LE CHANGEMENT CLIMATIQUE EN BOURGOGNE (1961

LE CHANGEMENT CLIMATIQUE
EN BOURGOGNE (1961-2040)
Yves RICHARD et Thierry CASTEL
Biogéosciences / Centre de Recherches de Climatologie
Unité Mixte de Recherche -- 6282
CNRS / Université de Bourgogne
L’ADEME et Alterre Bourgogne copilotent le projet régional 2010 – 2012* « Adaptation au
changement climatique : contribution à l’élaboration des stratégies d’adaptation régionale et
territoriale ».
Pour la Bourgogne, afin de mieux connaître l’évolution du climat à l’échelle des territoires, le
Centre de Recherches de Climatologie (CRC) a analysé des séries observées (1961-2009) et a
effectué des simulations avec un modèle climatique (1970-1979 et 2031-2040).
L’étude porte sur des valeurs quotidiennes de températures (maximales et minimales) et
de précipitations. Des indices simples sont proposés, tels que les moyennes mensuelles, le
nombre de jours chauds ou gélifs et le nombre de jours de pluies selon diverses intensités.
Les résultats permettent de rendre perceptible et compréhensible, pour les différents acteurs
territoriaux, les évolutions déjà observées, à savoir les différences entre le climat actuel (19882009) et un climat désormais révolu (1961-1987).
Les simulations issues du modèle de climat ont ensuite été validées par confrontation avec
les observations (1970-1979), permettant de conforter les projections effectuées dans le
cadre du scénario SRES-A2 du GIEC (2031-2040). Des cartes des évolutions probables des
températures saisonnières sont proposées et une géographie infra-bourguignonne se dessine.
Les observations ont été obtenues dans la cadre d’une convention entre l’Université de Bourgogne et Météo France.
Le climat projeté selon le scénario SRES-A2 a été mis à la dispostion du CRC par le Centre National de la Recherche
Météorologique (CNRM/Météo France). La régionalisation climatique à été conduite avec le support des méso-centres
de calcul de l’Université de Bourgogne (CCUB) et de la région Haute-Normandie (CRIHAN).
Contacts
ADEME : Franck DUMAITRE – 03 80 76 89 66 – [email protected]
www.bourgogne.ademe.fr
Alterre : Hélène TOUSSAINT – 03 80 68 42 60 – [email protected]
www.alterre-bourgogne.fr
Biogéosciences / Centre de Recherches de Climatologie :
Yves RICHARD – 03 80 39 38 22 – [email protected]
Thierry CASTEL – 03 80 39 38 23 – [email protected]
http://climatologie.u-bourgogne.fr
* Projet financé dans le cadre du Programme Energie Climat Bourgogne
1
Température moyenne annuelle
en Bourgogne (1961 – 2009)
1
En Bourgogne, le réseau de stations Météo France relevant la température est suffisamment
dense depuis 1961 pour calculer une moyenne régionale. Les stations de Bourgogne sont à
dominante rurale et très peu d’entre elles ont été influencées par la croissance urbaine entre
1961 et 2009. L’information fournie par la moyenne régionale est donc avant tout à interpréter en
termes climatiques, elle est peu influencée par les évolutions des ilôts de chaleur urbain ou des
conditions de mesure.
Jusqu’en 1987, la moyenne régionale témoigne de températures pouvant varier d’une année
à l’autre de plus ou moins 1°C autour d’une moyenne dépassant à peine 10°C. Une année sur
deux, à quatorze reprises, la température annuelle est inférieure à 10°C. Lors des années les
plus froides (1962, 1963 et 1980), elle est à peine supérieure à 9°C. Deux années seulement
(1961 et 1982) ont vu la température dépasser 11°C. Les cinq années les plus froides depuis 50
ans (1962, 1963, 1978, 1980 et 1985) sont intervenues avant 1987.
Depuis 1988, les températures sont toujours supérieures à 10°C. Elles dépassent 11,5°C,
température jamais atteinte avant 1987, à six reprises (1994, 2000, 2002, 2003, 2006 et 2007).
Elles culminent à 12,1°C en 2003. Les cinq années les plus chaudes (1994, 2000, 2002, 2003
et 2006) sont enregistrées depuis 1988 et quatre d’entre elles appartiennent aux années 2000.
Second changement, les températures ne sont pas stationnaires. Elles augmentent au cours
de la période. Au début des années 2010, la température est supérieure d’environ 1,5°C à celle
observée entre 1961 et 1987.
La tendance au réchauffement est attribuée au forçage radiatif d’origine anthropique (augmentation
des concentrations en gaz à effet de serre), tandis que la variabilité interannuelle et décennale est
d’origine naturelle. En Bourgogne, la variabilité décennale s’est essentiellement manifestée par
un saut (1987/1988) que l’on retrouve au sein de la circulation de l’Atlantique Nord, résumée par
l’indice NAO (North Atlantic Oscillation).
Moyenne calculée sur les stations Météo France en Bourgogne
°C
12,5
2003
1994
12,0
2002
2000
2006
11,5
11,0
10,5
10,0
1978
9,5
1980
1963
1962
1985
9,0
1960
1970
1980
1990
2000
Années 2010
2
Température minimale
2
Nombre de jours de gel, de forte gelée et de très forte gelée
Pour travailler sur des seuils de température, en l’occurence des gelées d’intensité variable, il
est prudent de ne sélectionner que les stations les plus fiables. Sur un territoire donné, il ne gèle
pas partout de manière synchrone. Une journée est qualifiée de «jour de gel» si la température
minimale (ou nocturne) descend à moins de 0°C dans 2, 3 ou 4 des stations suivantes : Mâcon,
Châtillon-sur-Seine, Château-Chinon et Auxerre.
De 1961 à 1987, en moyenne, 89 jours par an connaissent le gel ainsi défini. Depuis 1988, ce
nombre tombe à 63, soit 26 jours de gel en moins par an. Les résultats concernant les fortes
gelées (T<-5°C) et très fortes gelées (T<-10°C) sont du même ordre. Les très fortes gelées restent
possibles de décembre à février, mais deviennent très rares (1 par an contre 5 auparavant).
Le graphique montre également que la saison où les gelées sont à craindre est plus courte. De
1961 à 1987, les gelées tardives affectent régulièrement la Bourgogne en mai (mois comprenant
les fameux Saints de glace), ce n’est plus le cas depuis 1988, tout du moins de manière régulière.
De même, les gelées précoces (intervenant dès septembre) tendent à disparaître. En mars,
les fortes gelées (T<-5°C), fréquentes avant 1987, sont rares depuis 1988. Les risques de gel
au printemps et en automne sont moindres. Le calendrier est modifié avec des printemps plus
précoces et des automnes plus tardifs.
Nombre de jours par an (cadre bleu) et par mois (courbes) avec température minimale inférieure
à X°C dans au moins 2 des 4 stations principales Météo France de Bourgogne (Châtillon-surSeine, Château-Chinon, Mâcon et Auxerre) fonctionnant sans interruption ni changement de site
depuis 1961
Jours
Lignes continues : 1961-1987
Lignes hachurées : 1989-2009
25
20
T < 0°C
15

