PROPOSITION DE SUJET DE STAGE (6 mois) Titre du sujet : Impact

PROPOSITION DE SUJET DE STAGE (6 mois)
Titre du sujet :
Impact des changements climatiques récent et futur sur différents indicateurs de
sécheresse
Organisme ou service proposant le sujet :
Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME)
Equipe VDR (Variabilité-Détection-Rétroactions)
42 Avenue G Coriolis, 31057 Toulouse cedex 1
Responsables scientifiques :
NOM : DOUVILLE
téléphone : 05 61 07 96 25
Mél : [email protected]
Prénom : Hervé
télécopie : 05 61 07 96 10
NOM : DECHARME
Prénom : Bertrand
téléphone : 05 61 07 96 18
télécopie : 05 61 07 96 10
Mél : [email protected]
Situation du sujet de recherche :
ème
L’origine anthropique du réchauffement global observé au cours du 20
siècle est
aujourd’hui considérée
comme
très
probable.
Ce
réchauffement
devrait
s’accélérer
au
ème
cours du 21
siècle et conduire à une intensification du cycle hydrologique global
(Douville et al. 2006a). Néanmoins, l’évolution des précipitations continentales
demeurant très incertaine (Douville et al. 2006b) et l’évapotranspiration semblant dans
un premier temps devoir augmenter (Wang et al. 2010), se pose la question d’une
évolution à la hausse des risques de sécheresse aussi bien sous les tropiques qu’aux
moyennes latitudes en été (Burke et al. 2006).
Ce stage se propose d’aborder globalement cette question sous différents angles et en
utilisant différents indicateurs mensuels de sécheresse : déficit de précipitations, indice
empirique SPEI basé sur les précipitations et les températures (via l’équation de
Thornthwaite) observées ou simulées, indice d’humidité du sol simulé (Sheffield et
Wood 2008), débits observés ou simulés sur les grands bassins (Alkama et al. 2010b).
Dans un premier temps, l’indice SPEI reconstruit par Vicente-Serrano et al. (2010) à
partir des observations du CRU (1901-2006) sera comparé aux indices d’humidité du
sol et de débits déduits de simulations off-line (1950-2006) du modèle hydrologique
ISBA (Decharme et Douville 2007, Alkama et al. 2010a), lui-même confronté aux
observations de débits du GRDC (Global Runoff Data Centre). Les relations entre les
différents indices de sécheresse et le poids respectif des précipitations et des
températures dans leur variabilité seront également analysés. Dans un second temps,
certaines des simulations CMIP5 réalisées avec le modèle CNRM-CM5 en vue de la
rédaction du prochain rapport du GIEC seront utilisées pour évaluer l’impact du
changement climatique sur les indicateurs de sécheresse, soit directement à partir des
sorties mensuelles du modèle de climat, soit en utilisant les anomalies simulées de
température et de précipitations pour forcer une nouvelle simulation off-line du modèle
hydrologique ISBA.
Prolongement en thèse:
Le prolongement envisagé consisterait à ajouter une composante biophysique à
l’évaluation des conséquences hydrologiques du réchauffement global, en privilégiant
toujours la question des sécheresses également envisagées sous l’angle de la
végétation. D’une part l’option A-gs du modèle hydrologique ISBA pourrait être mise en
œuvre de manière à avoir une simulation explicite de la photosynthèse et des indices
foliaires dont la variabilité récente pourrait être comparée à différents jeux de données
satellitaires. D’autre part, un module de végétation dynamique pourrait être développé,
validé et appliqué de manière à aborder la question de la migration des principaux
écosystèmes et de leur vulnaribilité aux événements climatiques extrêmes, en
particulier les sécheresses. Cette thèse serait encadrée par Christine Delire (équipe
ASTER du CNRM), pourrait être dirigée par Hervé Douville (équipe VDR du CNRM),
mais pourrait également se faire en co-tutelle ou en partenariat avec l’INRA.
Références bibliographiques:
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Alkama R., B. Decharme, H. Douville, and A. Ribes (2010b) Trends in global and basinscale runoff over the late 20th century? Methodological issues and sources of
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Burke E.J., S.J. Brown, N. Christidis (2006) Modeling the recent evolution of global
drought and projections for the twenty-first century with the Hadley Centre climate
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Decharme B., H. Douville (2007) Global validation of the ISBA Sub-Grid Hydrology.
Climate Dyn., 29, 21-37, doi:10.1007/s00382-006-0216-7.
Douville H., K. Laval, D. Cariolle, S. Planton, J-C. André (2006a): Eau et Climat. "Les
Eaux Continentales". Rapport sur la Science et la Technologie, Académie des
Sciences, Editions Tech. & Doc., Chapitre 4, 201-238.
Douville H., D. Salas-Mélia, S. Tyteca (2006b): On the tropical origin of uncertainties in
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Sheffield J., E. Wood (2008) Global trends and variability in soil moisture and drought
characteristics, 1950-2000, from observation-driven simulations of the terrestrial
hydrologic cycle. J. Climate, 21, 432-458.
Vincente-Serrano S.M., S. Beguria, J.I. Lopez-Moreno, M. Angulo, A.Kenawy (2010) A
new global 0.5° gridded dataset (1901-2006) of a mu ltiscalar drought index: comparison
with current drought index datasets based on the Palmer Drought Severity Index. J.
Hydromet., 11, 1033-1043.
Wang K., R. Dickinson, M. Wild, S. Liang (2010) Evidence for decadal variation in
global terrestrial evapotranspiration between 1982 and 2002: 2. Results. J. Geophys.
Res., 115, D20113.