Ecole Doctorale “Ville, Transports et Territoires” Th`ese de

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Ecole Doctorale “Ville, Transports et
Territoires”
Th`ese de doctorat de l’Universit´e Paris-Est
Champs disciplinaire : Sciences ´economiques
AUTEUR
Hypatia NASSOPOULOS
Les impacts du changement climatique sur les
ressources en eaux en M´ editerran´ ee
Th`ese dirig´ee par JEAN CHARLES HOURCADE et
PATRICE DUMAS
soutenue publiquement le 13 Mars 2012
`a Nogent-sur-Marne devant le jury suivant :
M. Jean-Charles Hourcade Directeur de th`ese
M. Jan Polcher Rapporteur
M. Eric Strobl Rapporteur
M. Luis Garrote Examinateur
M. Hugues Ravenel Examinateur

Remerciements
Je voudrais remercier mon directeur de th`ese Jean-Charles Hourcade pour
son pr´ecieux soutien et encadrement. Je suis reconnaissante ´egalement envers
Patrice Dumas pour son encadrement constant et de qualit´e et pour tout ce
que j’ai appris aupr`es de lui. Je voudrais aussi remercier St´ephane Hallegatte
pour l’attention qu’il a montr´e sur le sujet de ma th`ese et son soutien `a
“l’´equipe eau”, sans oublier “l’´equipe adaptation”. De plus je remercie Minh
Ha-Duong de m’avoir aussi accueilli au Cired. Je remercie aussi Jean Margat
et le Plan Bleue car leurs travaux mon apport´e un pr´ecieux ´eclairage sur
la situation des ressources en eau en M´editerran´ee. Sans oublier Christophe
Cassen et l’attention qu’il a port´e `a mon travail. Je salue les membre du jury
Luis Garrote, Jan Polcher, Hugues Ravenel et Eric Strobl, qui ont accept´e
avec bienveillance de participer `a la soutenance de ma th`ese. Cela a ´et´e un
plaisir de travailler avec toute l’´equipe du Cired, nous avons coop´er´e efficace-
ment, notamment avec mes coll`egues de bureau Thierry Brunelle et Fran¸cois
Souty que je salue, ainsi que Eleonore Tyma, Ya¨ el Serfaty, Catherine Boe-
mare et Naceur Chaabane pour leur soutien organisationnel. Pour conclure,
un grand merci `a ma tante, mes parents et mon fr`ere pour leur soutien, leur
patience et leur encouragement. Cette th`ese leur est d´edi´ee.

Title: The impacts of climate change on water resources in the Mediterranean region
PhD thesis prepared at: Centre International de Recherche sur l’Environnement
et le D´eveloppement (CIRED) UMR 8568
Abstract: Climate change could affect water resources and hydraulic infrastructures
seriously. Dimensioning and operation of reservoirs should therefore be modified accord-
ing to climatic change scenarios. To assess the effect of climate uncertainty on reservoir
volumes dimensioning using cost-benefit analysis, a model of reservoir dimensioning at the
river basin scale is applied in Greece. For the case study, there is no cost of error and
adaptation seems to be inefficient. A methodology at the scale of the Mediterranean re-
gion with a generic modeling at the river basin level is developed. Reservoirs networks and
reservoirs-demands links are reconstructed and coordinated reservoirs networks operation
is determined, using only globally available data. The link reconstruction methodology is
applied on irrigation demand and validated qualitatively on Algeria. Change in reliability
with adaptation of reservoir operating rules under climate change over the Mediterranean
region is then assessed. Reliability changes seem to be more influenced by inflow changes
than by demand changes. They are not important for the Nile basin and the European
and Middle East sub-regions, while in North African countries with a more pronounced
Mediterranean influence, like Tunisia or Algeria, reliability decrease can be significant.
Keywords: Mediterranean, climate change and uncertainty, water resources, adap-
tation, dams-reservoirs, modeling
Titre : Les impacts du changement climatique sur les ressources en eaux en M´editer-
ran´ee
Th`ese de doctorat pr´epar´ee au : Centre International de Recherche sur l’Environ-
nement et le D´eveloppement (CIRED) UMR 8568
R´esum´e : Le changement climatique pourrait avoir des cons´equences importantes
pour les ressources en eaux et les infrastructures hydrauliques. Le dimensionnement et
le fonctionnement des r´eservoirs devraient ainsi ˆetre modifi´es en prenant en compte des
sc´enarios de changement climatique. Un mod`ele de dimensionnement coˆut-b´en´efice d’un
r´eservoir `a l’´echelle du bassin versant est appliqu´e en Gr`ece afin d’´evaluer le coˆut de l’incer-
titude sur le climat futur et les dommages du changement climatique. Dans cette ´etude de
cas, le coˆut de l’erreur est faible, et l’adaptation n’est pas efficace. Une m´ethodologie sur
toute la r´egion m´editerran´eenne, avec une mod´elisation g´en´erique `a l’´echelle des bassins
versant est ensuite d´evelopp´ee. Les r´eseaux de r´eservoirs et les liens r´eservoirs-demandes
sont reconstruits et le fonctionnement coordonn´e des r´eseaux de r´eservoirs est d´etermin´e,
en utilisant uniquement des donn´ees disponibles `a l’´echelle globale. La m´ethodologie de
reconstruction des liens est appliqu´ee `a l’irrigation et valid´ee qualitativement sur l’Alg´erie.
Le changement de fiabilit´e, avec adaptation des r`egles op´erationnelles, sous changement
climatique, semble ˆetre plus influenc´e par les changements de ruissellement que par les
changements de demande. Les changements obtenus pour le Nil, l’Europe et le Moyen
Orient ne sont pas tr`es marqu´es, alors que les pays d’Afrique du Nord sous influence m´edi-
terran´eenne comme la Tunisie ou l’Alg´erie voient une diminution importante de la fiabilit´e
des apports d’eau pour l’irrigation.
Mots-cl´e : M´editerran´ee, changement climatique et incertitude, ressources en eau,
adaptation, barrages-r´eservoirs, mod´elisation

A Sophie, H´el`ene, Marc et Georges