Changements Climatiques observés en Bourgogne depuis 1961

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Remerciements
Je tiens à remercier Thierry Castel et Yves Richard pour leur disponibilité et l’aide
quotidienne qu’ils ont apportée à mon mémoire.
Je remercie Bernard Fontaine et toute l’équipe du Centre de Recherche de Climatologie pour
leur accueil dans le cadre de ma deuxième année de Master.
Mes remerciements vont également à Denis Thévenin et l’équipe du Centre Départemental
Météorologique de Côte d’Or qui m’ont accueilli lors du stage effectué dans leurs locaux.
Enfin, je remercie mes camarades de Master pour leur bonne humeur et leurs conseils.

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Sommaire
RESUME ............................................................................................................................................................... 4
ABSTRACT........................................................................................................................................................... 4
INTRODUCTION................................................................................................................................................. 5
1. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE : LA REGION BOURGOGNE ......................................................... 7
2. METHODES ET DONNEES...................................................................................................................... 9
2.1. E XTRACTION DES SERIES QUOTIDIENNES DE TEMPERATURES ET DE PRECIPITATIONS ............................ 9
2.2. L OGICIELS DE TRAITEMENTS DES SERIES DONNEES ............................................................................. 11
2.2.1. Statistical Analysis System (SAS) .................................................................................................. 11
2.2.2. Matlab ........................................................................................................................................... 12
2.3. T ESTS STATISTIQUES UTILISES ............................................................................................................ 12
2.3.1. Test en t de Student........................................................................................................................ 12
2.3.2. Test de Mann-Kendall (1945)........................................................................................................ 12
2.3.3. Test de Pettitt (1979) ..................................................................................................................... 12
2.3.4. Test de la Split Moving Window Dissimilarity Analysis (1973) .................................................... 13
2.4. I NTERETS ET METHODES DE L ’ ANALYSE DE LA VARIABILITE SPATIALE DE DONNEES CLIMATIQUES .... 13
2.4.1. Intérêts de ce type d’analyse ......................................................................................................... 13
2.4.2. Mesure de la variabilité spatiale................................................................................................... 14
3. RESULTATS DES TRAITEMENTS STATISTIQUES DES SERIES DE DONNEES...................... 14
3.1. E TUDE DE BASE SUR LES SERIES DE DONNEES ..................................................................................... 14
3.1.1. Séries de températures .................................................................................................................. 14
3.1.2. Séries de précipitations ................................................................................................................. 16
3.2. M ISE EN EVIDENCE DE LA NON STATIONNARITE DES SERIES DE TEMPERATURES ................................. 18
3.3. L E RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE RECENT EN B OURGOGNE ............................................................... 20
3.3.1. Mise en évidence du réchauffement climatique en Bourgogne...................................................... 20
3.3.2. Caractérisation du réchauffement climatique en Bourgogne........................................................ 23
3.3.2.1. Difficulté dans l’analyse spatiale de ce réchauffement........................................................................ 23
3.3.2.2. Relation entre le réchauffement des Tn et des Tx................................................................................ 24
3.4. C ARACTERISATION DES VARIATIONS DE PRECIPITATIONS EN B OURGOGNE ......................................... 26
3.4.1. Variations des cumuls de précipitations........................................................................................ 26
3.4.2. Variations du nombre de jours de pluie ........................................................................................ 29
3.4.3. Variations du cumul de pluie par jour de pluie............................................................................. 31
CONCLUSIONS SUR LES RESULTATS DES TRAITEMENTS STATISTIQUES DES SERIES
DONNEES ........................................................................................................................................................... 32
4. ETUDE DE L’EVOLUTION DE LA VULNERABILITE AU GEL DU POIS D’HIVER ................. 33
4.1. R ELATION ENTRE LE POIS D ’ HIVER ET LA TEMPERATURE .................................................................... 34
4.2. E TUDES DES TEMPERATURES MINIMALES EXTREMES .......................................................................... 34
4.3. V ULNERABILITE AUX FORTES GELEES BRUTALES DU POIS D ’ HIVER .................................................... 36
4.3.1. Evolution du nombre de jours présentant cette condition............................................................. 36
4.3.2. Relation entre les résultats des deux périodes............................................................................... 37
4.4. R APPORT ENTRE LE NOMBRE DE JOURS OU T N 1 ≤ - 6°C ET T N 1-T N 0 ≤ - 5°C ET LE NOMBRE DE JOURS
OU T N ≤ - 6°C ................................................................................................................................................... 40
4.5. V ARIATIONS LA DISTRIBUTION DU NOMBRE DE JOURS OU T N 1 ≤ - 6°C ET T N 1-T N 0 ≤ - 5°C AU COURS
DE L ’ ANNEE ....................................................................................................................................................... 41
CONCLUSIONS SUR LA VULNERABILITE AU GEL DU POIS D’HIVER ............................................ 43
CONCLUSIONS GENERALES........................................................................................................................ 44
BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................................................. 46
TABLES FIGURES ............................................................................................................................................ 48
ANNEXES ........................................................................................................................................................... 50

