ATELIER THÉMATIQUE « scenarii climatiques »
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ATELIER THÉMATIQUE « scenarii climatiques » Prise en compte des changements climatiques dans la modélisation hydrologique Sandra Ardoin-Bardin (HSM) Colloque de restitution ANR Ressac 30 mars – 02 avril 2011 Fondation 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso 1 Quels changements climatiques ? Références majeures : IPCC-AR4 (2007) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. IPCC-SYR (2007) Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp. 2 Des modifications avérées +0.74°C Emissions +70% +1.8 mm/an -2,7% Figure RID.1 d’après Figure RID.3 3 Simulations du climat Modèle climatique : Représentation mathématiques des processus physiques à grande échelle du système terres-atmosphère-océan Simulation des anomalies de température Figure 9.5 WG1 NOAA, 2008 ; IPCC, 2000 4 Améliorations des modèles climatiques Prise en compte des processus Résolution du maillage Figure 1.4 WG1 Figure 1.2 WG1 5 Rôle des activités anthropiques Figure RID.4 6 Quel scénario SRES ? 6 scénarios, 4 familles SRES : - économie - environnement - globalisation - régionalisation Figure TS.1 (IPCC- TAR, 2001) Conséquences : augmentation des températures de 1.1°C à 6.4°C à l’horizon 2100 Figure RID.5 7 Quel modèle climatique ? 23 GCM / 1 SRES : différentes projections climatiques Figure 10.5 WG1 8 Quelles évolutions climatiques ? A2 : +3.4°C (2.0 – 5.4°C) A1B : +2.8°C (1.7 – 4.4°C) B1 : +1.8°C (1.1 – 2.9°C) Figure 3.2 SYR Zones particulièrement sensibles au changement climatique : -Arctique / Antarctique -Méditerranée -Amérique latine -Afrique occidentale et australe -Australie -Îles et deltas Figure 10.12 WG1 9 Changement climatique Effets et causes du changement observé Conclusions robustes • – – – Éléments moteurs et projections climatiques Conclusions robustes • Réchauffement sans équivoque Émissions de GES anthropiques accrues de 70 % entre 1970 et 2004 Réchauffement très probablement attribuable à augmentation concentrations GES anthropiques – – – – Incertitudes clés • – – – – Données et études climatiques insuffisantes dans certaines régions Variabilité des phénomènes extrêmes plus difficile à analyser Difficile de mesurer effets sur systèmes anthropiques du fait de l’adaptation Ampleur des émissions de CO2 et de CH4 Poursuite augmentation émissions mondiales GES Accentuation du réchauffement global (+0.2°C par décennie) Augmentation très probable de la fréquence des températures extrêmement élevées et des fortes précipitations une augmentation très probable des précipitations aux latitudes élevées et, au contraire, une diminution probable sur la plupart des terres émergées subtropicales Incertitudes clés • – – – – – Sensibilité du climat = incertitudes sur le réchauffement anticipé Influence des rétroactions et incidence des aérosols sur systèmes climatiques Dégré de confiance + élevé pour T°C que pour précipitations Incertitudes projections régionales Projections au-delà 2050s dépendantes GCM et SRES 10 Quels impacts sur les ressources en eau ? Références majeures : IPCC-AR4 (2007) Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds.] Cambridge University Press, Cambridge, UK, 976pp. IPCC-SYR (2007) Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp. 11 Une méthodologie intégrée 12 Définir un scénario climatique CLIMAT SIMULÉ CLIMAT OBSERVÉ P T SCENARIO CLIMATIQUE Méthode directe : Modèle climatique régional (RCM) Méthodes indirectes : - Evaluation empirique (e.g. méthode des deltas/biais) -Approche statistique -(e.g. méthode CFD-T) 13 Quels scénarios hydrologiques ? < -30 % ? 20 à >30 % Figure 3.3 WG2 (Arnell, 2003) 14 Cohérence de scénarios hydrologiques Variations relatives du ruissellement annuel entre 2090-2099 et 1980-1999 Figure 3.5 SYR Degré de confiance élevé : – Accroissement de 10 à 40 % des RE disponibles dans les zones tropicales humides et aux hautes latitudes – Diminution de 10 à 30 % des RE disponibles et accentuation de la sécheresse aux latitudes moyennes et dans les zones semi-arides des basses latitudes – Exposition de centaines de millions de personnes à un stress hydrique accru (raréfaction des RE, croissance démographique, urbanisation) 15 Quelle confiance dans les résultats ? • Variabilité naturelle du climat • Scénario d’émission de GES • Choix du modèle climatique (GCM et RCM) • Méthode de désagrégation spatiale et temporelle • Application des méthodes de correction de biais • Choix du modèle hydrologique • Stratégie de calage/validation du modèle hydrologique 16 Application au bassin versant du Bani Référence : Ardoin-Bardin, S., Milano, M., Thivet, G., Servat, E. (2010) Ressources en eau et changement climatique : évolution comparée de bassins versants en Méditerranée et Afrique de l’Ouest. In: Proceedings of the VIth FRIEND World Conference – Global Change: Facing Risks and Threats to Water Resources, 25-29 October 2010, Fez, Morocco. IAHS Publ. no 340, 521-528. 17 Application au Bani (1/4) • Données climatiques mensuelles : – Observations : CRU TS 2.1 (Mitchell and Jones, 2005) – Projections SRES A2 : HadCM3, NCPCM (IPCC-AR4, 2007) • Développement des scénarios climatiques : – Précipitations : méthode des biais (Ardoin-Bardin, 2009; Déqué, 2007) – Températures : méthode des deltas (Déqué, 2007; Lenderink et al., 2007) 18 Application au Bani (2/4) Modèle hydrologique GR2M (Niel et al., 2003) Conceptuel, pas de temps mensuel : • 2 paramètres, maillage 0.5°x0.5° • Données : P et ETP ( Mitchell & Jones, 2005 ; Thornwaite, 1948 ; Monteith, 1965) Q et WHC (http://www.hydrosciences.fr/sierem ; Dieulin et al., 2005) • Calage sur 2/3 données disponibles en période sèche • Validation sur le 1/3 restant en période humide P ETR= f(ETP) Q direct Q total Q retardé WHC 19 Application au Bani (2/3) Qualité de la modélisation hydrologique CALAGE 1966-1995 Nash = 72.2 VALIDATION 1950-1965 Nash = 64.8 • Bonne dynamique des hydrogrammes simulés • Sous-estimation des volumes écoulés à partir des années 80s et dans les années humides (1950-1965) • Difficultés à reproduire les pointes de crue (surestimation en période sèche et sous-estimation en période humide) 20 Application au Bani (4/4) Projections hydro-climatiques en 2080s Précipitations -10% • Faibles modifications de la dynamique saisonnière • Démarrage plus précoce de la crue • Maintien des conditions déficitaires Ecoulements -31% à -47% Variabilité interannuelle des écoulements 1960s > 2080s > 1970s 21 Quelques recommandations • Les projections climatiques sont fortement dépendantes du choix du modèle climatique, du SRES et de l’horizon. • Certaines figures illustrent la situation globale et n’ont aucune pertinence pour les petites échelles temporelles ou spatiales. • Dans les zones caractérisées par une pluviométrie et un ruissellement très faibles, de légères variations peuvent avoir une incidence significative sur les pourcentages. • Il est nécessaire de prendre en compte les incertitudes dans les études d’impacts. 22 Merci de votre attention 23
