L'objectif de ce projet est d'évaluer l'impact du changement
climatique d’origine anthropique sur les extrêmes hydrologiques dans les bassins
versants de la Seine
et de la Somme.
Nous nous attacherons plus particulièrement aux points
suivants, qui constituent les volets V2 à V4 du projet :
Impacts
sur les débits, les niveaux piézométriques, l’humidité des sols, les flux de
surface (y compris l’évapotranspiration) : changement moyen et changement
des valeurs extrêmes dans les bassins de la Seine et la Somme (V2)
Débits
de crue et d’étiage : changements de fréquence/intensité des extrêmes
interannuels (V3)
Conséquences
sur l’extension des champs d’inondation pour des crues caractéristiques de
certaines fréquences moyennes de retour (décennales et au-delà), dans des zones
identifiées comme particulièrement sensibles d’un point de vue
socio-économique : vallée de la
Somme en amont d’Abbeville, corridor fluvial de la Seine, incluant Paris et
plaine alluviale de la
Bassée (V4)
Impacts
sur la production agricole et la pollution par les nitrates : changements
induits par l’adaptation de l’irrigation au changement climatique (V5)
Ces études seront permises par deux nouvelles méthodes de
désagrégation des simulations de changement climatique (méthode des régimes de
temps et méthode de la correction variable) qui permettent de rendre compte des
changements de variabilité du climat, de l'échelle journalière à interannuelle,
en plus du changement de climat moyen. Cette caractéristique est essentielle
pour aborder l’impact du changement climatique sur les extrêmes hydrologiques,
qui déterminent en grande part la vulnérabilité des systèmes socio-économiques.
Ces méthodes constituent donc une avancée majeure pour les études d’impact
hydrologique, et seront exploitées dans le cadre du volet V1 pour construire
les jeux de forçages météorologiques nécessaires aux simulations des volets V2
et V3. Elles seront appliquées à plusieurs simulations numériques forcées par
le scénario d’émissions A2 du GIEC (Nakicenovic and Swart, 2000) et réalisés
avec le MCG global à résolution variable ARPEGE-VR du CNRM. La comparaison des performances de ces
méthodes pour reproduire la variabilité des données météorologiques récentes
analysées par le système SAFRAN fait partie du volet V1.
Nous nous intéresserons aussi aux
relations entre l'agriculture et les hydrosystèmes continentaux,
en ce qui
concerne les besoins en irrigation, leur impact sur la ressource en eau
et la
production agricole, et la pollution diffuse par les nitrates, qui
peuvent être
simulés dans le bassin de la Seine grâce au modèle
couplé STICS/MODCOU. Notre démarche
sera d’évaluer l’irrigation optimale pour les
cultures actuellement présentes
dans le bassin (c'est-à-dire l’irrigation qui optimise le
rendement agronomique
de ces cultures) sous climat actuel et modifié (forçages
météorologiques issus du V1). L’évolution de
cette irrigation optimale sera un premier élément
de réponse. Nous simulerons ensuite les conséquences de
cette irrigation « optimale » et des
prélèvements associés en nappe sur la ressource en
eau (niveaux
piézométriques des principaux aquifères du bassin,
débits des rivières…) et la
pollution azotée d’origine agricole, pour
déterminer si cette irrigation
« optimale » est compatible sous
changement climatique avec les autres usages de l’eau.
L’influence des changements de variabilité
climatique (longueur des périodes sèches,
intensité des pluies, etc.) sur ces
impacts indirects du changement climatique sera également
analysée.
Notre projet vise aussi à améliorer la connaissance des
incertitudes liées aux études d’impact hydrologique :
incertitudes
liées aux MCG, grâce à deux simulations climatiques différentes mais forcées
par le même scénario d’émissions A2 du GIEC ;
incertitudes
liées à la méthode de désagrégation. Dans ce cadre, les résultats de ces
méthodes seront comparés à ceux obtenus avec la méthode des perturbations dans
les projets GICC-Seine et RIVAGES.
incertitudes
liées aux modèles d’impact hydrologique, puisque les résultats de 5 modèles
seront comparés dans le volet V2. Bien sûr, cette comparaison ne portera pas sur
l’ensemble des scénarios climatiques désagrégés, ce qui dépasserait notre
capacité d’analyse, mais sur un échantillon judicieusement choisi à l’aide de
un ou deux modèles hydrologiques.
Les débits simulés dans le volet V2 seront également
analysés dans le volet V3 en terme de fréquence de retour des extrêmes (débits
de crue et débits d’étiage). Ces fréquences sont particulièrement importantes
pour les acteurs de l’aménagement du bassin car ils conditionnent le
dimensionnement de beaucoup d’infrastructures. Leur évolution sous changement
climatique est donc une réponse novatrice de notre projet, encore une fois
permise par les méthodes de désagrégation que nous proposons de mettre en œuvre
en amont de notre projet. Cette analyse permettra enfin d’identifier, parmi les
crues simulées par les modèles hydrologiques du volet V2, des crues
caractéristiques de certaines périodes de retour en situation de climat actuel
et de changement climatique. Les hydrogrammes correspondants alimenteront les
modèles hydrauliques du volet V4 pour analyser l’impact du changement
climatique sur l’extension des inondations dans des zones clés des bassins
(vallée de la Somme
en amont d’Abbeville, corridor fluvial de la Seine, incluant Paris et plaine alluviale de la Bassée).
Le
dernier volet de ce projet sera dédié aux
rétroactions
entre les changements de l'hydrosystème et les systèmes
sociaux. Nous proposons
de diffuser nos résultats aux acteurs de
l’aménagement du territoire et de la
gestion de l’eau dans les bassins versants étudiés,
sous une forme adaptée pour
leur permettre une expertise socio-économique. Ce point faisait
déjà partie des
objectifs du projet GICC-Seine, mais avait été
très limité par l’absence
d’éléments concernant l’évolution des
événements extrêmes. C’est bien cette
lacune que le projet RExHySS se propose de combler.