Pôle Alpin Risques Naturels (PARN) Alpes–Climat–Risques Avec le soutien de la Région Rhône-Alpes (2007-2014)
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Compilation des connaissances 1.2.1
Précipitations globales, en Europe et en France





Analyse spatialisée des connaissances par domaines géographique
Mise à jour : Janvier 2015


Reconstitutions paléoclimatiques

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références

Alpes françaises du Sud (lac d'Allos) / région de la Méditerranée nord-occidentale :
L’étude des sédiments du lac d'Allos dans les Alpes françaises méditerranéennes a permis de reconstituer un calendrier des crues sur les années derniers 1400 ans. Sur une échelle de temps multiséculaires, la fréquence des crues à Allos est compatible avec les conditions générales d'humidité, d’hydrologie des grands cours d’eau et des températures dans la région nord-ouest de la Méditerranée, c’est-à-dire, une faible activité des crues pendant la Période Médiévale chaude / sèche et une forte activité des crues au cours du Petit Âge Glaciaire froid / humide. Bien qu'il y ait eu une augmentation générale de la fréquence des crues pendant la période multiséculaire du PAG, les fréquences des crues ont été très variable à l’échelle infra-centennale. Cette variabilité peut être en phase avec les maxima d'énergie solaire. En outre, les pics de fréquence des crues semblent être liés aux phases négatives de la NAO en automne. Une telle relation a déjà été signalée à la suite reconstructions des paléo-crues pour les rivières espagnoles.

Enfin, une comparaison des enregistrements de crues dans la région méditerranéenne nord-occidentale a montré que les épisodes de précipitations intenses à Allos (à l'est de la vallée du Rhône) étaient en phase inverse avec les événements dans les Cévennes (à l'ouest du Rhône), mais en phase avec les événements dans l'est de l'Espagne. Les fréquences des crues étaient plus élevés dans les Alpes du sud et sur la côte méditerranéenne de l'Espagne que dans la région Cévennes-Vivarais pendant les périodes AD 1600-1660, 1750-1900 et 1950-2000, et plus élevées dans la région Cévennes-Vivarais que dans les Alpes du sud et sur la côte méditerranéenne de l'Espagne au cours des périodes AD 1680-1750 et 1900-1950. Etayé par des analyses météorologiques, cela suggère une oscillation de 50 à 150 ans entre les deux types de circulation atmosphérique qui se traduisent par des épisodes de précipitations intenses en Méditerranée nord-occidentale.

Afin de déterminer le forçage dominant sur les processus d'érosion, les auteurs ont d'abord analysé des signaux indiquant des dépôts de crues dans la séquence sédimentaire et examiné l’enregistrement pollinique pour déterminer l'histoire de l'utilisation des terres dans la région. Ils ont ensuite comparé l’enregistrement de l’occurrence des paléo-crues à Allos avec des événements historiques locaux et d'autres enregistrements de crues ou du climat à long terme. Cela a permis d'interpréter le signal des crues reconstruit pour étudier la relation entre les événements de précipitations extrêmes et le changement climatique dans la région méditerranéenne du nord-ouest.

Wilhelm & al. 2012b - A

Europe Centrale :
En hiver, les anomalies froides et sèches ont dominé de 1566 à 1605 et pendant 220 ans, de 1676 à 1896, avec la présence de hautes pressions sur la Scandinavie, qui ont dirigé plus fréquemment des masses d'air polaire continental froid vers l'Europe centrale (indice négatif de l'oscillation Nord Atlantique). Des advections durables d'air Arctique vers l'Europe centrale et occidentale ont été bien mises en évidence pour les mois très rigoureux de février 1684 et de janvier 1709. Ainsi, cette rigueur hivernale fréquente constitue l'une des principales caractéristiques du "Petit Age Glaciaire". Les langues glaciaires progressent dans les vallées à travers les forêts et même sur des terres agricoles dès la seconde moitié du 16e siècle. Après 1895, l'occurrence de telles situations a fortement diminué, à l'exception des décennies 1936-1945 et 1956-1965. Cette tendance s'est accentuée au cours des trente dernières années du 20e siècle avec une fréquence particulièrement faible des mois d'hiver froid.

Pfister a souligné qu'au printemps, les anomalies froides et sèches ont aussi prédominé au cours des 500 dernières années, principalement de 1566 à 1885 avec des pointes pour les décennies 1566-1575 et 1736-1745. Cette dernière décennie a subi une fréquence exceptionnellement élevée de types de circulation méridiens de Nord, qui ont apporté en Suisse des conditions hivernales en avril, voire même en mai (1740) et ont été à l'origine de problèmes économiques sérieux.

Les anomalies froides estivales sont apparues fréquemment au 16e et 17e siècle, notamment de 1566 à 1635 et de 1666 à 1695. Des situations de blocage durable, notamment par flux de nord-ouest, ont apporté de fortes précipitations neigeuses en altitude, ce qui a contribué à l'avancée glaciaires de cette époque. Mais chaque siècle a connu des séquences d'étés chauds, notamment les décennies 1536-1545, 1616-1625, 1936-1945. La tendance vers des étés chauds et secs s'est accentuée dans la seconde moitié du 20e siècle, marquée par un recul des glaciers alpins.


Quant aux anomalies automnales, elles se manifestent par une alternance de périodes froides et chaudes, qui tendent à s'équilibrer jusqu'au milieu du 18e siècle. Ensuite, les mois froids d'automne dominent avec de fortes anomalies qui surviennent une à trois fois par décennie jusqu'en 1935. Ensuite, les mois d'automne doux et secs deviennent plus fréquents, mais depuis 1986, on observe des anomalies à la fois chaudes et humides, ce qui ne s'était encore jamais produit aussi nettement au cours des 500 dernières années.

Evaluation des anomalies de température et de précipitation à l'aide d'indices à partir des séries continues et validées de Bâle (depuis 1756) et de Genève (depuis 1768) utilisées par Pfister (1998, 1999) dans sa reconstitution spatio-temporelle des anomalies météorologiques et des catastrophes naturelles. Pour les précipitations, dont la variabilité spatiale est plus grande, il a été possible de disposer d'un plus grand nombre de stations et de regrouper les résultats par régions homogènes après une critique minutieuse des données brutes remontant au 19e siècle. La détermination des anomalies de température et de précipitation est fondée sur des écarts mensuels importants par rapport aux valeurs moyennes de la période 1901-1960.

Pour les années antérieures aux mesures instrumentales, c'est-à-dire avant 1755, une évaluation critique de la fiabilité des diverses sources documentaires (dates du début des vendanges, gel des lacs en hiver, etc.) a été réalisée. Ainsi, des indices mensuels ont été définis à partir de données historiques objectives et synthétiques. Il s'agit de valeurs en pourcentages de l'écart type par rapport à la moyenne de la période 1901-1960. Les mois ont ainsi été classés selon 7 indices allant de la classe extrêmement arrosée à la catégorie extrêmement sèche. Par ailleurs, une base de données des conditions météorologiques, établie par Pfister, remonte à 1496 avec une reconstitution de la configuration générale du champ de pression mensuel au sol.

Paul 2002 - A


Observations

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Monde / France :
Depuis le milieu du XXe siècle, les observations par radiosondages et par satellites montrent que la masse de vapeur d’eau atmosphérique (l’humidité spécifique) a augmenté au moins depuis les années 1970. Le rythme d’augmentation est compatible avec ce que prévoit la théorie lorsqu’on fait l’hypothèse d’une humidité relative constante (7 % d’augmentation par degré de réchauffement). Les précipitations, qui dépendent d’autres facteurs, n’ont cependant pas augmenté au même rythme. Elles auraient probablement augmenté en moyenne sur les continents des moyennes latitudes de l’hémisphère Nord depuis 1900, et la France n’y fait pas exception avec dans ce cas une accentuation du cycle saisonnier. En l’état actuel des analyses, il n’est cependant pas possible de tirer de conclusion aussi nette pour ce qui concerne les tendances de long terme dans la plupart des autres régions du globe, notamment dans les tropiques.
Synthèse bibliographique

Planton & al. 2015 - A

Europe:
Changes in magnitude and frequency of extreme streamflow events are investigated by statistical distribution fitting and peak over threshold analysis. A consistent method is proposed to evaluate the agreement of ensemble projections. Results indicate that the change in frequency of discharge extremes is likely to have a larger impact on the overall flood hazard as compared to the change in their magnitude. On average, in Europe, flood peaks with return periods above 100 years are projected to double in frequency within 3 decades.

 

 

Alfieri&al_2015 - A
Monde :
Il est probable que les influences anthropiques affectent le cycle mondial de l’eau depuis 1960. Les influences anthropiques ont contribué aux augmentations du contenu atmosphérique en vapeur d’eau (degré de confiance moyen), à des changements de la distribution spatiale des précipitations sur les continents à l’échelle du globe (degré de confiance moyen), à l’intensification des épisodes de fortes précipitations sur les régions continentales où les données sont suffisantes (degré de confiance moyen) et à des changements de salinité océanique en surface et en subsurface (très probable).

Le degré de confiance concernant la variation de la moyenne mondiale des précipitations sur les régions continentales depuis 1901 est faible avant 1951 et moyen après cette date. En moyenne sur les régions continentales des moyennes latitudes de l’hémisphère Nord, les précipitations ont augmenté depuis 1901 (degré de confiance moyen avant 1951 et élevé ensuite). Pour les autres latitudes, le degré de confiance relatif aux tendances régionales de long terme positives ou négatives est faible.

Des changements concernant de nombreux phénomènes météorologiques et climatiques extrêmes ont été observés depuis environ 1950. Il est probable qu’il y a davantage de régions continentales où le nombre d’épisodes de précipitations abondantes a augmenté plutôt que diminué. La fréquence ou l’intensité des épisodes de fortes précipitations a probablement augmenté en Amérique du Nord et en Europe. Sur les autres continents, le degré de confiance associé à la transformation des fortes précipitations est au mieux moyen.

Il est probable que la fréquence et l’intensité des sécheresses ont augmenté dans le bassin méditerranéen et en Afrique de l’Ouest (et qu’elles ont diminué dans le centre de l’Amérique du Nord et au nord-ouest de l’Australie).
Résumé à l'intention des décideurs (RID). Dans cette contribution au cinquième Rapport d’évaluation du GIEC (RE5), le Groupe de travail I (GTI) examine de nouveaux éléments concernant le changement climatique sur la base de nombreuses analyses scientifiques indépendantes d’observations du système climatique, d’archives paléoclimatiques, d’études théoriques des processus climatiques et de simulations à l’aide de modèles climatiques. L’ensemble de ces données fournit une vision globale de la variabilité et des changements à long terme de l’atmosphère, de l’océan, de la cryosphère et de la surface des terres émergées.

