action collective face au changement climatique se heurte à trois types de difficultés : (1) réunir des collectifs capables de prendre en charge cette question ; (2) permettre une appropriation du risque climatique et d’envisager les conséquences sur les activités ; (3) élaborer des actions et prendre des décisions dans une situation incertaine et à une échelle territoriale. Le changement climatique et ses effets sur la ressource en eau disponible affecte des domaines d’activités variés : l’agriculture (culture, élevage, viticulture), la forêt, les espaces naturels, les collectivités pour l’alimentation en eau, l’équipement et les réseaux d’infrastructures, etc. Une première phase du travail sera de penser le périmètre de collectifs associant des représentants de différents secteurs, intéressés pour envisager la vulnérabilité de leurs activités aux aléas climatiques. Les connaissances produites dans l’axe 1 par la mise à disposition de cartes et de simulations d’évolution de la ressource en eau permettront de faire exister le risque pour les gestionnaires. Rendre visible le risque facilite son appropriation, les phases évaluation et appropriation étant préalables à l’organisation de la décision publique (Chevassus-au-Louis, 2007). Le risque rendu plus familier, des questionnements sur les impacts et les modes d’adaptation pourront émerger.Imaginer des formes d’adaptation est un troisième niveau et en même temps la qualification du risque fera surgir des concurrences d’usage des ressources entre différentes activités. Pourra alors s’engager une négociation territoriale sur des modalités d’adaptation. L’enjeu sera de dépasser les intérêts purement sectoriels pour faire émerger une problématique de « bien commun » c'est-à-dire ayant une visée d’intérêt général (Boltanski et Thévenot 1991) autour du changement climatique et


de ses impacts à l’échelle d’un territoire. Le savoir délivré par les chercheurs est malgré tout « imparfait » (Yearley, 2009) pour les décideurs puisqu’il renferme toujours une part d’incertitude, avec laquelle ils doivent se débrouiller. Ce qui veut dire que prendre des mesures d’adaptation suppose un processus de décision complexe où plusieurs scénarios doivent être explorés. La méthodologie suivra plusieurs étapes :

1/ Une phase d’enquête pour définir le périmètre social et territorial du collectif à réunir. Une réflexion préalable sera menée pour définir le périmètre territorial pertinent : un bassin versant ou le territoire d’une collectivité et l’articulation à prévoir avec le niveau régional. Le travail se déroulera sur deux ou trois territoires tests dont on pourra tirer des enseignements. Les enquêtes permettront de qualifier les différents intérêts sectoriels.2/ Une phase de travail de groupe avec l’appui d’un cabinet apportant son savoir –faire de médiation territoriale et capable d’engager le collectif dans une démarche d’action et de changement ; le travail de groupe portera notamment sur l’identification des formes de vulnérabilité définie comme « la sensibilité à des éléments perturbateurs ». Selon le type d’activité, les capacités d’organisation, la vulnérabilité à un même aléa diffère d’un groupe d’acteurs à l’autre ;3/ Une analyse de la dynamique collective par l’observation de réunions permettra d’affiner l’application à d’autres territoires de la démarche testée.4/ Enfin, en dernière année du projet, on abordera l'émergence des questions climatiques dans les politiques publiques. L’analyse portera sur la spécificité des politiques de l’eau face aux vulnérabilités induites par les impacts du changement climatique. Comment les politiques de l’eau prennent-elles ou prendront-elles en compte les perturbations induites par le changement climatique ? Quelle place laissent-elles aux nouvelles formes de gestion de la ressource suggérées par les acteurs de l’eau ? Sont-elles cohérentes avec les pistes d’adaptation évoquées lors des enquêtes et travaux de groupe? Le changement climatique dans les politiques publiques doit-il être abordé de manière sectorielle ou territoriale, ou en associant les deux). Cette étude fera l’objet d’un mémoire Master 2 des politiques publiques, encadré par AgroSup Dijon.

