Impact du changement climatique en France sur la sécheresse et l’eau du sol

1. 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 Climatologie 2 CNRM/GAME, CNRS et Météo France SEC2008, Paris, 1-3 septembre 2008

2. Plan • Présentation du projet CLIMSEC • Réanalyse SAFRAN-ISBA-MODCOU • Caractérisation des sécheresses • Climatologie des sécheresses • Évolution sous changement climatique

3. 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 phases • Établissement d’une climatologie des sécheresses sur la France sur la période 1958-2008 à partir de la réanalyse SAFRAN-ISBA-MODCOU • Évolution des caractéristiques des sécheresses sous changement climatique

4. Chaîne hydrométéorologique SIM Entrées Analyses ARPEGE ou CEP Observations de surface Forçage atmosphérique Analyse SAFRAN Sorties Forçage atmosphérique Schéma de surface Photosynthèse, Végétation interactive H E Bilans d’eau et d’énergie ISBA (x=8km, t=5’) G Neige Qr Débits Tri-horaires Débits et niveaux des nappes • Modèle hydrologique MODCOU Qi Nappe (x=1-8km, t=1j)

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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…

9. 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

10. 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 Le Bourget

11. 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

12. Climatologie des sécheresses : SPI-12 • Pourcentage de la superficie de la France dans chacune des catégories de sécheresse

13. Climatologie des sécheresses : SPI-12 • Situation en septembre 1976 : sécheresse très intense sur la moitié nord de la France

14. Climatologie des sécheresses : SPI-12 • Situation en octobre 1989 : déficit pluviométrique généralisé

15. Climatologie des sécheresses : SPI-12 • Situation en décembre 2003 : sécheresse relativement modérée Nécessité de prendre en compte les bilans d’eau et d’énergie à la surface 

16. 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

17. Évolution sous changement climatique • Ex : Moyenne multi-modèles entre les périodes 1970-1999 et 2046-2065 sous le scénario d’émissions A1B Changement du SWI moyen de juin à août Pourcentage de changement sur les précipitations moyennes de juin à novembre Source : Boé (2007)

18. Perspectives • Mise en œuvre d’indicateurs sur les autres parties du cycle hydrologique • Humidité du sol • Débits • Caractérisation des événements de sécheresse : fréquence, durée, sévérité, extension spatiale • Quantification des incertitudes sur les projections hydroclimatiques • Approche multi-modèles • Plusieurs scénarios d’émission • Analyse des changements attendus sur les caractéristiques des événements à plusieurs horizons temporels