IPCC 2013 - R: WG1 SPM

Europe :
De nombreuses études ont observé des changements dans la fréquence et l'intensité des précipitations extrêmes et des crues au cours de la (ou des) dernière(s) décennie(s). La variabilité naturelle des oscillations climatiques détermine en partie l'évolution observée des précipitations extrêmes. Basé sur une technique pour l'identification et l'analyse des changements dans les extrêmes, cet article montre que les extrêmes de précipitations ont un comportement oscillatoire à des échelles de temps multidécennales. De plus, il est démontré que la tendance récente à la hausse dans ces extrêmes est, pour l'Europe centrale et occidentale, en partie liée à une phase positive de cette oscillation.
Les 100 dernières années montrent pour l'Europe du nord-ouest, à la fois en hiver et en été, des extrêmes de précipitations plus grands et plus nombreux autour des années 1910, 1950–1960, et plus récemment au cours des années 1990–2000. Les oscillations dans l'Europe du sud sont anti-corrélées avec celles de l'Europe du nord-ouest, donc avec des oscillations hautes dans les années 1930-1940 et 1970. Les pics d’oscillation des précipitations sont expliqués par la persistance des schémas de circulation atmosphérique sur l'Atlantique Nord au cours de périodes d’une durée de 10 à 15 ans.
Cette recherche a également montré des anti-corrélations entre l'Europe centrale-occidentale et l’Europe du sud. Il serait intéressant d'étudier si ces oscillations et corrélations peuvent également être trouvées dans les séries de débit des rivières. Des différences nord-sud similaires à celles que l'on trouve dans la présente étude peuvent être observées dans d'autres études sur les tendances récentes des débits de rivières à travers l'Europe.
Les facteurs de contrôle des oscillations climatiques sont inconnus à ce jour. Ils pourraient être le résultat d'interactions complexes entre l'atmosphère, les océans, la glace de mer, etc., avec des effets de retard en raison des échelles de temps caractéristiques de ces différentes composantes, forcés de plus ou potentiellement principalement par l'activité solaire. Les recherches pour trouver ces facteurs clés sont la clé pour améliorer notre compréhension du changement climatique, en particulier la variabilité et les tendances.
L'analyse est basée sur un ensemble unique de données couvrant une période de 108 années d'intensité des précipitations sur 10 minutes à Uccle (Bruxelles), qui n’est pas affecté par les variations instrumentales. La technique utilisée pour l'identification et l'analyse de l'évolution des extrêmes est l'analyse par perturbation des quantiles. Les auteurs ont également vérifié la cohérence des résultats avec les longues séries de précipitations de 724 stations à travers l'Europe et le Moyen-Orient.
Plusieurs études ont identifié des liens entre le climat de l'Atlantique Nord, les schémas de circulation atmosphérique ou SLP/SAP (Sea Level Pressure/), l’indice de l'Oscillation Atlantique Nord (NAO) et les températures de surface océaniques (SST) de l'Atlantique Nord, comme en témoigne l'indice AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) [voir références dans l’article]. Les auteurs ont donc également appliqué leur technique d'analyse de perturbation par quantile à la série des SLP à travers l'Europe et l'Atlantique Nord, au nombre de jours avec un régime de temps donné (disponibles pour le Royaume-Uni, sous la forme de l’indice synoptique quotidien de Lamb) et à l'indice AMO.

Willems 2013 - A

Monde :
Les observations effectuées depuis 1950 indiquent que certaines valeurs extrêmes changent.

Des tendances statistiquement significatives quant au nombre d’épisodes de fortes précipitations existent dans certaines régions. Il est probable que davantage de régions ont connu des augmentations plutôt que des diminutions, bien que les tendances divergent fortement d’une région et d’une sous-région à l’autre.

On a des raisons de penser que certains extrêmes ont varié sous l’effet des activités humaines, notamment en raison de la hausse des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
 
→ Détails...
Il est probable que les influences d’origine anthropique ont entraîné une élévation des températures minimales et maximales quotidiennes sur la planète. On estime avec un degré de confiance moyen qu’elles ont contribué à l’intensification des précipitations extrêmes à l’échelle du globe. Il est probable que les activités humaines ont favorisé l’accroissement des niveaux extrêmes des hautes eaux côtières dû à l’élévation du niveau moyen de la mer. L’attribution à une influence humaine de tout changement décelable dans l’activité des cyclones tropicaux ne bénéficie que d’un faible degré de confiance, pour diverses raisons: incertitudes qui entachent les relevés historiques, compréhension imparfaite des mécanismes physiques qui lient les paramètres des cyclones tropicaux au changement climatique et degré de variabilité de l’activité cyclonique. Il est délicat d’attribuer un phénomène extrême donné au changement climatique d’origine anthropique.
 
Synthèse bibliographique et avis autorisé.

IPCC 2012 - R: SREX SPM

Europe :
L’Europe continentale dans son ensemble, avec la Grande-Bretagne et l'Irlande, ne présentent pas de tendances linéaires statistiquement significatives dans les précipitations extrêmes pour l'ensemble de la période examinée. Cependant, des tendances négatives statistiquement significatives à court terme apparaissent dans les séries « automne-hiver-printemps » et dans celles des mois d'hiver et de printemps. La période de temps qui présente ces tendances varie entre les différentes séries. Dans le cas des séries « automne-hiver-printemps », la tendance négative commence dans les années 1960 et s’étend jusqu’à 2000. Cette tendance pourrait être associée à une diminution analogue de l’activité des systèmes cycloniques de moyenne latitude en Europe. La tendance négative qui est enregistrée lorsque le continent est examiné dans son ensemble ne se manifeste pas exactement de la même façon dans les différentes sous-régions examinées. Par conséquent, le changement climatique qui pourrait être associé à cette tendance ne se manifeste pas de la même manière ou avec la même sévérité sur l'ensemble du continent.

Alpes :
Cf. 'Précipitations : Arc alpin'.

Les aspects climatiques des précipitations extrêmes européennes ont étudiés à partir des données pluviométriques quotidiennes de 280 stations à travers l'Europe couvrant la période 1958–2000. Pour étudier les précipitations liées aux dépressions cycloniques et ne pas incorporer les systèmes orageux d’origine thermique dans l’échantillon, les mois d’été (juin, juillet, août) ont été exclus de l’étude. Les critères pour les cas et des épisodes de précipitations extrêmes ont été élaborés à l'aide de seuils d’intensité et de définitions spatiales. Les cas et les épisodes qui répondent à ces critères ont été regroupés en fonction de leur région d'apparition. La plupart d'entre eux sont situés dans trois grands domaines : la Grèce, les Alpes, et la péninsule ibérique. Une analyse de régression linéaire et le test non paramétrique de Mann-Kendall ont été utilisés pour examiner les tendances possibles dans les séries chronologiques annuelles et saisonnières de ces événements extrêmes en Europe et en particulier dans des sous-régions spécifiques. La Suisse est considérée comme représentative de la partie nord de la région alpine, tandis que l'Italie du Nord est considérée comme représentative de la partie sud. Par conséquent, la région alpine a pu également être examinée selon ces deux parties distinctes. L'effet de l'augmentation de l'altitude dans les précipitations extrêmes a également été examiné.

Karagiannidis & al. 2012 - A

Europe (de l’Europe de l’ouest à la Russie) :
L'analyse de la durée des périodes humides (jours consécutifs avec des précipitations importantes) en Europe et des précipitations associées a été effectuée au cours de la période 1950–2008 en utilisant les données pluviométriques quotidiennes. Cette analyse montre que les précipitations européenne ont non seulement augmenté et sont devenues plus extrêmes au cours de cette période, mais aussi que leur structure a changé : les pluies de courte durée ont eu tendance à se regrouper en périodes humides plus longues.

Les fortes précipitations associées aux périodes humides les plus longues se sont intensifiées d'environ 12–18% au cours des 60 dernières années, tandis que les fortes pluies associées à de courtes périodes humides sont devenues moins intenses. Au cours des 60 dernières années, les périodes humides sont devenues plus longues sur la majeure partie de l'Europe, de l'ordre de 15-20%. La durée moyenne des périodes humides a augmenté en Europe occidentale de 0.6 à 0,7 jours. Des tendances négatives allant jusqu'à -3% par décennie sont observées dans quelques endroits dans le sud de l’Europe et en Europe occidentale et centrale. L'allongement des périodes humides n'a pas été causé par une augmentation du nombre total de jours de pluie.

Devenues plus longues, les périodes humides en Europe sont désormais caractérisées par des précipitations plus abondantes. L’intensité de la pluie et les totaux des précipitations au cours de 1950-2008 ont augmenté de 1.5 à 2.5% par décennie dans le nord de l'Europe occidentale à 4% par décennie en Europe de l'Est. La contribution fractionnelle aux totaux de précipitations des périodes humides relativement courtes (<50e percentile, typiquement de 1–2 jours) a diminué de 3–5% par décennie en Europe, alors que dans le même temps, la contribution des périodes humides plus longues (> 50e percentile) a augmenté presque partout (1–3% par décennie en Europe occidentale). Ainsi, la contribution des courtes périodes humides au total des précipitations a diminué de 46–48% à environ 28–33%, tandis que la contribution des périodes plus longues a augmenté de 50% dans les années 1950 à environ 70% dans les années 2000.

Les fortes précipitations au cours des années 1990 et 2000 sont devenues beaucoup plus fréquemment associées à des périodes humides plus longues et plus intenses par rapport aux années 1950 et 1960. L’occurrence des périodes humides de plus de 2–3 jours avec des fortes intensité de précipitations quotidiennes moyennes a nettement augmenté, tandis que les périodes courtes et modérément longues avec des précipitations <4 mm / jour ont diminué en fréquence. Très similaire à la tendance de l'intensité moyenne, l'intensité des épisodes de fortes précipitations (dépassant le 95e percentile et contribuant pour 25 à 40% au total) qui se produisent au cours de longues périodes d'humidité a augmenté de 6–8% par décennie, alors que les pluies intenses survenant au cours des courtes périodes humides a diminué de 4–6% par décennie.

Les changements dans la distribution des caractéristiques temporelles des précipitations vers des événements plus longs et plus intenses devraient avoir un impact significatif sur le cycle hydrologique terrestre, y compris l'hydrodynamique souterraine, les eaux de ruissellement et les inondations en Europe.

Les auteurs ont quantifié les changements dans la durée des précipitations au cours de la période 1950-2008 en utilisant les données quotidiennes de près de 700 pluviomètres européens et les changements associés dans les intensités de moyenne et de fortes précipitations avec la durée des événements. Cela permet d'analyser l'alternance de périodes humides avec des durées différentes et de quantifier les changements dans la structure des fortes précipitations à l'échelle synoptique, et par conséquent, de fournir de nouveaux indicateurs de la variabilité des précipitations utiles pour les applications hydroclimatiques. Les observations quotidiennes des pluviomètres ont été prises à partir du jeu de données "European Climate Assessment "(ECA) récemment mis à jour, complété par les données du Service Hydrométéorologique Russe. Sur 1558 stations, 699 enregistrements manquant moins de 10% des valeurs journalières dans les séries annuelles ont été sélectionnés. Ils couvrent la période 1950-2008 avec la plus forte densité en Europe occidentale et en Scandinavie. Outre les « jours pluvieux » ("wet days", WD’s) traditionnellement utilisés dans l'analyse des précipitations, les auteurs ont introduit des « périodes humides » ("wet spells" ou "wet periods", WP’s). Les WP’s, définies comme les jours consécutifs de précipitations importantes (> 1 mm / jour), ont été quantifiées pour chaque année. Ce seuil exclut les précipitations très faibles et tient compte de la précision limitée de pluviomètres. Ce seuil a été utilisé pour l'identification des journées sèches. Les durées et les intensités associées des WP’s ont été analysées. La significativité des tendances linéaires a été estimée au moyen du test t de Student associée au test non paramétrique de Mann-Kendall et a également été analysée selon les intervalles de confiance de significativité des tendances (taux de fiabilité). Seuls les tendances qui satisfont aux trois critères au niveau de 95% ont été considérée comme significatives.

Zolina & al. 2010 - A

Europe :
Cette étude évalue les changements dans les dépassements des quantiles extrêmes conjoints de température et de précipitations pour un certain nombre de sites en Europe. La combinaison des modes froid/sec, froid/humide, chaud/sec et au chaud/humide révèle un changement systématique au cours du 20ème siècle, avec des baisses significatives de la fréquence d'apparition des modes «froids» et une forte hausse de celle des modes «chauds». Fait intéressant, ces changements sont synchrones indépendamment du lieu, aussi bien en régime climatique méditerranéen, continental ou maritime. Le changement de comportement de ces quatre modes est également accompagné de changements dans les conditions de température et de précipitations associées à chaque mode. Par exemple, la quantité moyenne de précipitations au cours des événements froids/humides diminue tandis qu’elle augmente lors des événements chauds/humides, même si la moyenne des précipitations dans la plupart des endroits ne montre aucune tendance significative. Même si les modes humides sont moins fréquents que les modes secs, ces changements marqués dans les quantités de précipitations signalent un probable effet de rétroaction entre les processus de surface, l'humidité du sol et l'intensité des précipitations.
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L'utilisation des fonctions conjointes de densité de probabilité (PDF) donne un aperçu du comportement des modes particuliers de chaleur et d'humidité que l'analyse statistique de chaque variable prise individuellement ne permet pas. Par exemple, alors que dans certains cas, l’enregistrement des précipitations peut ne montrer aucune tendance particulière, de nouvelles conclusions émergent des statistiques quand les enregistrements de températures et de précipitations sont combinés pour intégrer les rétroactions entre la température et l'humidité. L’étude utilise des quantiles seuils de 25% et 75% afin de définir des modes particuliers de chaleur et d'humidité. Quatre modes sont étudiés, définis par des dépassements communs au-dessus ou en dessous de ces seuils ("froid/sec", "froid/humide", "chaud/sec" et "chaud/humide"). Neuf sites en Europe ont été sélectionnés pour l'interprétation statistique des données, choisis en fonction de la disponibilité des données sur de longues périodes et leur répartition dans les différentes zones climatiques. Ces stations appartiennent à trois zones climatiques qui peuvent être décrites comme méditerranéennes (Lisbonne, Lugano, et Madrid), maritime (Copenhague, Dublin, et Paris) et continental (Hanovre, Vienne et Zurich).