Partenaires référents = UR 718 LISTO-DPartenaire associé = UMR CESAER, Université de Tours, Alterre Bourgogne

Calendrier prévisionnel = du 2ème semestre 2013 à fin 2014Résultats (dont livrables) = publications, mémoires de stage, restitution orale

b) Élaborer une charte de mise à disposition des données et des connaissances :

Si la production de données ne concerne dans un premier temps que le projet de recherche, il faut s'interroger sur le devenir de ces données. Un cahier des charges sera élaboré pour que in fine, un ensemble de données puissent être accessibles et utilisables par des tiers, en toute fiabilité. La production de connaissances s’inscrit dans le long terme, dans une logique d’observatoire. En cela, la collaboration avec GéoBourgogne est prometteuse. Ces données devront pouvoir s'intégrer ou être reprises dans un système répondant à la directive INSPIRE. Le système de mise à disposition des résultats doit utiliser des outils permettant d'y répondre :

- 1er outil : un catalogue de données avec des métadonnées décrivant les informations sur les données (couche d'information, méthode d'obtention la qualité et précision des données, préciser l'emprise géographique). Seront présentés les auteurs et le principe de mise à disposition avec éventuellement les contraintes juridiques.

- 2ème outil : un espace de données accessible pour les partenaires. Cet espace devra être dimensionné en fonction des besoins. Seuls les résultats devraient être déposés dans cet espace. La quantité produite n'est pas encore connue. Mais à partir de travaux antérieurs on peut s'attendre à un besoin avoisinant les 200 Go. Les données déposées devront respecter les règles d'interopérabilité. Elles devront pouvoir être réutilisées facilement par les outils et applicatifs des partenaires. Elles devront être dans des fichiers de format standard.

- 3ème outil : un serveur de données cartographiques. Il doit être organisé autour d'un système de gestion de base de données ayant une capacité à gérer les données spatiales. L'outil


permettra de présenter les données sous forme de cartes mais aussi de pouvoir intégrer l'information dans ses SIG sans forcément devoir télécharger les fichiers sources sur ses espaces.

Pour répondre à ces besoins il sera nécessaire de mettre en place une plateforme collaborative WEB-SIG. Différentes solutions peuvent être imaginées s'appuyant sur des applications fournies par des sociétés (Esri ArcGis server, DymMAP...) sur des solutions libres (GeoNode). Au sein d'AgroSup, Eduter Cnerta a de l'expérience et des compétences dans la gestion des données spatiales et leur diffusion par des services Internet. Cette entité accompagnera le projet pour affiner cette démarche mais aussi comme prestataire éventuel pour la mise en place du service. GéoBourgogne sera sollicité pour héberger les couches de cartes et les mettre à disposition du public.

Partenaires référents = AgroSup (géomatique)Partenaires associés = EDUTER – CNERTA, GéoBourgogne

Calendrier prévisionnel = mi-2013 à mi-2014Résultats (dont livrables) =cahier des charges, couches de cartes

c) Organisation d’un séminaire fin de travaux

Ces travaux de recherche feront l’objet d’un séminaire de clôture. Celui-ci laissera la place aux échanges avec les parties prenantes s’étant impliquées aux côtés des chercheurs, soit pour mettre en avant les enseignements qu’ils peuvent décliner sur leur territoire, soit pour mettre en évidence des conflits ou des vulnérabilités à anticiper. Le public sera large, puisque la construction du climat comme bien commun est un sujet qui s’adresse à tout acteur, au-delà du thème étudié de la gestion de l’eau.

Partenaire référent = Alterre BourgogneCalendrier prévisionnel =fin 2015

Résultats (dont livrables) =cartes, rapports, publication


Tableau récapitulatif des tâches et travaux de chaque partenaire engagé

Partenaire (partenaire

associé)

Etape Objectifs Moyens

Équipe CRCUMR Biogéosciences,CNRS / uB (Météo France)

Connaissance de l’aléa à l’échelle des territoires bourguignons

- Elaborer les jeux de données climatiques régionaux ;- Désagréger 2 trajectoires (RCP 2.6 & 8.5) simulées par le GCM/Arpege-Climat, ECHAM ou CCSM ;- Post-corriger et valider les champs de précipitation; Quantifier les incertitudes et les biais.

