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SYNTHESE TECHNIQUE
INCIDENCE DU CHANGEMENT CLIMATIQUE SUR
L’HYDROLOGIE DU RHÔNE
LLANES Alexandre
E-mail: [e-mail]
Février 2008
AgroParisTech -
Engref Montpellier
B.P.7355_34086 MONTPELLIER Cedex 4
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RESUME
Le changement climatique est aujourd’hui considéré comme une réalité par les scientifiques.
Toutefois, les liens de causalité entre changement climatique et modifications des régimes
hydrologiques sont difficiles à établir. A cette difficulté perceptible s’ajoute la complexité du
fonctionnement du régime hydrologique et climatique du Rhône. Dans ce contexte
d’incertitude la société BRL, gestionnaire et distributrice de l’eau du Rhône en Languedoc
Roussillon, s’interroge sur la disponibilité et la vulnérabilité de la ressource en eau pour les
années à venir.
MOTS CLES :Changement climatique, hydrologie, Rhône, étiages, BRL, vulnérabilité de la
ressource.
ABSTRACT
Climatic change is widely considered as a reality by scientists. Nevertheless, impacts of
hydrological extremes are more difficult to observe and to predict. It is shown how the
possible change in the characteristics of precipitations, associated of climatic change, could
alter the river flows in the basin of the Rhone River particularly for summer and the lowest
water level. In this uncertainly context, the BRL Company, distributor of Rhone water in
Languedoc-Roussillon, investigates about future availability and vulnerability of the resource.
KEY WORDS : Climate change, hydrology, Rhone, lowest water level, availability, growth
samples, BRL, vulnerability of the resource.
ABREVIATION
IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change
MCG : Modèles de Circulation Générale
BRL : Bas-Rhône Languedoc (société)
MEDD : Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable (actuel MEDAD – Ministère de
l’Ecologie, du Développement et de l’Aménagement Durables)
GICC : Gestion des Impacts du Changement Climatique
CNRM : Centre National de Recherches Météorologiques
CNR : Compagnie Nationale du Rhône
SEPALRC : Société d’Etudes et de Promotion pour l’Aqueduc Languedoc-Roussillon-
Catalogne
ENSO : El Niño et Southern Oscillation
MINAN : des débits journaliers minimums annuels
VCNx : valeur minimale annuelle du débit moyen sur x jours (x= 7 ou 30 jours)
QCNx : valeur minimale annuelle du débit seuil sur x jours (x=7 ou 30 jours)
ETP : EvapoTranspiration Potentielle
QMNA5 : débit mensuel minimal dans l’année de période de retour de 5 ans
DOE : Débit Objectif d’Etiage
DCR : Débits de CRise

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INTRODUCTION 44
1 CADRES GÉNÉRAUX 55
1.1 Le changement climatique global 55
1.2 Les Modèles de Circulation Générale 55
1.3 Le changement climatique et les étiages 66
2 LE RHÔNE 77
2.1 Un régime modifié au cours du 20ème siècle 88
2.2 Les étiages du Rhône 99
3LES ÉTUDES D’IMPACT DU CHANGEMENT CLIMATIQUE SUR LE RHÔNE
1010
3.1 Les approches rétrospectives 1010
3.2. Les approches prospectives 1313
4 CONCLUSION 1717
BIBLIOGRAPHIE 1818

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Introduction
L’évolution du climat liée à l’activité humaine est aujourd’hui un fait avéré(IPCC, 2001).
L’augmentation évidente de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère a eu
des répercussions sur un certain nombre de variables climatiques, entraînant par exemple
l’augmentation du nombre de jours chauds et une diminution du nombre de jours de gel. Les
précipitations seraient, elles aussi, en augmentation, au moins dans l’hémisphère Nord,
tandis que la couverture neigeuse et l’étendue des glaciers non-polaires seraient en
régression prononcée. Au-delà de ces observations directes, les modèles de circulation
générale (MCG) prévoient tous une persistance de ces tendances au cours du siècle. Les
incertitudes qui pèsent sur ces projections sont très importantes car les modèles sont
conditionnés par des scénarios socio-économiques imaginés pour les années à venir. De
plus, les résultats peuvent varier significativement d’un MCG à l’autre et un certain nombre
de phénomènes, agissant à des échelles intermédiaires, sont pris en compte de façon très
simplifiée dans les codes de calculs (dont la résolution spatiale est assez grossière) et
restent parfois largement méconnus. Ainsi, à l’horizon 2100, l’augmentation de la
température globale devrait se situer entre 1.4 et 5.8 °C.
Ces perturbations climatiques devraient avoir des répercussions sur le régime hydrologique.
Cependant, ces conséquences sont difficiles à évaluer, pour deux principales raisons : tout
d’abord, un réchauffement global peut avoir des effets antagonistes sur les écoulements, en
augmentant à la fois l’évapotranspiration et les précipitations. L’influence de ces deux
facteurs diffère également suivant le régime, nival ou pluvial, du cours d’eau. De plus, les
échelles spatiales et temporelles utilisables en sortie des MCG ne concordent pas avec
celles des modèles hydrologiques pluie/débit. À ce jour, aucun signal cohérent à grande
échelle n’a été détecté pour les écoulements, malgré des changements avérés à l’échelle
régionale (Renard, 2006).
Parallèlement au contexte du changement global, la vulnérabilité face aux évènements
hydrologiques extrêmes est en constante augmentation, notamment en France. La
ressource en eau est de plus en plus sollicitée pour les besoins de l’agriculture et de
l’industrie. Ces dernières années, les étiages sévères de 2003 et 2005 ont conduit à la
perception d’une recrudescence des évènements extrêmes en France, qui n’est à ce jour
pas établie. La disponibilité en eau revêt donc pour les gestionnaires (producteur
d’électricité, distributeur d’eau etc.) un caractère prépondérant quant à l’évolution des plans
de gestion de la ressource. Dans ce contexte d’incertitude, la société BRL, distributrice de
l’eau du Rhône en Languedoc-Roussillon, s’interroge sur la disponibilité et la vulnérabilité de
la ressource en eau pour les années à venir.
Cette composante apparaît d’autant plus importante qu’un projet de grande ampleur visant à
étendre leur réseau de distribution jusqu’à Béziers et Narbonne a été lancé en 2005 (figure
1). Cela implique un prélèvement
supplémentaire en pointe de 2 à 4 m³/s
(BRL, Collectif, 2006). Ainsi, pour le Rhône
soumis aux modifications des forçages
météorologiques, que représente cette part
de prélèvement en terme d’impact
hydrologique ?
L’absence de réponse claire de la part des
scientifiques quant à la réalité d’un
changement climatique affectant les
évènements extrêmes est en partie due à
la difficulté méthodologique de détecter
des tendances dans ce type de séries
hydro-climatiques qui, par nature, sont
soumises à une importante variabilité
Source : Sébastien Chazot, BRL
Figure 1