Beniston 2009b - A

Monde :
La fréquence des événements de fortes précipitations a augmenté au-dessus de la plupart des continents, en cohérence avec le réchauffement et l'augmentation observée de la teneur en vapeur d'eau atmosphérique. Des tendances à long terme dans les volumes de précipitations ont été observées au-dessus de nombreuses régions pour la période 1900-2005. Une augmentation significative des précipitations a été observée pour l’Europe du Nord. Une diminution a été observée pour la Méditerranée. Les précipitations sont très variables dans le temps et l’espace, et les données sont limitées pour certaines régions.
 

IPCC 2007 - R: SPM

France :
L'évolution des précipitations en France au cours du XXe siècle est caractérisée par une pluviométrie annuelle à la hausse, à l'exception du sud de la France qui présente des cumuls en baisse, localisés essentiellement sur le pourtour méditerranéen. Ces résultats sont cohérents avec ceux du GIEC, à savoir une augmentation de 0.5 à 1 % par décennie du cumul annuel sur le XXe siècle aux moyennes et hautes latitudes continentales de l'hémisphère nord [...]. L'évolution des précipitations est contrastée selon la saison considérée, avec des précipitations hivernales en augmentation, et des précipitations estivales plutôt en baisse.

Le cumul de précipitations sur la période 1951-2000 présente une tendance annuelle à la hausse sur le pays, à l'exception des stations situées dans une zone allant des Landes au bassin méditerranéen où le cumul annuel des précipitations présente une tendance à la baisse. La tendance à la hausse est moins marquée sur la période 1951-2000 que sur l'ensemble du XXe siècle. Les contrastes saisonniers caractérisant l'évolution des précipitations sur le XXe siècle sont nets sur la période 1951-2000 : les précipitations hivernales sont en hausse sur les 2/3 nord du pays et en baisse sur le tiers sud ; les cumuls de précipitations estivales sont en baisse, et les cumuls de précipitation en automne et au printemps sont en augmentation générale et en baisse sur le pourtour méditerranéen. [...]
Homogénéisation des séries mensuelles selon la méthode développée par Caussinus et Mestre [2004]. On dispose actuellement de 300 séries de précipitations mensuelles homogénéisées sur le XXe siècle. Ces séries couvrent 51 départements métropolitains.

Constitution des séries quotidiennes de référence (SQR) : Sélection des séries quotidiennes exploitables sur une longue période, sur la base des les informations issues de l'homogénéisation des séries mensuelles (date et amplitude des ruptures d'homogénéité).

Définition des indices caractérisant les extrêmes (indices définis par le groupe CLIVAR de manière précise pour permettre l'échange et la comparaison des résultats). Les indices sont définis aussi bien par des seuils absolus que par des seuils relatifs. Dans le premier groupe d'indices, citons le nombre de jours de fortes précipitations (rr >= 10 mm). Dans le second groupe, les indices sont définis à partir de centiles ; les seuils sont définis pour chaque série sur la période de référence 1971-2000.

Dubuisson & Moisselin 2006 - A

Monde :
Au cours des dernières décennies, des preuves montrent que les épisodes pluvieux sont devenus plus intenses dans un certain nombre de pays. De tels exemples sont connus aux Etats Unis, au Canada, en Australie, au Japon, en Afrique du Sud et en Europe. Au Royaume Uni, une tendance à la hausse a eu lieu concernant les précipitations hivernales les plus importantes.
Revue bibliographique

Goudie 2006 - A

Monde :
La plupart des observations d'un accroissement de l'intensité des précipitations concernent la gamme de 50-75 mm/jour, insuffisante pour entraîner des crues dans la plupart des cas. Il n'y a pas de preuve d'un accroissement des taux de précipitations qui déclenchent typiquement les crues (i.e. > 100 mm/j ou > 200-400 mm pendant plusieurs jours consécutifs).
 

Lins 2006 - E

Hémisphère Nord / Allemagne du Sud :
La distribution des précipitations fait preuve d'une évolution très caractérisée au niveau régional, avec des augmentations de 0,5 - 1% par décennie aux moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère septentrional, et des diminutions de 0,3% par décennie dans les régions continentales subtropicales.

En Allemagne du Sud et dans de vastes régions des Alpes, il faut encore ajouter la redistribution des précipitations de l'année au fil des saisons. Dans les dernières décennies, en effet, les précipitations printanières et de fin d'hiver ont augmenté de 20 - 30% environ, alors qu'en été, dans la même période, elles ont diminué de plus de 20%
 

Seiler 2006 - P

Monde :
Il a été démontré que les aérosols altèrent la physique des  nuages en réduisant les précipitations à l’aval des sources de pollution. Ceci réduit également la croissance des particules de neige, avec pour conséquence, moins d’équivalent/eau pour la neige.
Résultats obtenus à partir de mesures directes.

Barnett & al. 2005 - A

Europe/Alpes :
Une caractéristique particulière de la phase positive de l'indice NAO est qu'elle est invariablement reliée à des précipitations anormalement basses, particulièrement de la fin de l'automne au début du printemps, en Europe du Sud et Europe centrale (incluant les Alpes et les Carpates). L'inverse se produit pendant les périodes où l'indice NAO est négatif.

En cas d'indice négatif, plus de 50 % des valeurs enregistrées en hiver au Säntis excèdent 90 % d'humidité relative, alors qu'en cas d'indice positif ce niveau d'humidité relative n'est dépassé que pour 35 % des valeurs. Il y a donc une réduction claire de l'humidité ambiante à haute altitude.

Depuis le début des années 1970 et jusqu'en 1996, l 'indice NAO hivernal a été de plus en plus souvent positif, indiquant une augmentation des flux d'ouest au dessus de l'Atlantique Nord.

Les valeurs moyennes hivernales pour l'humidité relative et les précipitations au Säntis ont été analysées pour quatre périodes distinctes du 20e siècle (1901-1999, 1950-1999, 1975-1999 et 1989-1999). L'humidité relative a diminué en hiver, avec un biais de près de 10 % sur la période 1989-1999, dû au forçage de la NAO. L'humidité relative moyenne pour DJF serait restée relativement constante au cours du siècle sans ce forçage. Les précipitations ont également été considérablement influencées par la NAO au cours de la dernière décennie du 20e siècle, avec une baisse substantielle de 20 % des précipitations hivernales liée à l'indice NAO haut et persistant enregistré pendant cette période.
 

Beniston 2005b - A

Méditerranée :
Les tendances ont été évaluées à partir d'un grand nombre de chaque «eigenvector» retenu dans tous les RPCA. Elles sont principalement inexistantes ou en diminution non-significative, même si quelques tendances mensuelles semblent diminuer de manière significative, principalement pendant les mois d'hiver : mars dans la région Atlantique ; octobre en Espagne méditerranéenne ; décembre dans les Golfes du Lions et de Gênes ; janvier, hiver et année en Grèce ; hiver et année en Italie et hiver au Proche-Orient. Des tendances à l'augmentation ont également été détectées en avril pour les deux golfes.

Les coefficients de corrélation entre SDP > 0,1 mm et d'autres indices ont été calculés : les tendances significatives semblent principalement liées à RD > 10 mm, qui représente un fort pourcentage des cumuls de précipitations.

La Grèce est remarquable : SDP > 0.1 mm et > 10 mm diminuent significativement en janvier, en hiver, durant la saison pluvieuse et à l'échelle de l'année entière, alors que SDP > 95ème centile augmente significativement, conformément aux scénarios de changement climatiques pour la fin de ce siècle, de même que la diminution des totaux mensuels et saisonniers de précipitations.
Le but de cet article est l'identification de possibles tendances linéaires significatives aux échelles mensuelles, saisonnières et annuelles en Méditerranée pendant la deuxième moitié du 20e siècle.

Des enregistrements mensuels et quotidiens de 63 stations ont été utilisés pour élaborer plusieurs indices de précipitation : cumul des précipitations quotidiennes (SDP) pour des pluies > 0.1 mm , > 10 mm et > 95ème percentile, nombre de jours pluvieux (RD) > 0.1 mm et > 10 mm et précipitations quotidiennes moyennes (MDP) > 0.1 mm et > 10 mm . Pour chaque indice, les stations ont été agglomérées au moyen de « Rotated Principal Component Analyses » pour déterminer 8 sous-secteurs que l'on peut considérer comme identiques pour toutes les échelles de temps à l'échelle spatiale de la recherche.

Norrant & Douguedroit 2005 - A

Monde/France :
Depuis une quarantaine d'années, d'après le GIEC (IPCC, 2001a), les précipitations ont augmenté, en moyenne, de 5 à 10 % sur la partie supérieure de l'hémisphère Nord. En moyenne sur la France, selon les observations de Météo France (Moisselin et al., 2002) les précipitations hivernales et automnales ont également augmenté, alors que les précipitations estivales ont plutôt diminué.
 

ONERC 2005 - R

Suisse :
Les indices de précipitations intenses montrent généralement des augmentations significatives en hiver et en automne, alors qu’ils indiquent des tendances positives pour l’été et le printemps. Aucun changement significatif n’a été observé pour le nombre maximum de jours consécutifs sans pluie.

Allemagne :
Les indices de précipitations intenses montrent des augmentations significatives en hiver et des diminutions significatives en été. Ils montrent plus de tendances positives au printemps et en automne, avec de nombreuses stations présentant des tendances significatives. Il y a cependant de nombreuses stations avec des tendances négatives, bien que non significatives. Le nombre maximum de jours consécutifs sans pluie montre une tendance négative marquée et significative pour l’été. Au printemps, les tendances positives et négatives se compensent, avec peu de séries significatives. En hiver, il n’y a pas de changements significatifs, bien que les tendances sont plutôt négatives.

Italie du Nord :
Les indices de précipitations intenses montrent tendances négatives en hiver et au printemps alors qu’ils montrent des tendances opposés en été. Le nombre maximum de jours consécutifs sans pluie a augmenté seulement en hiver, avec aucun changement pour les autres saisons.

France :
Des analyses ont été effectuées pour une série de données pour une station représentative des trois régions d’étude (Queyras, Alpes maritimes et Roussillon), ainsi que pour des séries temporelles issues d’un quadrillage effectué par l’ETH. Pour la Savoie, seules les données issues de cette source ont été utilisées. En Savoie, tous les indices relatifs aux précipitations intenses montrent une tendance à l’augmentation pour toutes les saisons avec une augmentation significative en hiver. Le nombre maximum jours sans pluies augmente de manière très faible pour toutes les saisons.  Dans les Alpes maritimes, la plupart des indices montre une diminution significative au printemps et en été, alors que des changements peu significatifs sont enregistrés en hiver. En automne, une tendance positive faiblement significative est enregistrée. Pour le Queyras, des signaux d’augmentation significative de certains indices de précipitations intenses sont relevés au printemps et en hiver. L’accumulation totale de précipitation montre une légère augmentation au printemps et en automne. Le nombre maximum jours sans pluies augmente également au printemps et diminue en automne. Dans le Roussillon, des tendances à la baisse sont notées pour quelques indices au printemps. D’une manière générale, les stations situées dans le Nord des Alpes reçoivent plus de précipitations intenses à toutes les saisons sauf l’été et l’augmentation correspondante de ces indices est très significative, surtout en hiver.  Dans le Sud des Alpes, des augmentations significatives de certains indices ont été trouvé seulement pour l’automne.