10
Gelées précoces

T < -5°C
5
0
Gelées tardives
T < -10°C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Évolution (1961-1987  1988-2009) du nombre moyen de jours par an :
- de gel (T<0°C) : 89  63
- de gorte gelée (T°<-5°C) : 23  12
- de très forte gelée (T°<-10°C) : 5  1
10
11
Mois 12
3
3
Température maximale
Nombre de jours doux, chauds et très chauds
La même méthode est adoptée pour les jours où la température maximale (ou diurne) dépasse
10°C (valeur nécessaire à la croissance de nombreuses plantes), 20°C (valeur importante en
termes de chauffage des bâtiments) et 30°C (température devenant inconfortable pour les
hommes comme pour certaines plantes qui réduisent leur activité).
L’évolution du nombre de jours doux (T>10°C), de 262 à 274, se traduit surtout par une plus
grande précocité printanière. C’est donc un démarrage plus précoce de la végétation (dès le mois
de mars) qui peut être une des principales conséquences. L’automne est moins affecté.
L’évolution du seuil 20°C présente des caractéristiques similaires : le printemps est le siège des
principales évolutions. Les besoins de chauffage en mai deviennent moindres. En revanche,
une montée en température trop rapide peut constituer un handicap pour le bon remplissage de
grains de plusieurs cultures (blé, orge, pois, féverolles...).
Les jours très chauds (T°>30°C) restent cantonnés aux quatre mois d’été (juin à septembre). Mais
ils deviennent plus fréquents, en particulier en août. Cet élément, cumulé à l’îlot de chaleur urbain
(comme en témoigne l’été 2003) interroge sur l’adaptation de nos villes et de leur architecture
face aux canicules.
L’expérience d’août 2003, et son impact sanitaire, ont montré que notre société n’était pas
préparée face à une canicule. La canicule, définie comme un épisode de températures élevées,
de jour comme de nuit, sur une période prolongée, était en effet inconnue en Bourgogne. Sur
la période 1961-1987, Météo France enregistre une seule nuit, en juin 1961, une température
dépassant 20°C sur au moins 2 de ses 4 stations principales de Bourgogne. Et on note en
moyenne une nuit par an avec une température supérieure à 18°C. De 1988 à 2009, 36 nuits ont
connu une température supérieure à 20°C. En général, il s’agit d’épisodes courts, d’une à deux
nuits consécutives. On ne peut donc pas réellement parler de canicule.
Août 2003, avec 10 nuits supérieures à 20°C, apparaît donc comme un événement climatique
nouveau, totalement inconnu. C’est, au sens strict du terme, la première canicule en Bourgogne.
Depuis, il y en eu une autre en juillet 2006. Avec 6 nuits dépassant 20°C, la canicule de juillet
2006 fut moins forte que celle d’août 2003, mais elle fut plus longue (16 nuits supérieures à
18°C contre 13 en août 2003). Son impact sanitaire a été largement moindre, non pas en raison
de ses caractéristiques propres (plus longue mais moins intense), mais du fait d’une meilleure
préparation.
Août 2003 versus juillet 2006 montre l’importance de l’adaptation. Une société mettant en place
des stratégies d’adaptation est beaucoup moins vulnérable qu’une société non préparée.
Nombre de jours par an (cadre bleu) et par mois (courbes) avec température maximale supérieure
à X°C dans au moins 2 des 4 stations principales Météo France de Bourgogne (Châtillon-surSeine, Château-Chinon, Mâcon et Auxerre) fonctionnant sans interruption ni changement de site
depuis 1961)
Lignes continues : 1961-1987
Lignes hachurées : 1989-2009
Évolution (1961-1987  1988-2009)
du nombre moyen de jours par an :
- doux (T>10°C) : 262  274
- chauds (T°>20°C) : 117  126
30
Jours
T > 10°C
25
T > 20°C
Saison
végétative
+ précoce
20