5
naturelle. Il est toutefois primordial de pouvoir répondre à cette interrogation, car en matière
de prévention des risques de pénurie, la stationnarité des phénomènes dans le temps est
une hypothèse qui est presque systématique.
1 Cadres généraux
1.1 Le changement climatique global
Le fonctionnement général du climat de la Terre est basé sur la notion d’équilibre du bilan
énergétique : le rayonnement global reçu de la planète doit égaler le rayonnement global
émis. La distribution de l’énergie sortante n’est évidemment pas uniforme, ni temporellement
ni spatialement. Ce déséquilibre est la cause du phénomène de circulation générale,
atmosphérique et océanique, que l’on observe sur la Terre. La force de Coriolis, liée à la
rotation de la Terre sur elle-même, complique ce schéma général. Il existe ainsi des
circulations préférentielles des énergies à la surface du globe (vents dominants, courants
océaniques).
En toute généralité, le climat n’est de toute évidence pas stationnaire: il a fortement évolué
depuis la naissance de la Terre et évoluera encore, mais une des difficultés majeures dans
l’étude du climat est l’existence de variabilités qui possèdent des échelles temporelles
(annuelle, décennale, etc.), et régionales hétérogènes. Cette variabilité à basse fréquence
est particulièrement problématique dans l’optique de recherche d’évolution. À titre
d’exemple, des travaux ont mis en exergue des oscillations sur les fortes pluies en Espagne
et sur le sud de la France, en utilisant des données historiques (Llasat et al, 2002), mais ces
comportements oscillatoires sont seulement observés et leurs mécanismes constitutifs
restent très largement méconnus.
1.2 Les Modèles de Circulation Générale
L’homme influe sur ce système complexe par l’augmentation des gaz à effet de serre qui, en
résumé, limitent la déperdition de la chaleur du globe terrestre en piégeant la rémission
infrarouge par la surface du sol. L’augmentation de ces gaz ne résulte pas formellement en
un réchauffement de la surface du globe. La réalité est bien plus complexe. Les différentes
composantes du climat ne peuvent pas être dissociées les unes des autres et la modification
de l’une d’entre elles se répercutera sur les autres par phénomène de rétroaction. Il est ainsi
nécessaire de considérer le système climatique dans son ensemble. C’est le rôle des
modèles de circulation générale (MCG), qui ont pour fonction de recréer une évolution
climatique réaliste sous l’influence de différents forçages (naturels et/ou anthropique). Un
MCG peut être considéré comme une représentation numérique de la Terre et des
processus qui gouvernent son climat. À cet effet la planète est discrétisée sous la forme d’un
découpage de l’espace. Ces larges cubes globaux (100 km de côté) ou plus finement
régionaux (30 km de côté) sont caractérisés par un ensemble de variables qui décrivent les
différentes composantes du climat : pression, température, précipitation, humidité, etc. À
partir de conditions initiales données, l’évolution des conditions climatiques sous l’effet de
différents forçages peut être simulée. Une des difficultés majeures des MCG est liée à cette
discrétisation spatiale : en effet de nombreux phénomènes possèdent une échelle spatiale
très largement inférieure à celle du découpage proposé par les MCG. Tenter de décrire le
fonctionnement du climat et encore plus sa possible évolution sous l’effet de différents
forçages est une tâche extrêmement complexe, étant donné le grand nombre de
phénomènes et d’échelles impliqués. Tous les facteurs ne sont évidemment pas contrôlés,
de sorte que l’utilisation de MCG s’accompagne de plusieurs sources d’incertitude:
-La mesure des phénomènes climatiques eux-mêmes ;
-La structure même des MCG : différence de résolution, de paramétrage,
d’algorithmes utilisés, etc.;