Les extrêmes de température et de précipitation ont été analysés pour l’Europe dans son ensemble en utilisant les données de 481 stations de mesures pour la période 1958-2000.

Indices de précipitation utilisés dans cette étude (STARDEX Diagnostic Extreme Indices) :
- Percentile 90 des cumuls de précipitation (mm/jour)
- Plus importantes chutes de pluies totales pour 5 jours
- Simple intensité journalière (précipitations par jour de pluie)
- Nombre maximum de jours consécutifs sans pluie
- % des chutes de pluie totales pour les événements > percentile 90 sur le long terme
- Nombre d’événements > percentile 90 de long terme pour les jours de pluie

Bárdossy & al. 2003 - E

Europe du Sud (bassins de l'Ebre, du Rhône et du Pô) :
Actuellement, aucune tendance significative n'a été détectée dans les données historiques (annuelles, saisonnières, journalières) de précipitations et de débits, de cent ans et plus en France, en Europe de l'Ouest et dans d'autres pays. On peut cependant observer une succession de séquences d'années sèches et humides (20 à 50 ans) sans périodicité (processus appelé l' « effet Joseph » par B. Mandelbrot), peut-être dues à l'Oscillation Nord Atlantique (NAO).
 

Duband 2003 - P

Italie :
Il y a une distinction marquée entre les catégories Torrentielles Intenses (C2, D1 et D2) qui montre des tendances à la hausse et les catégories plus faibles (A, B, C1) qui montrent des tendances significatives à la baisse. Les contributions Intenses à Torrentielles (C2 + Dl + D2) augmentent de 23% pour la décennie 1950 à 31% du total annuel des précipitations pour la décennie 1990.

Les précipitations extrêmes journalières sont en augmentation malgré le fait que le total des précipitations diminue. Par exemple, les pluies torrentielles (D2) contribuent pour 4 à 5% du total des pluies en Italie dans les années 1990, comparé à seulement 1% dans les années 1950.

Les stations italiennes ont montré sur la période 1880-1996 que la contribution des précipitations intenses se fait essentiellement durant l’été et les périodes de transition [Brunetti et al., 1999].

Utilisation de 42 stations en Italie (sur un total de 265 pour la zone méditerranéeene) sur la période 1951-1995.

Classe des précipitations journalières utilisées dans la publication :
A : Léger : 0-4 mm/j
B : Léger - Modéré : 4-16 mm/j
C1 : Modéré - Intense : 16-32 mm/j
C2 : Intense : 32-64 mm/j
Dl : Intense-Torrentiel : 64-128 mm/j
D2 : Torrentiel : 128-up mm/j

Alpert & al. 2002 - A

Monde :
L'augmentation des précipitations aux hautes et moyennes latitudes de l'hémisphère nord est comprise entre 5 et 10% avec une confiance comprise entre 90 et 99%.

France :
Les précipitations présentent des tendances en bordure de significativité : plutôt à la hausse et plutôt sur les saisons déjà pluvieuses. Seul l'été présente une majorité de cumuls en baisse sur la période 1901-2000. En hiver, presque tous les cumuls sont à la hausse. les autres saisons, les cumuls en baisse se situent plutôt au sud du territoire.

Coefficient de Spearman des cumuls annuels de précipitations : Aucune baisse n'est significative, la plupart des séries présentent des tendances à la hausse. Ces résultats présentent cependant peu de cohérence météorologique. Il peut subsister dans les séries corrigées des ruptures de l'ordre de 10% du cumul annuel. C'est l'ordre de grandeur des tendances rencontrées.
La plus forte concentration de hausses significatives se situe sur une bande méridienne, de la région parisienne à l'Ariège. Les deux tiers nord du territoire ne contiennent que des tendances présentant une hausse des cumuls.
Seule la partie sud présente des cumuls en baisse (par exemple le sud de la Lozère, la Gironde, les Hautes-Pyrénées). Les Bouches du Rhône présentent un ensemble remarquable de baisses non significatives mais il manque des séries voisines venant corroborer ce résultat.

Approche saisonnière (résultats saison par saison et station par station) :
- Au printemps : une sécheresse s'accentuant sur le sud du territoire (avec même quelques baisses significatives). Les hausses du Lot et de l'Ariège apparaissent typiques.
- En été : une sécheresse marquée sur la moitié sud (avec quelques baisses significatives). Les hausses du Lot et de l'Ariège apparaissent également typiques. Au nord, on trouve encore une majorité de séries de cumuls en baisse.
- En automne : les baisses se concentrent sur les Bouches du Rhône, la partie ouest des Pyrénées, la Lozère et la Gironde.
- En hiver : la quasi totalité des coefficients traduisent une hausse des cumuls.
Sur les 40 séries départementales, on note sur l'année 20 séries dont les tendances sont comprises entre 5 et 15% du cumul annuel, 11 en dessous et 9 au-dessus.
Disparités intra-annuelles : sur les séries calculées on peut isoler deux saisons caractéristiques. En hiver on ne trouve que des cumuls en augmentation. Un tiers de ces augmentations sont significatives. En été, on note une majorité de baisses (65%), dont aucune cependant n'est significative. L'automne et le printemps présentent des résultats intermédiaires. Les caractéristiques de l'automne le rapprochent plutôt de l'hiver (majorité de hausses). Celles du printemps le rapprochent plutôt de l'été (encore un tiers de baisse). L'été est la seule saison avec une majorité de baisses.

Le signal de l'indice de Martonne ne présente pas de cohérence spatiale très marquée. On note cependant une sécheresse plus marquée au sud du territoire (8 séries de la moitié sud présentent une baisse de l'indice) et une majorité d'indice en hausse au nord du territoire. La faible densité de postes limite cependant les interprétations possibles.

Homogénéisation des longues séries de données climatiques par identification des ruptures d'homogénéité dans les séries et correction de ces ruptures. La détection des ruptures n'est pas réalisée sur la série traitée elle-même, mais sur la comparaison (par différence pour les températures ou rapport pour les précipitations) de celle-ci avec ses voisines, en utilisant la méthode de l'Amplitude Minimale des ruptures Détectables par la méthode (AMD).

Pour les précipitations, la disponibilité et la qualité des données de base limitent la répartition à 40 départements. Cela représente 226 séries centenaires pour lesquelles 977 ruptures ont été détectées et corrigées.

Critère statistique utilisé sur les cumuls annuels / mensuels de précipitations : Test de significativité avec une confiance de 95% des accroissements en examinant les valeurs du coefficient de Spearman (corrélations des rangs). Un coefficient de + 1 signifie que chaque valeur est supérieure à la précédente.

Calcul de l'indice de Martonne pour les postes qui disposent à la fois de longues séries en précipitations et températures, au nombre de 17 (répartis sur 15 départements). Plus l'indice est élevé, plus le climat est humide. Sa significativité est testée avec le coefficient de Spearman.

Moisselin & Schneider 2002 - A

Europe :
Une tendance générale à l’augmentation des précipitations a été observée aux moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère Nord (plus particulièrement en automne et en hiver).
Les précipitations sur l'Europe du Nord ont augmenté de 10-40% au 20e siècle, tandis que certaines parties de l'Europe du Sud ont été moins arrosées d'au moins 20%.
 

IPCC 2001 - R: WG2


Modélisations

<
 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références

France métropolitaine :
Tendances sur l'évolution des précipitations (les valeurs entre crochets désignent les valeurs extrêmes des 25e et 75e centiles de l'ensemble multi-modèle) :

A l'horizon 2021-2050 :
• Une légère hausse des précipitations moyennes, en été comme en hiver, comprise entre 0 et 0,42 [-0,49/+0,41] mm/jour en moyenne sur la France, avec une forte incertitude sur la distribution géographique de ce changement.
• Les deux modèles climatiques régionaux Aladin-Climat et WRF simulent de faibles changements des pourcentages de précipitations extrêmes. Cependant, ces modèles se situent dans la fourchette basse de l'ensemble multi-modèle européen.

A l'horizon 2071-2100 :
• Une hausse des précipitations hivernales, de 0,1 à 0,85 [-0,19/+0,54] mm/jour selon les modèles et les scénarios (équivalent à un excédent de 9 à 76 mm en moyenne hivernale). Pour les scénarios RCP4.5 et RCP8.5, le modèle Aladin- Climat simule une diminution en été comprise entre -0,16 et -0,38 [-0,7/0] mm/jour en moyenne sur le territoire métropolitain (soit environ 15 à 35 mm de moins en moyenne estivale). Pour ces mêmes scénarios, le modèle WRF simule une augmentation des précipitations de 0,15 à 0,32 mm/jour. Pour le scénario RCP2.6, le modèle Aladin-Climat simule une légère augmentation des précipitations estivales de 0,05 [-0,31/+0,14] mm/jour.
• Un renforcement du taux de précipitations extrêmes sur une large part du territoire, dépassant 5 % dans certaines régions avec le scénarios RCP8.5, mais avec une forte variabilité des zones concernées selon le modèle.
• Une augmentation des épisodes de sécheresse dans une large partie Sud du pays, mais pouvant s'étendre à l'ensemble du pays pour l'un des deux modèles.

Ce rapport s'appuie sur deux modèles régionaux respectivement mis en oeuvre par les laboratoires français du CNRM et de l'lPSL (en collaboration avec I'INERIS) : Aladin-Climat et WRF. Les scénarios climatiques de référence ne sont plus fondés sur les scénarios d'émissions de gaz à effet de serre (dits SRES) comme dans les précédents rapports, mais s'appuient sur trois des quatre nouveaux scénarios RCP (Representative Concentration Pathway) considérés dans le 5e rapport d'évaluation rapport du GIEC (2013-2014). La régionalisation des simulations climatiques globales de départ a été effectuée de façon à passer de manière continue de la résolution la plus basse utilisée pour les simulations globales des rapports du GIEC (résolution de l'ordre de 200 km) à la résolution de 12 km des deux simulations. De manière à prendre en considération les incertitudes inhérentes à la modélisation climatique, les résultats des deux modèles particuliers sont situés dans un ensemble de résultats de simulations produites au niveau international et européen. L'ensemble des résultats est accessible sur le portail DRIAS dans la rubrique « nouveaux scénarios (RCP) ». Les principales variables climatiques disponibles portent sur les températures et précipitations moyennes, les indices de vague de froid, de chaleur, de sécheresse et de précipitations extrêmes. Il s'agit dans cette étude de fournir une estimation des tendances d'évolution du climat pour le siècle à venir. Ces résultats ne doivent pas être interprétés comme des prévisions climatiques exactes pour des points géographiques précis. Cette étude permet néanmoins de mettre en évidence des tendances sur l'évolution des températures et précipitations en France par rapport à une période moyenne de référence 1976-2005.

Ouzeau & al. 2014 - R

Monde :
Les changements concernant le cycle mondial de l’eau en réponse au réchauffement au cours du XXIe siècle ne seront pas uniformes. Le contraste des précipitations entre régions humides et régions sèches ainsi qu’entre saisons humides et saisons sèches augmentera, bien qu’il puisse exister des exceptions régionales.