Simulations ARW/WRF

Moyens de calcul et de stockage: Centres de Calcul de l'Université de Bourgogne (CCUB) et de Haute-Normandie (CRIHAN)

équipe SEDSUMR Biogéosciences,CNRS / uB

et

BRGM

Estimation la sensibilité du milieu à l’aléa : connaissance de l’impact

Sélectionner 10 bassins versants (BV) pour leur représentativité : détermination des critères de choix

Estimer l’impact du CC sur la ressource en eau de ces BV

Elaborer les données à des fins d’extrapolation régionales

Simulations Gardenia, IDPR, GR4J

Modèle IDPR

UMR agroécologie,AgroSup-Dijon,

Prise en compte de critères relatifs au transfert de polluant dans les sols

Identifier les critères pédologiques relatifs au transfert de polluants dans le sol

encadrement de M1 et expertise scientifique

Alterre (AERMC AESN, ONEMA, DREAL ...)

estimation des vulnérabilités socio-économiques

Comparer l’offre potentielle (résultats des simulations) à la demande potentielle (STRATEAU, études de volumes prélevables)

Organisation des échanges, synthèse (Alterre)

Alterre

Collecte des expertises sur la vulnérabilité et les pistes d’adaptation

Estimer les vulnérabilités potentielles et les pistes d’adaptation possibles

Organisation de journées de rencontres acteurs - chercheurs AlterreSéminaire de brain-storming

UR 718 LISTO-D, INRA

construction de collectifs autour des questions du CC et des pistes d’adaptation

Faire émerger les questions de vulnérabilité et d’adaptation

Analyse de la construction de collectifs autour des questions climatiques

Enquêtes (CDD 6 mois), réunions de concertation

Séminaire de brain-storming(consultant)

UMR CESAER,INRA(Université Tours, (autres contacts à confirmer)

Emergence des questions climatiques dans les politiques publiques : analyse des politiques de l’eau

Analyser la prise en compte des vulnérabilités et des pistes d’adaptation par les politiques de l’eau.

Encadrement d’un stagiaire M2

AgroSup – géomatique (EDUTER GéoBourgogne)

Rédaction d’un cahier des charges de mise à disposition des données

Organisation des données pour le transfert de chercheur à chercheur

Sélection des données vulgarisables et élaboration d’un cahier des charges

Prestation EDUTER

Alterre

Organiser la concertation scientifique et la prise en compte des attentes

Mise à disposition des travaux

Organisation de rencontres et d’un séminaire final.

Favoriser le passage d’informations, de données,Faire émerger les questions des acteurs aux chercheurs

Porter à connaissance les résultats pour favoriser le passage à l’action des territoires

Communication sur les résultats des travaux (cartes, pistes adaptation…)

Temps d’échanges entre parties prenantes et chercheurs.

Plateforme collaborative web « agora », page internet

Séminaire fin des travauxPublication de synthèse


5. Méthodologie ou ingénierie de projet envisagées

Conduite du projet, co-construction de la recherche, structures associées

Ce projet bénéficiera du savoir-faire d’Alterre en matière de conduite de projet, d’organisation événementielle et de mobilisation de partenaires multiples. Des habitudes de travail entre les chercheurs convoqués ont déjà été impulsées dans les travaux antérieurs coordonnés par Alterre (2008 – 2010). L’élargissement du collectif initial et l’ouverture à des partenaires hors champ de la recherche en est facilité. Alterre se positionne ainsi tout naturellement comme animateur de ce projet. Son rôle sera d’assurer un suivi dynamique des différentes phases du projet, d’assurer leur cohérence, de mettre du lien entre les parties prenantes etc. : rédaction de comptes-rendus, organisation des réunions, relances pour le respect des timings, suivi administratif constitueront les ingrédients de cette ingénierie. Elle s’appuiera sur deux lieux de concertation qui interagiront :