- très chauds (T°> 30°C) : 11  18
Premières
chaleurs
printannières
+ précoces
15
10


Fortes
chaleurs
estivales +
fréquentes
T > 30°C
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Mois 12
4
Précipitations
Hauteur mensuelle et intensité quotidienne
4
Le réseau de pluviomètres de Météo France est assez dense. Sur la période 1961-1987, 72
stations sont utilisées pour calculer les précipitations mensuelles moyennes en Bourgogne, ou
«indice Bourgogne». Le réseau s’est encore amélioré ces dernières décennies. Ainsi, pour 19882009, l’indice Bourgogne a pu être calculé avec 128 stations. Le fait que l’indice Bourgogne ne
soit pas établi sur le même jeu de stations incite toutefois à la prudence dans les interprétations.
La lame d’eau annuelle moyenne en Bourgogne serait passée de 723 à 796 mm, soit une
progression de l’ordre de +10%. Cette augmentation des précipitations est partagée par l’ensemble
des mois, excepté le mois de mai. Mais elle est principalement due à une augmentation des
pluies automnales (octobre-novembre).
Nous avons également étudié l’évolution de l’intensité des pluies. En Bourgogne, il ne pleut pas
partout de manière synchrone. Est considéré comme jour avec précipitations un jour où des
précipitations sont enregistrées dans la moitié au moins des stations. Ainsi défini, le nombre de
jours avec précipitations a augmenté, il est passé de 111 à 121 (attention, dans chacune des
stations considérée individuellement le nombre de jours avec précipitations est nettement plus
élevé). Cette augmentation concerne l’ensemble des catégories d’intensité. On assisterait donc à
des précipitations plus abondantes en raison de deux facteurs combinés : des précipitations plus
fréquentes et plus intenses.
Notre étude de la pluviométrie confirme et étend à l’ensemble de la Bourgogne les conclusions
de travaux antérieurs réalisés par Météo France sur la série Dijon normalisée, représentative du
dijonnais. Cela permet donc d’avoir confiance dans ces résultats, malgré les précautions liées
à l’évolution du jeu de stations. L’absence d’augmentation des sécheresses météorologiques
(période prolongée de précipitations en dessous de la moyenne) peut surprendre. En effet, ces
dernières années, sécheresses hydriques et hydrologiques semblent être plus fréquentes. Les
sécheresses hydriques, qui concernent l’eau dans le sol, ne sont pas une fonction simple des
sécheresses météorologiques. Elles prennent également en compte l’évaporation et l’évapotranspiration (via les plantes). Dans un contexte plus chaud, ces processus sont renforcés.
Pour les sécheresses hydrologiques, qui concernent les nappes phréatiques, on doit également
considérer l’intensité des prélèvements anthropiques (irrigation, eau à usage urbain…). Ainsi,
même si les sécheresses météorologiques ne sont ni plus fréquentes ni plus intenses depuis
1988, les sécheresses hydriques et hydrologiques, du fait du réchauffement et des besoins
accrus, sont plus préoccupantes qu’auparavant.
Moyennes sur l’ensemble des stations complètes (72 sur 1961-1987, puis 128 sur 1988-2009)
80
70
Bleu (augmentation ) : hauteur
mensuelle atteinte uniquement sur
la période récente (1988-2009)