Les changements projetés concernant le cycle de l’eau pour les prochaines décennies font apparaître des structures spatiales à grande échelle semblables à celles de la fin du siècle, avec toutefois une amplitude moins forte. Au cours des prochaines décennies, les changements projetés à l’échelle régionale seront fortement influencés par la variabilité naturelle interne et pourraient subir les effets des émissions anthropiques d’aérosols.
La moyenne annuelle des précipitations augmentera probablement dans les hautes latitudes et l’océan Pacifique équatorial d’ici la fin de ce siècle dans le cas du RCP8,5. Dans de nombreuses régions des moyennes latitudes et dans les régions subtropicales arides, les précipitations diminueront probablement, tandis que dans de nombreuses régions humides des moyennes latitudes, les précipitations moyennes augmenteront probablement d’ici la fin de ce siècle dans le cas du RCP8,5.
Les épisodes de précipitations extrêmes deviendront très probablement plus intenses et fréquents sur les continents des moyennes latitudes et dans les régions tropicales humides d’ici la fin de ce siècle, en lien avec l’augmentation de la température moyenne en surface.
Résumé à l'intention des décideurs (RID). Dans cette contribution au cinquième Rapport d’évaluation du GIEC (RE5), le Groupe de travail I (GTI) examine de nouveaux éléments concernant le changement climatique sur la base de nombreuses analyses scientifiques indépendantes d’observations du système climatique, d’archives paléoclimatiques, d’études théoriques des processus climatiques et de simulations à l’aide de modèles climatiques. L’ensemble de ces données fournit une vision globale de la variabilité et des changements à long terme de l’atmosphère, de l’océan, de la cryosphère et de la surface des terres émergées.

IPCC 2013 - R: WG1 SPM

France / Alpes :
Phénomènes extrêmes : La réponse des précipitations moyennes est assez variable entre les trois modèles, Aladin annonçant une diminution et LMDZ une augmentation. Par contre, quand on ne prend en compte que les jours où il tombe plus de 20 mm, les modèles s'accordent à prédire en fin de siècle une augmentation de la précipitation moyenne. En hiver, ils annoncent une augmentation de 5 à 10%, et en été jusqu'à 25% dans certaines régions et pour les scénarios
Aladin. On n'observe pas d'augmentation des sécheresses dans les scénarios LMDZ, ce qui est cohérent avec l'augmentation des précipitations vue par ce modèle. Dans Mar, et surtout Aladin, le nombre de jours consécutifs sans pluies en été augmente jusqu'à doubler sur la moitié Ouest du pays dans le scénario A2.

Incertitudes : Une comparaison de deux techniques de désagrégation différentes, l'une statistique et l'autre dynamique, a été effectuée (Piazza et al. 2012a). Les résultats issus des différentes méthodologies s'accordent sur une forte diminution du nombre de jours de gel dans les trois zones de montagnes (Alpes, Corse et Pyrénées), accompagnée d'une importante diminution des quantités de précipitations solides, mais aussi des précipitations liquides avec une augmentation moyenne du pourcentage de jours secs supérieure à 10%.
Les résultats obtenus sur la Corse pour les deux méthodes sont plus contrastés et discutables car le domaine spatial est réduit et ne permet sans doute pas un échantillonnage statistique suffisamment pertinent. En revanche, sur les autres massifs, un raffinement du découpage spatial s'avère nécessaire
.

Le projet SCAMPEI repose sur une cascade de modèles numériques et statistiques. Cette chaîne permet de partir des concentrations en gaz à effet de serre et d'aboutir à une réponse régionale en terme d'enneigement et de phénomènes extrêmes. Une technique originale a été développée pour produire des séries quotidiennes du climat sur trois périodes (1961-1990, 2021-2050 et 2071-2100, respectivement : passé, futur proche et futur lointain) en fonction de la position géographique et de l'altitude. Les diverses sources d'incertitudes ont été illustrées (3 modèles français) et quantifiées (14 modèles du GIEC). A partir de simulations GIEC, les températures de surface de l'océan mondial ont été extraites et corrigées, puis ont été utilisées pour faire, avec des modèles atmosphériques (Arpege et LMDZ), un deuxième jeu de simulations plus fin (50 km sur l'Europe) et plus proche de la réalité. Les conditions atmosphériques autour de la France ont été utilisées pour un troisième jeu de simulations à résolution encore plus fine (10 km). Trois techniques de correction statistique ont été appliquées aux données des modèles régionaux pour leur donner un format et des caractéristiques climatiques conformes, sur le climat présent, aux analyses Safran (séries quotidiennes par tranche verticale de 300 m) : la méthode DSCLIM, la méthode quantile-quantile et une troisième méthode d'analogues, spécifique au massif alpin, a été produite par le projet. Les séries corrigées ont servi à piloter un modèle de sol-neige de complexité supérieure à celle des modèles de climat. Des indices de phénomènes extrêmes ont été calculés pour chaque tranche temporelle et chaque simulation. Ces indices étant calculés sur une base annuelle, on peut aisément établir des fourchettes d'erreur dues à la variabilité interannuelle.

SCAMPEI 2012 - R

Europe de l'ouest :
Les relations entre les extrêmes de précipitations horaires et la température et l'humidité atmosphérique dérivés du climat actuel ont été étudiées dans le but de comprendre le comportement (et l'incertitude dans les prévisions) des précipitations extrêmes horaires dans un climat changeant. Une dépendance des précipitations extrêmes horaires à la moyenne des températures à 2 m d'environ deux fois la relation de Clausius-Clapeyron (CC) a été trouvée pour les températures supérieures à 10°C. Il s'agit d'une relation solide obtenue sur quatre séries d'observation à travers l'Europe occidentale. Une dépendance suivant la relation de CC peut être expliquée par l'augmentation observée de l'humidité (absolue) dans l'atmosphère avec la température, alors que la dépendance accrue (par rapport à la relation de CC) semble être causée par les rétroactions dynamiques dues à un excès de libération de chaleur latente dans les pluies extrêmes. Les intégrations avec le modèle climatique régional RACMO2 à 25 km montrent que les changements dans les précipitations extrêmes horaires peuvent en effet dépasser considérablement la prédiction de la relation de CC. Les résultats indiquent que les augmentations de + 70%, voire plus sont possibles d'ici la fin de ce siècle. Cependant, un autre modèle régional (CLM) prévoit des augmentations beaucoup plus faibles, ce qui est probablement dû à une sensibilité trop forte de ce modèle à une diminution de l'humidité relative.
Cette étude porte sur l'Europe occidentale, définie comme la zone située au nord des Alpes (> 47°N), au sud de la Norvège (<60°N) et à l'ouest de la Pologne occidentale (<20°E). Les auteurs ont étudié les relations entre les extrêmes de précipitations horaires, la température et l'humidité dans les observations et dans les résultats de modèles climatiques régionaux. Ils ont répété l'analyse de Lenderink & van Meijgaard (2008) en utilisant, outre les données de De Bilt, trois autres sources de données mesurées à Uccle (Belgique), Berne, Bâle et Zurich (Suisse) et aux Pays-Bas. Tout d'abord, les données sur les précipitations horaires ont été divisées en bandes de 2°C en fonction de la température moyenne quotidienne et les 90e 99e et 99,9e percentiles de la distribution des événements de précipitations ont été calculés. En plus des centiles calculés à partir des données brutes, le 99e et 99,9e percentiles ont également été calculées à partir d'une distribution de Pareto généralisée. Les bandes d'incertitude ont été calculées en utilisant la méthode du bootstrap. Pour analyser l'évolution du 99,9e centile des précipitations horaire maximales en été entre 2071–2100 et 1971–2000, les auteurs ont utilisé les résultats de deux modèles régionaux (RACMO2 du KNMI et une version de CLM exploitée à l'ETHZ) du projet européen ENSEMBLES, dans lequel un grand nombre de simulations climatiques régionales pour le climat actuel et futur ont été effectuées avec une résolution spatiale de 25 km.

Lenderink & van Meijgaard 2010 - A

Europe :
Un aperçu des changements possibles de quatre modes combinés de chaleur et d'humidité (froid / humide, froid / humide, chaud / sec et au chaud / humide) a été menée pour la dernière partie du 21e siècle, fondée sur le climat régional Les projections des modèles pour une «serre» climatique. Dans un « climat à effet de serre », les modes « frais » sont presque totalement absents en 2100 alors que les modes chaud/sec et au chaud/humide poursuivent la progression déjà observée au 20e siècle
.
Un ensemble de modèles climatiques régionaux (RCM) a été appliqué pour simuler les conditions en Europe au cours des 30 dernières années du 21e siècle au cours du projet européen PRUDENCE. Dans la présente étude, le modèle HIRHAM de l'Institut météorologique danois a été utilisé en raison de son habileté à reproduire le climat contemporain (Beniston et al., 2007). Le modèle a été appliqué à l'Europe avec une résolution de 50 km pour le climat de référence (1961-1990) et pour un « climat à effet de serre » (2071-2100), en utilisant le scénario SRES A2 du GIEC qui conduit à des niveaux de CO2 d'environ 800 ppmv en 2100. Le dépassement des fonctions de densité de probabilité conjointes de température et de précipitations moyennes est obtenu en comptant la fréquence de dépassement, pour chaque mois, saison ou année, en dessous ou au-dessus des quatre combinaisons de quantiles de chaleur et d'humidité définies dans l’étude.

Beniston 2009b - A

Europe :
Moyennés sur l'Europe, les changements dans les précipitations annuelles moyennes sont assez faibles. Cependant, les différences régionales sont importantes. Conformément à d'autres études avec différents RCMs et GCMs, les trois simulations montrent une forte augmentation des précipitations annuelles sur le nord de l'Europe, et une forte diminution au sud, particulièrement sur la péninsule Ibérique.

Sur la majeure partie de l'Europe, les précipitations saisonnières moyennes augmentent en hiver et, dans une moindre mesure, au printemps, tandis qu'en été et à l'automne, les précipitations diminuent généralement, excepté au nord.

Les changements simulés pour les extrêmes de précipitations (maximum annuel des cumuls de précipitations sur 5 jours) sont beaucoup plus hétérogènes que les précipitations moyennes. Des augmentations fortes mais localisées des pluies intenses sont simulées sur la majeure partie de l'Europe, excepté sur la partie la plus au sud. Les changements sont grossièrement similaires dans les deux simulations avec le scénario A2, mais il y a des différences localement. Les résultats suggèrent les changements régionaux dans les précipitations sont, au moins dans une certaine mesure, déterminés par la variabilité interdécennale du modèle global d'entrée, plutôt que par les scénarios d'émissions de gaz à effet de serre.

Les auteurs utilisent les résultats d'une expérimentation récente menée dans le cadre du projet PRUDENCE avec le RCM HIRHAM dans laquelle une très haute résolution de ~12 km a été adoptée, pour évaluer les changements futurs (2071–2100) des précipitations par rapport à la période de référence (1961–1990) :

Paramètres modélisés :

- changements dans les précipitations moyennes annuelles entre le scénario et la simulation de contrôle de l'expérimentation HIRHAM,

- changements dans les précipitations moyennes saisonières avec la simulation HIRHAM selon le scénario H12A2 comparée à la simulation de contrôle,

- changement dans le maximum annuel des cumuls de précipitations sur 5 jours (moyenné sur 30 ans), en tant qu'indicateur des précipitations extrêmes, dans les simulations effectuées selon les scénarios H12A2, H50A2, et H50B2 relativement aux simulations de contrôle respectives.

Dankers & Feyen 2008 - A

Europe :
Les auteurs examinent comment les intensités modélisées des précipitations se comparent aux observations. De plus, la dépendance à la température de l'intensité des précipitations trouvée dans le climat actuel est reliée à la réponse climatique dans une simulation longue du climat avec un modèle climatique régional. Ils ont analysé un enregistement long de 99 ans des observations de précipitations horaires à De Bilt (Hollande) et trouvé que les extrêmes de précipitations horaires augmentent deux fois plus vite avec l'augmentation des températures qu'attendu à partir de la relation de Clausius–Clapeyron quand les températures moyennes quotidiennes excèdent 12°C
.