Un comité scientifique réunissant l’ensemble des chercheurs : il aura pour rôle de favoriser les échanges, établir des règles de décision, infléchir le projet au vu des difficultés rencontrées ou de résultats, d’ajuster les méthodes…. Le fonctionnement de ce comité est le garant d’une interdisciplinarité telle qu’elle a été vécue précédemment (travaux Alterre de 2008 – 2009)

Un comité de pilotage partenarial réunissant les chercheurs « pilotes », les partenaires techniques et financiers (ADEME, Agence de l’Eau, ONEMA, EPTB) et quelques acteurs de terrain motivés et experts : il aura pour rôle d’orchestrer l’articulation des différentes phases du projet, de décider des moments de rencontre avec les parties prenantes à provoquer, des attendus de ces rencontres. Ce comité est le garant du bon déroulement du projet et de l’atteinte des objectifs. Il pourra être élargi si besoin à d’autres acteurs institutionnels (DREAL, Conseil régional).

Avant le démarrage du projet, une réunion sera organisée entre chercheurs et parties prenantes pour établir le dialogue sur les attendus, les besoins et la construction de connaissances. Pour faciliter le suivi du projet, l’ensemble des documents de travail sera accessible en partage sur une plateforme collaborative, Agora, comme le pratique Alterre pour d’autres projets partenariaux. Une charte de droits d’accès à cette plateforme sera rédigée.

Travail en commun : techniques et méthodes, nouveaux métiers

A l’instar de la gestion du risque (évaluation scientifique et perception citoyenne), l’adaptation au changement climatique nécessite une double approche : la nécessité de délivrer des connaissances factuelles sur le changement climatique et de proposer des mesures de ses effets (figuré dans ce projet par l’axe 1), et le développement de la capacité à agir des acteurs en situation d’incertitude (axe 2). Aussi, les phases de concertation et les travaux de groupe auront cette double entrée : travailler à partir d’éléments objectivant les débats sur les représentations des effets du climat de demain et sur les différents intérêts sectoriels en jeu et la manière de les articuler à une échelle territoriale. Les travaux de groupe seront préparés par quelques enquêtes ou entretiens préalables. Un consultant sera choisi pour mener ces concertations avec des méthodes originales et participatives, tandis que les chercheurs présenteront les éléments émanant de leurs recherches. Les techniques seront choisies en fonction des objectifs recherchés, mais aussi de la taille et de la nature des groupes de travail : croiser les regards d’experts, faciliter les échanges, se mettre en situation de prospective ou de brainstorming, travailler sur des images ou des représentations collectives, etc. L’objectif des rencontres en groupe sera étudié par le comité de pilotage partenarial.

6. Expérience et moyens des équipes dans le domaine considéré Voir Tableau récapitulatif en Annexe 3


7. Valorisation envisagée : bases de données, résultats et produits attendus pour la gestion, transferts aux utilisateurs, généralisation…

- Les résultats des modélisations climatiques et hydrologiques seront mis à disposition sous forme d’une base de données et d’une plateforme Web SIG (voir Axe 2 b) ;

- Les chercheurs valoriseront leurs résultats sous forme de publications scientifiques ;- Les résultats les plus pertinents pour les parties prenantes et acteurs du territoire seront mis

à disposition sous forme d’information cartographique (cartes et couches SIG de cartes) ;- Les différentes phases de concertations et les comités de pilotage permettront aux parties

prenantes de suivre les travaux et de s’approprier les problématiques et résultats, et aux partenaires d’apporter un appui à la décision et de mettre à disposition des ressources réflexives pour l’action ;

- Plus largement, Alterre Bourgogne et les partenaires financeurs du projet veilleront à ce que les résultats du projet soient largement diffusés, notamment via la rédaction d’un numéro de « Repères » (publication d’Alterre) consacré à cette thématique ;

- Un séminaire de fin de projet sera l’occasion de rassembler largement les acteurs du territoire, parties prenantes, gestionnaires des ressources hydriques, chercheurs et institutionnels pour présenter et diffuser au maximum les résultats du projet.