Rouge (diminution) :
hauteur mensuelle atteinte
uniquement sur 1961-1987

mm
60
50
Blanc (stabilité) : hauteur mensuelle atteinte sur les deux périodes
40
Évolution des précipitations annuelles moyennes
(1961-1987  1988-2009) : 723 mm  797 mm
30
Intensité des précipitations quotidiennes (1961-1987  1988-2009) :
évolution du nombre moyen de jours par an avec précipitations supérieures
(dans au moins 50% des stations) à :
- 1 mm : 111  121
- 10 mm : 12  15
- 5 mm : 41  45
- 20 mm : 1  2
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 Mois 12
5
Évolution des températures
5
Évolution probable dans 20-30 ans des maximales et
minimales en été et en hiver
Les températures moyennes sur la période 2031-2040, à défaut de pouvoir être mesurées, sont
simulées par modélisation. Cette modélisation comporte plusieurs étapes :
La première consiste à choisir un scénario d’émission de gaz à effet de serre. Le GIEC travaille
sur 40 scénarios. Chaque scénario relève de choix politiques, énergétiques et économiques.
Il ne s’agit pas de climatologie et tous sont possibles. Les fortes émissions de gaz à effet de
serres des dernières années nous ont incité à retenir le scénario A2. Il s’agit d’un scénario que le
GIEC (2007) a qualifié de pessimiste. Il correspond en effet à une augmentation des émissions,
années après années. Mais c’est bien sur cette trajectoire que nous sommes depuis (et malgré)
le protocole de Kyoto (1997).
Dans la deuxième étape, nous choisissons un modèle global (ou planétaire) de climat. Nous
avons retenu le modèle ARPEGE développé par Météo France, l’un des 23 à avoir été pris en
compte, pour ses qualités, par le GIEC (2007). Ce modèle est forcé par les concentrations en gaz
à effet de serre générées par les émissions du scénario A2.
La troisième étape, afin de zoomer sur une région (la Bourgogne), nécessite de travailler
avec un modèle de climat régional (ou à aire limitée). Nous avons retenu le modèle de climat
WRF, développé aux États-Unis et très employé dans le monde de la recherche. Ce modèle
régional (WRF) est forcé latéralement par le modèle global (ARPEGE). Il ne peut donc, sauf
dérive interne traduisant un mauvais réglage, s’éloigner du climat du modèle global. L’emploi d’un
modèle régional permet de mieux prendre en compte des éléments du territoire de taille modeste
(comme le Morvan, la plaine de Saône, les forêts, cultures, prairies...) à l’échelle du globe.
Différences (2031-2040) - (1971-1980) simulées par modélisation
au CRC (scénario A2)
a) Température maximale d’été (JJA)
b) Température maximale d’hiver (DJF)
48,5
°N
48,5
°N
°C
2,4
48,0
48,0
2,2
47,5
47,5
47,0
47,0
46,5
46,5
2,0
1,8
1,6
1,4
46,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5 °E
46,0
2,5
c) Température minimale d’été (JJA)
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5 °E
1,2
d) Température minimale d’hiver (DJF)
48,5
°N
48,5
°N
48,0
48,0
47,5
47,5
47,0
47,0
46,5
46,5
1,0
0,8
0,6
0,4
0.2
0,0
46,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5 °E
46,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5 °E
Entre les périodes 1971-1980 et 20312040, les températures simulées
sont toutes en augmentation (jour
et nuit, été et hiver) et partout. Le
réchauffement est de l’ordre de +2°C.
Cela concorde avec l’augmentation
observée depuis 1988.
Ces simulations permettent de
décomposer saisonnièrement et
géographiquement le réchauffement
à venir. L’été devrait se réchauffer
plus que l’hiver, et les températures
maximales (jours) plus que les
minimales (nuits). A noter que cela
est conforme avec ce qui est déjà
observé. La modélisation offre
enfin la possibilité de spatialiser
les variables climatiques. En été,
c’est la plaine de la Saône, et plus
généralement le sud et l’est de la
région, qui se réchaufferaient le
plus. En hiver, à l’opposé, c’est
l’Yonne et le Chatillonnais, et
plus généralement le nord de la
Bourgogne, qui connaîtraient la
plus forte évolution. Ces résultats
positionnent la Bourgogne dans
une situation charnière entre les
évolutions simulées par plusieurs
équipes de recherche sur l’Europe
du Nord (à laquelle appartiendrait
le nord de notre région) et du sud (à
laquelle se rattacherait la moitié sud
de la Bourgogne).