Pour vérifier que les reltions trouvées entre précipitations et températures dérivées de la variabilité d'un jour sur l'autre dans le climat présent se reflètent dans la réponse des extrêmes de précipitations au changement climatique, les auteurs ont calculé le changement relatif des précipitations extrêmes estivales entre 1971–2000 et 2071–2100 dans une intégration avec le modèle climatique régional RACMO2 à haute résolution. Les simulations montrent que pour le 99,9ème percentile, le changement modélisé dans les extrêmes de précipitations horaires est clairement plus grand que le changement dans les extrêmes quotidiens pour une grande partie de l'Europe centrale. Pour l'Europe centrale, les changements trouvés dans les extrêmes de précipitations horaires sont typiquement supérieurs à 10% et dépassent même 15% par degré dans certaines régions. Les extrêmes quotidiens augmentent typiquement de 5–10% par degré. L'augmentation de l'intensité est moins forte en France, ce qui pourrait être lié aux conditions plus sèches en moyenne dans le climat futur pour cette région. Les moyennes de ces données combinées pour une grande région d'Europe centrale (entre 46–62 °N et −2–22 °E) montrent que les changements suivent typiquement la relation de Clausius–Clapeyron pour les changements d'intensité sur 1 jour et deux fois la relation de Clausius–Clapeyron pour les changements d'intensité sur 1 heure. Les changements calculés à partir des données brutes au niveau du point de grille présentent des variations spatiales importantes, mais la moyenne pour l'Europe centrale est très similaire à la moyenne des données combinées.

Le fait que la graduation des températures dans le climat actuel se reflète dans le signal climatique modélisé ouvre de nouvelles voies pour quantifier notre confiance dans les prédictions de changement climatique futur. À cet égard, il est inquiétant que le modèle sous-estime généralement la dépendance de température (excepté pour les événements les plus extrêmes). Les augmentations des précipitations extrêmes avec les changements climatiques pourraient suivre plus généralement une dépendance à la température bien au-dessus de la relation de Clausius–Clapeyron que ce que suggèrent les résultats des modèles du climat actuel.

Le modèle climatique régional RACMO2 est employé avec une résolution de 25 km. Pour le climat actuel, RACMO2 a été forcé par des conditions aux limites dérivées de ERA40. Pour la simulation de changement climatique, RACMO2 a été conduit par les sorties du modèle climatique global ECHAM5 avec le scénario d'émissions A1b pour la période 1950–2100. Cette intégration a été mise en oeuvre dans le projet ENSEMBLES (financé par l'UE dans le cadre du 6ème PCRD).

La réponse des précipitations extrêmes au changement climatique et leur dépendance à la température dans le climat actuel ne sont pas forcément les mêmes. D'une part, la dépendance dans le clilmat actuel est dérivée des variations d'un jour à l'autre des températures et des précipitations, qui sont toutes deux causées essentiellement par la variabilité de la circulation atmosphérique à grande échelle. D'autre part une large part du changement projeté dans les précipitations n'est pas liée aux changements de circulation à grande échelle. En particulier, le changement des extrêmes peut être dominé par des processus sous contrôle thermodynamique. Dans un tel cadre conceptuel de changement climatique, chaque événement pluvieux (extrême) du climat actuel est considéré comme relié à un événement pluvieux similaire dans le climat futur, se produisant avec une circulation atmosphérique similaire mais à une plus haute température, et donc un contenu accru en humidité de l'atmosphère. Dans ce cadre, la fréquence des événements pluvieux ne change pas considérablement, tandis que les auteurs affirment (sans preuve, mais en accord avec les résultats) que l'augmentation de l'intensité de chaque événement pluvieux peut être prédite avec les relations d'échelle du climat actuel.

Lenderink & van Meijgaard 2008 - A

Europe :
Des modélisations effectuées dans le programme PRUDENCE, avec le modèle régional HIRHAM montrent que l’Europe pourrait connaître à la fois des sécheresses plus marquées mais aussi des extrêmes de précipitations (> 50mm).

La comparaison de quatre modèles différents HIRHAM (DK), CHRM (CH), ICTP (I) et RCAO (S) montrent quelques disparités sur la valeur des changements mais les tendances restent plus ou moins identiques : augmentation marquée des précipitations hivernales, légère augmentation des précipitations printanières, diminution marquée des précipitations estivales et diminution moyenne des précipitations automnales.
 

Beniston 2007 - C1

Monde :
En dépit de résultats parfois contradictoires à l'échelle régionale sur le sens de l'évolution des précipitations, tous les modèles insistent sur une probable intensification du cycle hydrologique (IPCC, 2001 ; Leblois & Margat, 2000).
Synthèse bibliographique

Hubert 2007 - P

Europe et Alpes :
Une évaluation des MRC par comparaison avec les observations dans l'espace alpin montre que les biais des modèles pour les extrêmes sont comparables ou même inférieurs à ceux sur l'intensité des jours humides et sur les précipitations moyennes. En hiver, les précipitations extrêmes projetées pour la période 2071-2100 ont tendance à augmenter au nord de 45°N, tandis qu’elles montrent un changement non significatif ou une diminution au sud. Dans le nord de l'Europe la valeur associée à la période de retour 20 ans dans le climat futur correspond à une valeur de retour de 40 à 100 ans du climat actuel. Il y a un bon accord entre les MRC, et le changement simulé est semblable à une mise à l'échelle des extrêmes actuels par le changement dans les événements moyens. En revanche, il existe de grandes différences entre les modèles en été, où la formulation du MRC contribue de manière significative à l'incertitude associée au scénario. En été, le caractère de changement est plus complexe : le motif de plus grande échelle montre un gradient allant d’une hausse dans le nord de la Scandinavie à une baisse dans la région méditerranéenne. Ce motif est assez similaire entre les modèles, mais la transition à travers le continent diffère entre les modèles et l'ampleur du changement dans la valeur de période de retour 5 ans varie considérablement (−13% à +21% pour l'Europe centrale et +2 à +34% pour le sud de la Scandinavie). Les différences entre modèles sont bien expliquées par des différences dans les processus de la fréquence et de l'intensité des précipitations, mais dans tous les modèles, les extrêmes augmentent plus ou diminuent moins que prévu d’après la mise à l'échelle des extrêmes actuels. Il existe des preuves d'une composante du changement qui affecte spécifiquement les extrêmes et qui est compatible entre les modèles malgré la grande variation dans la réponse totale.
Une analyse de la climatologie des précipitations extrêmes simulée par six modèles climatiques régionaux européens (MRC) a été entreprise afin de décrire / quantifier les changements futurs et d’examiner / interpréter les différences entre les modèles. Chaque modèle a adopté les conditions aux limites du même ensemble de modèles climatiques globaux pour le climat présent (1961-1990) et futur (2071-2100) selon le scénario d’émissions A2 du GIEC. Les diagnostics principaux concernent les valeurs de retour sur plusieurs années des précipitations totales quotidiennes estimées à partir de l'analyse des valeurs extrêmes.

Frei & al. 2006 - A

Monde :
Avec l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre, certains GCM montrent des intensités de précipitations globales à la hausse pour les latitudes moyennes, ainsi que des temps de retour plus court pour les évènements extrêmes.

Europe de l'Ouest :
Les analyses de probabilité issues de GCM et menées par Palmer et Räisänen (2002) montrent une augmentation claire des précipitations hivernales extrêmes en cas de réchauffement climatique.

Europe :
Planton et al. (2005) ont suggéré que les évènements extrêmes de précipitations hivernales pourraient devenir plus fréquents.
 

Goudie 2006 - A

France :
Le scénario B2 conduit à un changement du régime des précipitations : diminution en période de végétation et augmentation en période de repos végétatif au cours du XXIe siècle. Les sécheresses s'aggraveraient significativement dans le Sud de la France dès 2040, puis dans le Nord à partir de 2070.
 

Legay et Mortier 2006 - A

France :
L'évolution relative des cumuls annuels de précipitation prévue à horizon 2100 varie entre -0,15 et +0,05 pour le scénario B2 et -0,6 à -0,2 pour le scénario A2.
 

ONERC 2006 - W

Monde :
Il existe un accord relativement faible dans les GCM sur la magnitude (et même la direction) des changements régionaux de précipitations, il n’y a pas non plus de décalage saisonnier des précipitations vers l’été et l’automne. Il y a donc peu de certitude dans la prédiction des précipitations

Quantités de chutes de neige : Les aérosols correctement représentés dans les modèles climatiques vont apparemment jouer de concert avec l'augmentation des températures pour réduire la neige et la glace dans les régions où la pollution de l'air existe (par exemple la Chine, la partie ouest des Etats-Unis et l'Europe).
 

Différents auteurs dans Barnett & al. 2005 - A

Méditerranée :
Les scénarios de modèles régionaux récents suggèrent, sur l'Europe et la Méditerranée pour la période 2071-2100, une concentration des précipitations caractérisée par une augmentation des événements extrêmes et une diminution des cumuls de précipitations (Räisänen al. 2004). Ces scénarios peuvent potentiellement se produire, étant déjà vérifiés en Grèce. Toutefois, rien ne dit que ce changement se poursuivra dans ce pays à horizon 2071-2100.
 

Norrant & Douguedroit 2005 - A

France :
Pour l'avenir, les simulations prévoient en France une aggravation générale des événements extrêmes de grande échelle et de longue durée, mais demeurent plus incertaines en ce qui concerne ceux de petite échelle (tempêtes, cyclones, orages violents), dont les propriétés physiques sont encore imparfaitement prises en compte par les modèles. Néanmoins, les études conduites jusqu'à présent soulignent la probabilité d'une aggravation de ces phénomènes.
 

ONERC 2005 - R

Monde :
Les modèles simulent en moyenne une augmentation des précipitations totales sur la planète de l'ordre de 0,07 mm/j sur une période de 60 ans, à comparer à l'estimation des précipitations totales déduites d'observations, qui se situe entre 2,66 et 1,82 mm/j, suivant différentes sources.
Les moyennes et hautes latitudes connaîtraient des augmentations de précipitations significatives. Des tendances à l'augmentation des précipitations le long de la zone de convergence intertropicale et à la diminution des précipitations dans les régions intertropicales se dégagent aussi.


Kharin et Zwiers ont évalué la valeur du seuil de précipitations définissant les événements dont la durée de retour moyenne est de 20 ans, à la fois pour le climat présent et pour le climat futur (CO2 augmentant au rythme de 1 % par an). Ils concluent qu'à l'échelle planétaire, ces valeurs s'accroîtraient de 8 et 14 % par rapport au climat actuel, respectivement aux horizons 2040-2060 et 2080-2100. Cette augmentation serait plus importante que celle des précipitations moyennes, qui n'augmenteraient, sur les mêmes périodes, que de 1 et 4 %, respectivement.

Europe :
En hiver, l'augmentation des précipitations est plus importante sur l'Europe du Nord, mais cette augmentation n'est pas compensée par l'augmentation de l'évapotranspiration.
En été, les précipitations diminuent faiblement, en conformité avec les résultats de la plupart des simulations de scénario de changement climatique. À noter que des simulations de scénario de changement climatique réalisées récemment avec une dizaine de modèles climatiques régionaux européens, sous la contrainte du scénario A2 du GIEC, indiquent de manière cohérente une diminution des précipitations estivales, plus marquée sur le Sud de l'Europe.

Selon la méthode Palmer et Räisänen, pour les deux scénarios d'émissions considérés (A2 et B2 du GIEC), l'augmentation de la probabilité des précipitations quotidiennes hivernales entre le climat futur (période 2071-2100) et le climat actuel n'excède en général pas 60 %. Sur certaines régions de montagnes (Pyrénées, Alpes du Nord), on note aussi une très légère diminution de la probabilité. Selon la même méthode appliquée au cas des pluies quotidiennes estivales, la probabilité de précipitations extrêmes estivales diminuerait, dans la plupart des régions, d'un taux pouvant atteindre environ 40 %. En conformité avec une autre étude conduite avec un autre modèle climatique régional appliqué à l'Europe pour le scénario B2, une augmentation très localisée de la probabilité d'un été humide peut accompagner une diminution de la moyenne des précipitations estivales (non montré).

Une autre méthode mise en œuvre dans le cadre du projet IMFREX permet de montrer, par exemple, que la fréquence de dépassement du seuil de 20 mm/j en hiver serait multipliée par un facteur le plus souvent inférieur à 2, dans des simulations de scénarios de type A2 réalisées à partir des modèles climatiques régionaux de Météo-France et de l'institut Pierre-Simon Laplace.