ANNEXE 1 - PUBLICATIONS DES ÉQUIPES DANS LE

DOMAINE CONSIDÉRÉ

Alterre : Repères n°53 "impacts du changement climatique sur les ressources en eau" (2008 -2009), puis "changement climatique en Bourgogne : analyse des impacts et des pistes d'adaptation"(2011) mémoire de fin d’études AgroParisTech, Anne-Cerise Tissot.Amiotte Suchet, P., Linglois, N., Chauvin, C., Genin, B., Andreux, F., (2007) Influence du changement d'occupation des sols sur la composition chimique des eaux de surface dans le Bas-Morvan granitique. In: La Forêt Morvandelle - actualité des recherches, Hors Série 3. Bourgogne Nature.Amiotte-suchet, P., Linglois, N., Léveque, J., Andreux, F., (2007) 13C composition of dissolved organic carbon in upland forested catchments of the Morvan Mountains (France): Influence of coniferous and deciduous vegetation. Journal of Hydrology, 335(3-4), 354-363.Castel T., Xu Y., Richard Y., Pohl B., Crétat J., Thévenin D. , Cuccia C., Bois B., Roucou P., (2010) Assessment of Dynamic Downscaling of the Continental East French Regional Climate at high-resolution using the ARW/WRF model, Association Internationale de Climatologie, 23, 107-112.Crétat J., Macron C., Pohl B., Richard Y., (2011) Quantifying internal variability in a regional climate model: a case study for Southern Africa. Climate Dynamics, 37,1335–1356. DOI 10.1007/s00382-011-1021-5 Crétat J., Pohl B., Richard Y., Drobinski P., (2012) Uncertainties in simulating regional climate of Southern Africa: sensitivity to physical parameterizations using WRF. Climate Dynamics, 38, 613-634. DOI 10.1007/s00382-011-1055-8. –Cuccia C., Richard Y., Bois B., Castel T. and Thevenin D., (2010) Climate change : impacts on Pinot noir phenology in Burgundy, Association Internationale de Climatologie, 23, 143-148.Gauthier, A., Amiotte-Suchet, P., Nelson, P.N., Leveque, J., Zeller, B., Henault, C., (2010) Dynamics of the water extractable organic carbon pool during mineralisation in soils from a Douglas fir plantation and an oak-beech forest-an incubation experiment. Plant and Soil, 330(1-2), 465-479.Lamy, C., Amiotte-Suchet, P., Castel, T., Richard, Y., Ubertosi, M., Vautier, A., Curmi, P., Toussaint, H., (2009) Sensibilité de la réserve en eau des sols de Bourgogne pour une année climatique (2003) représentative du climat futur. In: Actes des 34ème journées du Groupe Francophone d'Humidimétrie et des TraNsferts en Milieux Poreux, Aix-en-Provence, pp. 1-10.Le Moine, N., V. Andréassian, and T. Mathevet (2008) Confronting surface- and groundwater balances on the La Rochefoucauld-Touvre karstic system (Charente, France), Water Resour. Res., 44, W03403, doi:10.1029/2007WR005984.Le Moine, N., V. Andréassian, C. Perrin, and C. Michel (2007) How can rainfall-runoff models handle intercatchment groundwater flows? Theoretical study based on 1040 French catchments, Water Resour. Res., 43, W06428, doi:10.1029/2006WR005608Louvet S., Richard Y., Fontaine B., (2005) Changements d'échelles et sorties climatiques régionalisées. Environnement, Risques & Santé, 4, 95-100.Oudin, L., V. Andréassian, C. Perrin, C. Michel, and N. Le Moine (2008) Spatial proximity, physical similarity, regression and ungaged catchments: A comparison of regionalization approaches based on 913 French catchments, Water Resour. Res., 44, W03413, doi:03410.01029/2007WR006240Perrin C., V. Andréassian, C. Rojas Serna, T. Mathevet, and N. Le Moine (2008) Discrete parameterization of hydrological models: Evaluating the use of parameter sets libraries over 900 catchments, Water Resour. Res., 44, W08447, doi:10.1029/2007WR006579Petit S. (2011) Le temps de demain. Un collectif engagé autour du changement climatique et de ses impacts. Terrains et Travaux, (18): 103-120.