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RESUME
L’étude de ce mémoire traite de la spatialisation des variations climatiques observées
depuis 1961 pour trois variables climatiques : températures minimales, températures
maximales et cumuls de précipitations quotidiens. L’augmentation des températures est
supérieure à 1,5 °C depuis 1961 mais n’a pas été constante durant toute la période. De 1961 à
1987, la tendance est quasi nulle. Après 1988, l’augmentation devient très significative.
Aucune tendance significative n’est observée pour les précipitations mais pour certaines
saisons, il semble exister des cohérences spatiales. En automne la tendance est clairement à
l’augmentation sur l’ensemble de la Bourgogne, contrairement au printemps où la tendance
est à la diminution globale. L’analyse spatiale de ces résultats est difficile et peu pertinente,
les structures spatiales n’étant pas ou peu observées.
Ces variations climatiques ont un effet sur les conditions limitantes liées au gel ne
permettant pas, pour l’instant, l’implantation du pois d’hiver en Bourgogne. En effet, le pois
est vulnérable aux températures minimales inférieures à – 6°C si elles sont combinées avec
une chute brutale par rapport à la veille d’au moins 5°C. La fréquence de ces conditions a été
divisée par deux, allant jusqu’à être inférieur à une occurrence par an. Pour certaines stations,
le pourcentage d’années où le risque était nul est compris entre 50 % et 70 %. La
spatialisation montre que dans certaines parties de la Bourgogne, comme la vallée de l’Yonne,
les conditions deviennent favorables et sont en rapide évolution vers des conditions encore
plus favorables à la culture du pois d’hiver. Ce résultat est encourageant pour la venue de la
culture du pois d’hiver à moyen terme en Bourgogne.
Mots clés : changement climatique, réchauffement climatique, spatialisation
Abstract
This report deals with spatial interpolation of climate variability since 1961 for three
climatic variables: daily minimum and maximum temperature and rainfall. The temperature
increase is higher than 1.5°C since 1961 but is not constant throughout the period. From 1961
to 1987, no significant trend is observed. After 1988, the increase became significant. No
significant trend is observed for rainfall but there is spatial structure for some seasons. The
rainfalls increase in autumn and decrease in spring all over Burgundy. Spatial interpolation of
these results could be a non sense.
These climate changes affect freezing conditions limiting the winter pea introduction
in Burgundy. Indeed, winter pea becomes vulnerable when minimum temperature down to -
6°C is combined with a temperature fall compared to the day before about at least 5°C.
Freezing conditions frequency decreased. The frequency is twice less than it was for the first
period. For some stations, it become less than one day per year with between 50 % and 70 %
of no risk years for the second period. Spatial interpolation shows that for Yonne valley,
conditions become well and quickly trends to better conditions. This result is encouraging for
winter pea introduction within few years.
Key words: climate change, global warming, spatial interpolation

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Introduction
Le réchauffement récent de la planète fait l’objet de nombreuses études. Ces études
sont souvent effectuées à large échelle. L’Intergovernmental Panel on Climate Change
(IPCC), en 2007, a étudié le changement de température planétaire entre 1970 et 2004. Sur la
carte du réchauffement de la planète, la France est représentée par un seul pixel correspondant
à un réchauffement compris entre 1°C et 2°C. D’autres études sont effectuées à des échelles
plus fines, avec une grille d’1° par 1° ou 100 km par 100 km, mais là encore, ce maillage est
trop large pour notre étude. Le réchauffement dépend, à l’échelle locale, de paramètres
comme l’orographie, les conditions environnementales ou encore la proximité d’une zone
urbaine. Les précisions spatiales de telles approches sont donc trop faibles pour une étude sur
les impacts régionaux et locaux. Le changement climatique se décline différemment selon la
région du globe et les propriétés de surface. Pour cela, il est possible d’analyser plus finement
ses déclinaisons par les modélisations ou grâce aux observations. Notre choix s’est porté sur
l’étude des observations.
L’objectif de l’étude effectuée dans ce mémoire est de quantifier et d’analyser
spatialement les variations climatiques en Bourgogne dans le but de répondre à moyen terme
à des problématiques vinicoles, sylvicoles ou agricoles. Nous étudierons plus particulièrement
la possibilité de l’introduction du pois d’hiver dans cette région. Pour caractériser les
changements climatiques en Bourgogne, une analyse de l’évolution spatio-temporelle des
séries de températures et de précipitations a été réalisée. Puis, pour caractériser l’impact que
peut avoir ce changement, une étude de la vulnérabilité aux fortes gelées du pois d’hiver est
réalisée. Cette étude sera basée sur les températures minimales, ce qui est plus intéressant en
termes d’impact, puisque l’on travaille sur les extrêmes.
Travailler à l’échelle régionale nécessite un réseau de stations de mesures important et
bien réparti. En Bourgogne, le réseau de stations Météo France comprend un nombre
important de stations, réparties de façon homogène sur le territoire bourguignon, mesurant des
températures, desquelles sont retenues les minimales et maximales, ainsi que les cumuls de
précipitations. Le pas de temps quotidien des séries de données permet d’améliorer l’approche
temporelle. Il permettra d’étudier les subtilités du changement climatique notamment en
permettant de travailler sur les extrêmes ou sur des conditions spécifiques (indices), qui dans
un plan d’étude des vulnérabilités phénologiques dans le but de changer de type de culture
s’avèrera intéressant. Le travail sera réalisé ponctuellement. Les résultats, une fois reportés
sur une carte, permettront d’obtenir une « image » de la répartition du changement climatique
et de déduire une éventuelle structure spatiale permettant de les cartographier.
Le mémoire sera organisé de la façon suivante. La région Bourgogne et ses
particularités géographiques et climatiques seront présentées dans un premier chapitre. Les
méthodes, les outils, tests statistiques et données utilisés feront l’objet du deuxième chapitre.
Le troisième chapitre présentera les résultats des recherches de tendances générales à l’échelle
de la Bourgogne sur les séries de températures et de précipitations pour la période 1961-2007.
La non stationnarité des séries de températures y sera mise en évidence et les résultats des
comparaisons entre les deux sous périodes résultantes permettant de quantifier les variations,
saison par saison et pour chaque station, seront également présentés dans cette partie. En
quatrième et dernier chapitre, l’évolution des conditions de vulnérabilité au gel du pois
d’hiver sera étudiée.