Indépendamment des incertitudes sur les modèles, les scénarios d'émissions et les méthodes, les auteurs concluent que la fréquence d'occurrence des événements extrêmes de précipitations hivernales devrait augmenter sur le Nord de l'Europe et sur la plupart des régions françaises. Cette augmentation devrait être proportionnellement plus importante que celle de la moyenne des précipitations. Par ailleurs, en été, les précipitations extrêmes les plus fortes, qui devraient généralement diminuer, pourraient localement augmenter, malgré la diminution des précipitations moyennes. Ce dernier résultat dépend lui aussi fortement du scénario et du modèle considéré.

Dans le cadre du projet international Coupled-Model Intercomparison Project (CMIP), Covey et al. ont analysé les résultats de 18 modèles couplés océan-atmosphère simulant l'impact climatique d'une augmentation de la concentration du CO2 atmosphérique à un taux régulier de 1 % par an.

Kharin et Zwiers : méthode consistant à définir les extrêmes à partir de l'ajustement des paramètres de lois statistiques de distribution des événements extrêmes sur les résultats des simulations pour différentes périodes d'une vingtaine d'années.

Palmer et Räisänen : méthode de détermination de l'évolution des extrêmes consistant à définir ces événements à partir d'une estimation de l'écart type de la distribution des précipitations du climat actuel. Application de cette méthode aux précipitations quotidiennes issues de deux simulations de scénarios de changement climatique régional utilisant le modèle ARPEGE-Climat, à résolution augmentée sur l'Europe et la Méditerranée.

La méthode mise en œuvre dans le cadre du projet IMFREX consiste à corriger les distributions des intensités des pluies simulées par comparaison avec les distributions des intensités de pluie observées. En chaque point d'une station d'observation météorologique française comportant une longue série d'observations contrôlées des précipitations quotidiennes, les précipitations quotidiennes simulées pour le climat actuel au point du modèle le plus proche sont corrigées, de façon à reproduire exactement la fréquence des intensités observées. Ces mêmes corrections sont ensuite appliquées à la distribution des intensités simulée en ce point pour le climat futur, en faisant l'hypothèse d'invariance des corrections.

Planton & al 2005 - A

Europe :
Les régimes généraux de changements sont les mêmes (bien que les RCM montrent un assèchement du climat plus marqué) avec une diminution relativement importante au dessus de l’Europe Centrale et de l’Europe du Sud et une augmentation générale pour les régions septentrionales. Mais il existe également des différences marquées au niveau régional. Il est important de noter plus particulièrement une augmentation orographique additionnelle le long des pentes des montagnes de l’Ouest de la Norvège et le changement de la position géographique et des magnitudes causés par la représentation des Alpes. Ceci est principalement du à des différences dans la topographie des modèles. Ainsi, la région relativement large avec une augmentation des précipitations au dessus de l’Italie dans le modèle ECHAM 4 est réduite à une petite région autour de la vallée du Pô. Ce genre de différences dépendantes de la résolution  sont rencontrées pour toutes les saisons. Le durcissement de l’assèchement du climat qui a été trouvé dans cette étude est en accord avec d’autres études utilisant des RCM avec un zoom sur l’Europe (Machenhauer et al., 1998; Jones et al., 1997; Rummukainen et al., 2001).

En comparant les deux méthodes, il apparaît également que la méthode qui utilise ECHAM 4 montre une tendance à un décalage plus important vers des précipitations plus intenses. Ceci est en accord avec celui qui utilise HadAM3H qui montre une réduction plus marquée des précipitations moyennes.

A partir de l’analyse conduite jusqu’à présent, il n’est pas garanti que l’augmentation des régimes spatiaux soit corrélée également de manière temporelle ; ceci est vrai si le traitement statistique est effectué pour des points de la grille de manière individuelle. Les auteurs ont donc effectué la même analyse après avoir additionner les données de précipitations en fonction de 8 bassin versant européens. Pour les rivières qui ont leur origine et une surface de capture des eaux suffisamment importante dans les Alpes (Rhin, Elbe et Danube), les auteurs ont encore plus discriminer les données contre la haute altitude, parce que seuls les zones au dessus de 400 m d’altitude ont été considérées. Ceci peut sembler être un choix arbitraire mais c’est un fait le résultat d’un compromis entre avoir suffisamment de points de la grille dans l’échantillon et représenter les zones hautes des bassins versants de manière raisonnable. De cette manière, les auteurs portent plus spécialement leur attention sur les zones à l’origine des récentes inondations.
    
Afin de synthétiser l’information, les auteurs ont montré les changements relatifs des moyennes de précipitation et des dépassements des 95ième et 99ième percentiles pour huit bassins versants importants et de configuration géographiques différentes. La rivière Torne dans le Nord de la Suède, l’Odra, le Rhin supérieur, le haut Danube, l’Elbe supérieur et le Rhône, représentants l’Europe Centrale, plus l’Ebre et le Pô, représentant des rivières d’Europe du Sud. Une fenêtre mobile de 3 mois a été appliquée dans cette analyse afin d’obtenir un nombre de point suffisant. [Les limites entre ECHAM et HadAM3H ont été différenciées]. La saisonnalité des changements relatifs des moyennes de précipitation est similaire pour les deux méthodes. Les deux méthodes présentent des différences dans la saisonnalité des forts dépassements. Les précipitations moyennes diminuent généralement pendant la période estivale. Mais des percentiles supérieurs ont des valeurs positives en augmentation, qui ont pour conséquences des augmentations importantes des extrêmes, surtout pour les rivières d’Europe Centrale. Les expérimentations effectuées avec ECHAM montrent plutôt des augmentations à la fin de l’été, alors que celles effectuées avec HadAM3H ne montrent pas cette caractéristique. Cependant, cette série expérimentale a plus de valeurs positives pour les fortes intensités que pour les moyennes estivales. Le scénario ECHAM/OPYC B2, qui n’est pas montré dans l’étude présente les mêmes signaux que le scénario correspondant A2, mais avec une magnitude plus réduite, comme supposé.
Dans cette approche, les auteurs ont sélectionné les scénarios A2 et B2 dans le but de tester la sensibilité du changement climatique au degré de réchauffement. De plus, les auteurs ont choisi d’étudier la sensibilité des résultats aux conditions des marges mobiles en conduisant des tests sur les marges de deux GCM différents. Deux tranches temporelles ont été choisies pour représenter le climat actuel (1961-1990) et le climat futur (2071-2100). [Les GCM utilisés étaient ECHAM 4/OPYC et HadAM3H].     

Les expérimentations ont été menées en utilisant une résolution horizontale de 0.44° correspondant à 50km. Les mises à jour atmosphériques initiales et toutes les six heures des conditions aux marges latérales ont été prises des simulations ECHAM 4/OPYC et HadAM3H. Les températures de surface de la mer et les conditions de la banquise ont été mises à jour quotidiennement par des champs interpolés à partir des mêmes modèles de simulation. Avant chaque intégration, le modèle a tourné pendant deux ans en suivant la procédure proposée par Christensen (1999) pour s’assurer du bon équilibre de l’état intitial.

Christensen & Christensen 2004 - A

Europe :
La distribution spatiale de l'augmentation relative de la variabilité montre un signal prononcé en Europe centrale et orientale, qui n'est pas directement lié au changement simulé des températures moyennes. Une analyse plus détaillée suggère que les étés chauds de SCEN montrent des signes de sécheresse, avec une progression du climat semi-aride méditerranéen vers l'Europe centrale. Dans SCEN, l'Europe centrale est plus souvent (mais pas toujours) affectée par la sécheresse estivale que dans CTRL [intégration de contrôle couvrant la période 1961-1970], et cela implique une augmentation de la variabilité.

Nord de la Suisse :

En terme de températures et de précipitations, les conditions climatiques de JJA (juin-juillet-août) en 2003 n’étaient pas différentes de celles simulées par SCEN pour la période 2071-2100. Les simulations obtenues dans les RCM prévoient que d’ici à la fin du siècle, au regard des scénarios proposés, un été sur deux pourrait être aussi chaud ou plus chaud (et donc aussi sec ou plus sec) que celui de 2003.
Un modèle climatique régional (RCM), prenant en compte un scénario d'émission de gaz à effet de serre représentatif des conditions pour la période 2071-2100 (SCEN) a été utilisé. L'intégration du scénario est comparée à une intégration de contrôle couvrant la période 1961-90 (CTRL). Aux marges latérales, le RCM fonctionne à l'aide d'une chaîne de modèles constituée de deux modèles de circulation générale.

Le scénario de changement climatique est basé sur le scénario A2 du GIEC. Les calculs du scénario impliquent 3 modèles numériques :
• le modèle global couplé atmosphère-océan HadCM3, à basse résolution (GCM) ;
• le modèle atmosphérique HadAM3H, à résolution intermédiaire (GCM) ;
• le modèle CHRM à haute résolution et couvrant une superficie limitée, avec une résolution horizontale de 56 km et 20 niveaux verticaux (RCM).


Les anomalies estivales de températures et précipitations sont confrontées les unes aux autres, à la fois pour les observations et pour les simulations. Les deux panels comprennent un point de données représentant les conditions observées pour l'été 2003 et les résultats appliqués au Nord de la Suisse. Les données observées sont basées sur les moyennes des observations de températures et précipitations conventionnelles (pluviomètres) aux stations de Bâle-Benningen, Genève, Berne-Liebefeld et Zurich, alors que les données simulées correspondent à un seul point du quadrillage, correspondant approximativement aux sites de mesures des longues séries.

Schär & al. 2004 - A

Régions de montagne :
Les projections des changements des paramètres de précipitations en montagne sont ténues dans la plupart des GCM en raison de la faible résolution de la topographie et de ce fait, l'influence de la topographie sur les précipitations n'est pas représentée de manière adéquate. Il a également été reconnu que les effets surimposés des différents modes de variabilité climatique tels qu'El Nino/ENSO, la NAO... peuvent perturber les paramètres de précipitations à des échelles de temps allant de la saison à la décennie. De tels mécanismes ne sont pas bien prévus par les modèles climatiques.
 

Beniston 2003 - A

Monde / Europe:
Plusieurs études ont indiqué que les précipitations pourraient changer considérablement dans plusieurs régions de la Terre avec un climat plus chaud (IPCC 2001). Les simulations prédisent systématiquement que les précipitations estivales seront réduites dans de nombreuses régions des latitudes moyennes, tandis qu'il y aura peu de modifications voire une augmentation aux hautes latitudes. Bien que les modèles globaux couplés Océan-Atmosphère (OAGCM) indiquent une intensification du cycle hydrologique global dans un climat plus chaud, la preuve de changements dans les précipitations extrêmes à l'échelle régionale demeure peu convaincante. La faible résolution spatiale des OAGCM exclut une simulation réaliste de la circulation régionale et par conséquent des précipitations extrêmes.

Europe :
Même lorsqu'une réduction du total des précipitations [pour juillet-septembre] est simulée, les quantités de précipitations des événements intenses sont moins réduites, et même augmentent dans certains endroits. Plus le percentile considéré est élevé, plus les secteurs montrant une hausse sont étendus.

Cependant, cela n'implique pas nécessairement une absence de modification. Ces changements sont mis en évidence pour une large gamme de percentiles et pour la plupart des points terrestres d'Europe, avec des exceptions qui sont essentiellement situées sur la Péninsule Ibérique ou sur les Balkans.

Analyse similaire, qui moyenne les données de précipitations sur plusieurs bassins versants européens : Avec peu d'exceptions (concernant des rivières situées dans des environnements très secs), une augmentation des quantités de précipitations durant les épisodes de précipitations extrêmes est simulée dans les deux scénarios (plus importante dans A2).

En utilisant l'information combinée des deux simulations, les auteurs trouvent que le réchauffement induit par le CO2 peut conduire à un changement vers une intensification des précipitations estivales sur une grande part de l'Europe ; le scénario le plus chaud (A2) donne le changement le plus prononcé. Cette conclusion peut s'expliquer par le fait que l'atmosphère va contenir plus d'eau dans un climat plus chaud (d'après l'équation de Clausius-Clapeyron), qui va fournir un potentiel accru de dégagement de chaleur latente lors de la formation des systèmes de basses pressions, pouvant ainsi à la fois renforcer ces systèmes et rendre disponible plus d'eau pour les précipitations.