Pushpalatha, R., C. Perrin, N. Le Moine, and V. Andréassian (in press) A review of efficiency criteria suitable for evaluating low-flow simulations, J. Hydrol., doi:10.1016/j.jhydrol.2011.11.055. Pushpalatha, R., C. Perrin, N. Le Moine, T. Mathevet, and V. Andréassian (2011) A downward structural sensitivity analysis of hydrological models to improve low-flow simulation, J. Hydrol., 411 (1-2), pp.66-76, doi:10.1016/j.jhydrol.2011.09.034.Richard Y., Camberlin P., (2005) Le changement climatique contemporain : développement d'un champ d'étude à l'interface Climat & Sociétés. Actes des journées Climat et Sociétés de Dijon, 21-32. Richard Y., Zhao Y, Camberlin P, (2005) Précipitations en Afrique du Sud: changements climatiques simulés par le modèle de circulation générale ARPEGE/OPA et par désagrégation régionale. Sécheresse, 16(2), 97-106.Roucou P., Castel T., Vigaud N., Fontaine B., Richard Y., Camberlin P. et Bois B., (2009)Régionaliser le climat pour en évaluer les impacts : l'apport des modèles numériques. Revue annuelle de la recherche, Université de Bourgogne, 122-128.Ubertosi M., A. Vautier, P. Curmi, C. Lamy, H. Toussaint, T. Castel, Y. Richard, P. Amiotte-Suchet, (2009) Évaluation de la réserve en eau à l'échelle des pédopaysages de Bourgogne. 33èmes journées scientifiques GFHN : Teneur en eau et transferts en milieux poreux : mesures et statistiques à l’échelle stationnelle, Aix en Provence, 25 – 26 novembre 2009.Xu Y., Castel T., Richard Y., Cuccia C., and Bois B., (2012) Burgundy regional climate change and its potential impact on grapevines, Climate Dynamics, published on line, doi : 10.1007/s00382-011-1284- xZhao Y, Camberlin P, Richard Y., (2005) Validation of coupled GCM and projection of summer rainfall change over South Africa, using a statistical downscaling method. Climate Research, 28, 109-122.





ANNEXE 2 – DETAIL DU TRAVAIL REALISE PAR LE BRGM

Le logiciel GARDENIA du BRGM modélise le fonctionnement des bassins versants. Un travail préalable de calage des paramètres est nécessaire avant de réaliser les bilans par site retenu. Le pas de temps de la modélisation est déterminé en fonction de la problématique étudiée (étiage, crue…) et de la superficie du bassin versant. Si l’on n’étudie pas spécifiquement les crues, un pas de temps journalier paraît approprié pour des bassins versants de quelques dizaines à quelques milliers de km². Afin d’obtenir un calage efficace, la période des données doit être suffisamment longue et couvrir plusieurs fois la durée de mémoire du système. Les impacts sont étudiés sur trois niveaux : impacts sur les débits, sur la piézométrie et sur les composantes du bilan hydrique. L’ensemble des résultats des modélisations globales seront comparés aux variations de la recharge estimée au moyen de la pluie efficace et de l’IDPR. L’analyse de ces résultats permettra de quantifier la variation de la ressource renouvelable disponible pour les différents scénarios au droit de ces différents bassins.

Le modèle IDPR est utilisé pour connaître la répartition des pluies efficaces sur le sol, entre infiltration et ruissellement. L'idée qui sous-tend cette approche est que l'organisation du réseau hydrographique est dépendante des formations géologiques qui le supportent. En effet, dans l'hypothèse d'un milieu parfaitement homogène où le substratum serait imperméable, seule la pente et la géomorphologie seraient guides de la mise en place des cours d'eau. A contrario, dans le milieu naturel, les structures géologiques et la composition lithologique du sous-sol ont une influence significative sur l'établissement des réseaux hydrographiques. La géométrie du réseau des rivières est donc un indicateur des propriétés des formations du sol et sous-sol. Un bassin formé de matériaux très perméables aura en général une densité de drainage faible car l’eau aura tendance à s’infiltrer, a l'inverse, un bassin formé de roches imperméables, comme des marnes ou des argiles, verra l’eau ruisseler et présentera une densité de drainage élevée. L'IDPR est un moyen de quantifier ce rôle en comparant un réseau théorique établi selon l'hypothèse d'un milieu homogène (Indice de Développement ID), au réseau naturel mis en place sous le contrôle d'un contexte géologique hétérogène (de Persistance des Réseaux PR). Les résultats obtenus par les simulations de l’IDPR permettront l’extension des résultats obtenus sur les quelques bassins versants étudiés à l’ensemble du territoire bourguignon.

Détail du calendrier de réalisation : A partir de la mise à disposition des données et des différents scénarios définis, le projet se déroule chronologiquement suivant les tâches suivantes :

TâchesMois après mise à disposition des données

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Analyse climatologique et terrain

Vérification des données transmises (ETP, pompages, débits, courbes de tarage, jaugeages et collecte de données piézométriques)

Caractérisations des 10 bassins versants (superficie, géologie, hydrogéologie, IDPR, longueur des thalwegs)Modélisations Gardenia des 10 bassins versants (calage des modèles et simulations des scénarios changement climatique)Couplage des résultats des modélisations et IDPR et extrapolationSuivi du projet et présentation des résultatsRédaction du rapport


Budget

Description des tâches Catégorie de personnel

Prix € HT Prix € TTCjours Ing cat

3 jours Ing cat 4

Modélisation des bassins : sur la base de 10 bassins versants

Analyse climatologique et visite de terrain 2 4 5150 6159.4

Vérification des données transmises 5 3725 4455.1

Caractérisation des bassins versants 4 3660 4377.36

Calage des modèles 16 1 12835 15350.66

Exploitation/simulations des modèles 10 7450 8910.2

Analyse IDPR 20 18300 21886.8

Rapport et synthèse 2 4 5150 6159.4

Réunions, encadrement et gestion de projet 2 3 4235 5065.06

Frais de mission, déplacement, transport 1200 1435.2

TOTAL 61705 73800

Cofinancement propre : 14760


ANNEXE 3 - PRÉSENTATION DES ÉQUIPES ENGAGÉES DANS LE PROJET

Organisme Partenaire

nom de l'UMR/ service

Nom du chercheur

Qualification / titre Courte description de l’expérience sur le sujet du projet, publications, réalisations

CNRS / uB

UMR 6282Biogéoscienceséquipe CRC

CASTEL Thierry

Maître de Conférences

Régionalisation à fine résolution spatiale du climat actuel et projeté par désagrégation dynamique numérique.Co-animateur du pôle de simulation climatiquede Biogéosciences/CCuB en charge du Modèle de Climat Régional ARW/WRF.

RICHARD Yves Professeur

Expertise sur changement climatique et la descente d'échelle ; Porteur de deux PICS CNRS ; Co-organisateur de deux colloques sur la thématique du changement climatique et la descente d'échelle (Climat et Sociétés, 2004 et Association des Géographes Français, 2010).