Dans le Projet Européen PRUDENCE, le modèle climatique régional de haute résolution (maille de 50 km) HIRHAM4 a été appliqué à deux scénarios d'émissions, A2 et B2, dressés par l'IPCC. Trois expériences au pas de temps de 30 ans ont été effectuées pour des périodes représentant grossièrement le présent (1961-90) et deux scénarios futurs (2071-2100) respectivement. Les conditions aux limites à grande échelle provenaient de simulations transitoires du changement climatique utilisant le modèle climatique global couplé Océan-Atmosphère (OAGCM) ECHAM4/OPYC (maille de 300 km).

Christensen & Christensen 2003 - A

Région méditerranéenne :
Le scénario illustre l'existence d'un changement substantiel de la distribution des pluies au-dessus d'une région subtropicale relativement large, la Méditerranée, dans laquelle l'"augmentation de la variance" dépasse la "réduction de la moyenne" [Meehl et al., 2000]. Ces résultats illustrent fortement les tendances suggérées en raison du réchauffement global lié aux gaz à effet de serre. Les modélisations [Hennessy et al., 1997] ainsi que les données d'observations [Brunetti et al., 1999] montrent que cette réduction est associée à une diminution du nombre de jours de pluie. Cette dernière est expliquée par une augmentation de la fréquence et de la persistance des anticyclones subtropicaux, particulièrement au-dessus de la Méditerranée.
 

Various authors in Alpert & al. 2002 - A

France :
Le ratio des précipitations solides par rapport au cumul total de précipitation diminue de manière significative pour le bassin versant du Rhône et ce plus spécialement pour les zones de moyenne et basse altitude.
Résultats d'ARPEGE pour la période 2054-2064 avec le scénario 2*CO2.

Etchervers et al. 2002 - A

Bassin versant du Rhône :
Avec un scénario « doublement de CO2 » et selon différents modèles, ’anomalie mensuelle de précipitations est en général positive pendant les mois d’hiver, avec des valeurs comprises entre 0 et 25 %. Etant donné l’augmentation de la température de l’air, l’augmentation des précipitations totales ne se traduit pas par une augmentation des précipitations neigeuses.
 

Etchevers & Martin 2002 - P

Monde / Bassin versant du Rhône :
À l'échelle du bassin [du Rhône], le modèle de circulation globale (GCM) (IPCC, 1996, 2002) prévoit que le réchauffement climatique attendu intensifie le cycle hydrologique, avec plus de précipitations en hiver, des taux d'évaporation accrus et une diminution des précipitations en été et au printemps, et une proportion de précipitations liquides par rapport aux précipitations solides plus importante à haute altitude. Deux scébarios ont été testés :
- B2: la temperature moyenne augmenterait de 2-2.5°C en un siècle.
- A2: la temperature moyenne augmenterait de 3-3.5°C en un siècle.

Ce modèle ayant été reconnu comme incapable de reproduire les caractéristiques des variables à l'échelle régionale et sur des pas de temps courts, différents projets ont été programmés pour traiter cette question.

France :
Selon les modèles du GIEC appliqués à la France, avec le scénario B2 (+ 2-2.5°C en un siècle), les précipitations vont augmenter en hiver, alors qu’elles seront réduites de 5 à 25% en été. Selon le scénario A2 (+ 3-3.5°C en un siècle), les sècheresses estivales seront plus marquées avec une diminution des précipitations hivernales de 20 à 35%.

L'évaluation du changement climatique est généralement basée sur des modèles de circulation globale (GCM) qui ont typiquement une résolution de 2.5° en latitude et 3.75° en longitude.

IPCC 1996, 2002 in Bravard 2006 - P 

Europe :
La probabilité d'occurrence de E2 sur l'Europe d'après l'ensemble de contrôle pendant l'hiver boréal est approximativement de 2.5%. La probabilité de E2 (l'événement En, rencontré lorsque la totalité des précipitations saisonnières en un lieu précis excède n écart-types au-dessus de la moyenne) augmente de plus de 12% dans un contexte de scénario 2*CO2 (associé à un renforcement de l'activité des tempêtes et des orages plus humides) pour la plus grande partie de l'Europe Centrale et du Nord.

Alpes :
Pour la région alpine, la probabilité d’occurrence de la situation E2 est de 2-4% dans le contexte actuel et de 6-12% dans un contexte de scénario 2*CO2. On estime que la probabilité d’occurrence d’un hiver très humide au dessus de la région alpine pourrait être multiplé par un facteur 3-5 pour les 50-100 prochaines années, à cause de l’effet de l’homme sur le climat.
 

Palmer & Räisänen 2002 - A

Monde :
Les modèles climatiques actuels simulent un changement climatique qui induirait une augmentation des précipitations annuelles pour les hautes et moyennes latitudes. Les modèles climatiques globaux ne peuvent pas à l’heure actuelle simuler de manière précise les précipitations de courte durée, de forte intensité, de fortes précipitations localisées. Un changement des précipitations mensuelles peut ne pas être représentatif d’un changement dans les chutes de pluies de courte durée.
 

IPCC 2001 - R

France :
Le programme ECLAT-2 prévoient une réduction des précipitations estivales (de -45% à +8%) et une augmentation des précipitations hivernales, jusqu’à +5-30% avec certains modèles. Les changements associés avec une augmentation globale des températures sont rendus encore plus complexe par des les interactions de la NAO.
Dans le cadre du projet ECLAT-2 (1998-2001), des techniques de downscaling ont été appliquées au bassin du Rhône (Noilhan et al., 2000), en utilisant des sorties de GCM sélectionnées sur le bassin avec un doublement de la concentration en CO2. Ces études ont permis d'explorer la sensibilité des fonctions de production du modèle hydrologique à des anomalies de précipitations et de températures pour des sous-bassins sélectionnés sur la période 1981-1985.

Noilhan & al., 2000 in Bravard 2006 - P

Europe :
En moyenne sur le domaine modélisé, l'augmentation des précipitations moyennes est plus évidente pour les secteurs qui ont déjà connu des conditions humides dans le CTRL, comme la région alpine, qui montre un accroissement relatif de 12%. Cependant, la taille limitée de l'échantillon et l'amplitude des variations individuelles constituent un obstacle à l'identification de variations régionales statistiquement significatives pour cette augmentation relative.

Le réchauffement simulé a un impact significatif sur la distribution de l’intensité des précipitations. Pour des événements de faible intensité, l’effet est marginal et la fréquence des jours de pluie (>0.1 mm par jour) reste inchangée. Cependant, les effets augmentent progressivement avec l’intensité des précipitations et est plus prononcée pour les événements les plus importants. L’occurrence des événements de précipitations dépassant les 30 mm par jour est plus fréquente de 20 % pour la région alpine. Ainsi, c’est le changement de fréquence des précipitations de forte intensité qui est la contribution majeure dans l’augmentation simulée des moyennes de précipitation.

Les résultats suggèrent que l'augmentation stipulée de l'humidité atmosphérique n'a affecté que de façon marginale l'extension spatiale des systèmes de précipitations mais a entraîné une modification de leur intensité, conduisant à une réduction substantielle de la période de retour des événements intenses.

Le modèle climatique régional utilisé est le modèle hydrostatique de prévision météorologique développé par le Service de Météorologie Allemand, qui tourne avec des conditions de limites latérales observées et modifiées et des distributions de température de surface de la mer. Dans un premier temps, une simulation de contrôle (citée plus loin comme CTRL) a été conduite sur le climat actuel en faisant tourner le modèle à ces limites latérales avec l’évolution observée du climat (conditions de limites parfaites). Dans un second temps, une expérimentation de sensibilité a été conduite avec les conditions initiales et de limites de la première réalisation modifiée par une augmentation uniforme de la température de 2°K. Également, de manière consonante avec les observations et les expérimentations des GCM, les conditions à la limite pour l’humidité relative sont laissées inchangées et ces résultats sont donnés dans un domaine moyen de 15% d’augmentation de l’humidité atmosphérique. Les résultats seront présentés de manière mensuelle pour un ensemble de 5 mois d’octobre (1987, -88, -89, -90, -92), représentatifs des conditions climatiques pour l’Europe Centrale.   
La réponse pour l’intensité des précipitations est évaluée en considérant les totaux de chutes de pluie simulés aux points de la grille, groupés dans des sous régions du domaine du modèle. La distribution de la fréquence des intégrations de CTRL se compare bien avec ceux dérivés d’une analyse objective des précipitations journalières observées. La légère tendance à surestimer l’occurrence des épisodes de fortes précipitations est associée avec le biais humide général.

Frei & al. 1998 - A


Hypothèses

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Monde :
Il est très probable que les extrêmes chauds, les vagues de chaleurs et les précipitations intenses deviendront plus fréquent à l’avenir.

Depuis le TAR, il y a eu une amélioration de la compréhension des paramètres des précipitations prévues. L'augmentation de la quantité de précipitations est très probable aux hautes latitudes, tandis qu'une diminution est probable sur la plupart des terres des régions subtropicales (de plus de 20% dans le scénario A1B en 2100), poursuivant les tendances observées.
 

IPCC 2007 - R: SPM

Monde :
Des changements clés dans le système hydrologique associés à des taux élevés de gaz à effet de serre vont entraîner :
- des changements dans les cumuls de précipitations et leur distribution saisonnière ;
- une possible augmentation de l'intensité des précipitations ;
- un changement dans le ratio entre neige et pluie ;
- une augmentation de l'évapotranspiration et une perte d'humidité dans le sol.

De nombreuses raisons vont dans le sens d'une augmentation des précipitations extrêmes si un réchauffement significatif se produit. L'atmosphère va contenir plus d'humidité et une plus grande instabilité thermodynamique est probable (Kunkel, 2003).

Régions froides :

Le cumul de l'augmentation des températures prévu pour les environnements de hautes latitudes (et altitudes, précise le WP5) est plus important que la moyenne globale.
Synthèse bibliographique

Goudie 2006 - A

France :
La modification du régime des précipitations variera selon les régions, il devrait pleuvoir davantage qu’actuellement l'hiver et moins l'été. Les scientifiques s’accordent également à dire que certaines manifestations climatiques extrêmes comme les vagues de chaleur, ou même les périodes de sécheresse seront plus fréquentes.
 

ONERC 2004 - R

Echelle globale :
Le réchauffement climatique induit par l'augmentation des gaz à effet de serre pourrait affecter les précipitations intenses de manières différentes, notamment en changeant leurs fréquences, intensités et périodes de retour.
Revue bibliographique

Christensen & Christensen 2004 - A

Europe de l'Ouest / France :
On peut toujours considérer l'hypothèse de la distribution pseudo stationnaire des pluies extrêmes et de l'aléa inondation comme raisonnable pour les 20 ou 40 prochaines années, en référence aux siècles derniers. Toutefois, nous sommes conscients qu'un changement climatique global peut survenir dans la deuxième moitié du 21 e siècle.
 

Duband 2003 - P

Monde :
Le cycle hydrologique sera renforcé avec des conditions climatiques changeantes, la situation actuelle de distribution, de saisonnalité, et les quantités de précipitations peuvent changer de manière significative dans les régions de montagne.
 

Beniston 2003 - A

Monde :
Le changement climatique global est à même d’amener des changements dans la variabilité climatique et dans les événements extrêmes. A l’échelle du globe, il y a des indications qui poussent à penser que la fréquence et l’intensité des précipitations intenses vont augmenter de manière générale avec le réchauffement climatique.
 

IPCC 2001 - R

Montagnes du monde et d'Europe :
Même dans un monde en réchauffement, des tendances régionales au refroidissement peuvent apparaître, et la réduction du manteau neigeux et des surfaces englacées peuvent également entraîner des vagues de froid hivernales plus marquées dans certaines régions.
 

Wegmann & al 1998 in Harris & al 2001 - A

 

Légende des références biblio :
- A : Article (revue à comité de lecture)
- C : Commentaire
- E : Etude scientifique (non publiée)
- P : Proceedings
- R : Rapport
- Re : Retour d'expérience
- T : Thèse
- W : Site Internet

 


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