UMR 6282BiogéosciencesSEDS

AMIOTTE-SUCHET Philippe

Maître de ConférencesHDR

Hydrogéochimiste – expérience de 15 ans de recherche sur les bassins versants du Morvan en Bourgogne dont la coordination de trois programmes co-financés par l'agence de l'eau Seine Normandie et le Conseil Régional de Bourgogne et en relation avec le PNRM du Morvan – actuellement impliqué dans deux projets (Ecosol-hydro du programme Gessol sur la gestion des zones humides en Côte d'Or et et ERD-ALPS de l'ANR sur l'érosion des Alpes).

UPMCParis VI

UMRSisyphe LE MOINE Nicolas

Maître de Conférences

Hydrologue, Identification des termes du bilan hydrologique à l'échelle du bassin versant, modélisation hydrologique – projet en cours : Projet R²D² 2050 (GICC 2010-2013), Risque, Ressource en eau et gestion Durable de la Durance en 2050.

INRA UR 718 LISTO PETIT Sandrine

Dr Ingénieur recherche

A mené plusieurs recherches et réflexions sur les liens entre recherche et action et sur la manière dont lesconnaissances sont construites collectivement (publications dans les revues Natures Sciences Sociétés et Journal of Rural Studies). Un travail d'analyse sur un collectif réuni autour du changement climatique a été publié dans la revue Terrains et Travaux en 2011, n°18.Est impliquée dans le projet de recherche « L’agriculture à l’épreuve des politiques de l’eau » (AGEPEAU) financé par le ministère de l’écologie. Sa contribution porte sur l’élaboration de nouveaux savoirs et de nouvelles pratiques agricoles pour une agriculture plus respectueuse de la qualité de l’eau et l’analyse de la confrontation des savoirs experts aux savoirs de la pratique.

BRGM siège, Orléans, service EAU

BESSIERE Hélène

Ingénieur en Hydraulique, Hydrologie

thèse en hydrologie (IMFT - 2008) : Assimilation de données variationnelles pour la modélisation hydrologique distribuée pour la modélisation hydrologique distribuée des crues à cinétique rapide.

AgroSup- Dijon

UMR CESAER LEPICIER Denis

Ingénieur de recherche

impliqué dans les programmes nationaux (Réseau rural, programme LEADER...), sur l'évaluation des politiques publiques et des interventions publiques territoriales (aménagement du territoire, développement rural, etc.).

UMR CESAER MARTIN Elsa Maître de Conférences

thématiques : Economie de l'environnement et des ressources naturelles - Economie de l'eau.

D2A2E, service géomatique

BRAYER Jean-Marc

Ingénieur de recherche Assure l’organisation des données et la maintenance pour les chercheurs. SIG.

UMR Agroécologie UBERTOSI Marjorie

Maître de Conférences en Science du Sol

Science des sols, physique des sols et propriétés de transfert.Projets en cours : PARI Bourgogne Projet intégré. Agrale N°7 « Impacts des pratiques agricoles sur le fonctionnement géochimique des sols et la qualité de l’environnement ».Co-encadrement de la thèse : Evaluation de la variabilité des propriétés de transfert des sols sous l’effet de différents systèmes de cultures innovants vis-à-vis de la réduction des intrants herbicides.

EDUTER CNERTA BARGEOT Lionel

responsable de l'équipe SIG d'Eduter-Cnerta

Participe au système d'appui aux établissements d'enseignement agricole en assurant les services d'accès aux données spatialisées, impliqué dans le suivi de Base Sols avec l'INRA d'Orléans.

Université François Rabelais de Tours - MSH Villes et Territoires

Laboratoire CITERES (UMR CNRS 7324)

BERTRAND François

Ingénieur de recherche

Suivi et encadrement du projet GICC2008 "AdapTer": les défis d'une approche intégrée pour les territoires.

Alterre Bourgogne

TOUSSAINT Hélène

chargée de mission

A initié et coordonné les études "impacts du changement climatique sur les ressources en eau" 2008 -2009 (Repères n°53), puis "changement climatique en Bourgogne : analyse des impacts et des pistes d'adaptation" (2011).


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