Pôle Alpin Risques Naturels (PARN) Alpes–Climat–Risques Avec le soutien de la Région Rhône-Alpes (2007-2014)
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Fiche bibliographique

 

Réf. Jomelli & al. 2009 - A

Référence bibliographique
JOMELLI V., BRUNSTEIN D., DEQUE M. et al. (2009) Impacts of future climatic change (2070-2099) on the potential occurence of debris flows : a case study in the Massif des Ecrins (French Alps) 97: 171. doi:10.1007/s10584-009-9616-0

Abstract : In this paper we investigate the impacts of future climatic change on the occurrence of debris flows in the Massif des Ecrins (French Alps). Two distinct aspects are discussed: the impact of future climatic change on the evolution of the process, and changes in the spatial distribution. Three climate simulations are presented for the current period (1970–1999) and for future periods (2070–2099) using GCM ARPEGE CLIMAT model developed by Météo-France. Simulated data are then statistically downscaled to obtain a higher spatial resolution. In the first step, we compare occurrence probabilities in the current period and in the next century. In the second step, we estimate which zones would be affected by the process in the future at the scale of the Massif des Ecrins. For the current period, the best model was obtained between debris flows and the number of days between June 15th and October 15th with more than 20 mm calculated either from observed meteorological or simulated data. Results of the ARPEGE model considering the A2 hypothesis (IPCC 2007) showed that the most significant climatic trends for the end of the century will be a decrease in intense rainy events and an increase in temperature. These trends are expected to reduce the occurrence of hill slope debris flows in the Massif des Ecrins. From a spatial point of view, the increase in temperature should result in a shift of the 0◦C isotherm to a higher elevation which, in turn, should result in a 20% reduction of the number of slopes affected by the process.

Mots-clés
 

Organismes / Contact

Authors / Auteurs :

  • V. Jomelli, LGP-CNRS, UMR 8591 & IRD GREAT ICE Maison des Sciences de l’Eau
  • D. Brunstein, LGP-CNRS, UMR 8591
  • M. Déqué, CNRM CNRS/GAME
  • M. Vrac, LSCE-CNRS
  • D. Grancher, LGP-CNRS, UMR 8591

(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)
(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)
(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)
(3) - Sous-type(s) d'aléa
temperature / precipitation   debris flows  

Pays / Zone
Massif / Secteur
Site(s) d'étude
Exposition
Altitude
Période(s) d'observation
France Massif des Ecrins        

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions
 
Observations

 

Modélisations
 The ARPEGE regional climate model was developed by CNRM of Météo-France (Déqué et al. 1994). The model covers the whole globe, with a variable resolution reaching 50 to 60 km over France, which makes it possible to represent the Massif des Ecrins (Déqué and Piedelievre 1995; Déqué et al. 1998).

With the model, three 30-year simulations named F1, F2 and F3 (F=future period) in this paper were produced for the 2070–2099 period.

Temperature

Maximum temperatures in winter are higher for cold values (6◦C for −10◦C compared to 3◦C for 20◦C). In spring, the increase in temperature is uniform, about 4◦C. In summer, the increase reaches 5◦C or even 6◦C above 30◦C. In autumn, the increase is between 3◦C and 4◦C. Minimum winter temperatures behave in a similar way to maximum temperatures: an increase of 10◦C for - 20◦C compared to 3◦C at positive temperatures. In the other seasons, warming is independent of the temperature: 3◦C in spring and autumn, 4◦C in summer. The consequence of this increase in temperature is a significant reduction in the number of freezing days (Fig. 6) between the simulated current climate and the future simulated climate with an average of 65 fewer freezing days.

Precipitation

In winter and autumn there is an increase in precipitation (Fig. 7), particularly in intense rainy events, while in spring there is no significant increase. In summer, the trend is more complex: a decrease in the number of events is observed below the threshold of 50 mm/day, while above this value there is an increase (Déqué 2005)

Le modèle climatique regional ARPEGE a été développé par le CNRM de Météo-France (Déqué et al. 1994). Le modèle s’étend à la planète entière, avec une résolution de 50 à 60km sur la France, rendant ainsi possible de représenter le Massif des Ecrins (Déqué and Piedelievre 1995 ; Déqué et al. 1998).

A partir de ce modèle, nous avons mis en place trois simulations de 30ans, appelées F1, F2 et F3, pour la période 2070-2099.

Température

Les températures maximums hivernales sont plus haute pour les valeurs les plus basses (6°C our -10°C et 3°C pour 20°C). Au printemps, l’augmentation des températures est uniforme et d’environ 4°C. En été, les augmentations de températures atteignent 5°C ou même 6°C au-dessus de 30°C. En automne, l’augmentation est comprise entre 3°C et 4°C. Les températures minimums hivernales suivent la même tendance que les températures maximums : une augmentation de 10°C pour -20°C et de 3°C pour les températures positives. Aux autres saisons, le réchauffement apparaît comme indépendant de la température. On observe ainsi une augmentation de 3°C au printemps et en automne, de 4°C en été. La conséquence de cette augmentation des températures est une diminution importante des jours de gel entre le climat futur simulé et le climat actuel, avec une diminution moyenne de 65 jours de gel.

Précipitation

Si en hiver et en automne on observe une augmentation des précipitations, qui se manifestent surtout à travers des épisodes de pluie intense, aucune augmentation importante n’est observée au cours du printemps. En été, la tendance observée est plus complexe. On observe ainsi une diminution du nombre d’évènements pluvieux inférieurs à 50mm/jour et une augmentation des évènements où l’intensité dépasse ce seuil.

Hypothèses
 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)



(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel
Reconstitutions
 
Observations
 

 

Modélisations
 
Hypothèses
 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 

 


(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa
Reconstitutions
 
Observations
 
Modélisations

In the near future, the currently lowest debris flow triggering zones located at about 1850 m should be inactive due to a reduction in the number of freezing days, and an increase in the elevation of the tree line. The marked increase in temperature during the twenty-first century will produce a shift of at least 400 m (considering a rate of 0.65◦C/100 m) of the 0◦C isotherm toward a higher elevation. This shift will reduce the number of freezing days at lower elevations and will increase the elevation of the tree line [which] should increase the altitude of the current debris flow triggering zone. Due to the limited number of high summits in the southern part of the Massif des Ecrins, triggering of hill slope debris flows zones in this part of the massif should be reduced by about 20% compared to the current period.

Dans un futur proche, on devrait observer l’inactivité des zones de déclenchement, des coulées de débris, les plus basses, situées à environ 1850m. En effet, cette modification serait la conséquence de la diminution du nombre de jours de gel d’une part et de l’augmentation de la tree line d’autre part. L’importante augmentation des températures au cours du 21ème siècle va être à l’origine d’une élévation d’au moins 400m (en considérant un taux de 0.65°C/100m) de l’isotherme 0°C. Ce changement va réduire le nombre de jours de gel aux altitudes plus basses et entraîner l’élévation de la tree line, augmentant par conséquent l’altitude de déclenchement des zones de déclenchement des coulées de débris. En raison du nombre limité de hauts sommets dans la partie sud du Massif des Ecrins, le déclenchement des coulées de débris dans cette zone devrait être réduit d’environ 20% par rapport à la période actuelle.
Hypothèses
 

Paramètre de l'aléa
Sensibilité du paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
 
 

The analysis was based on a survey of 159 debris flows selected in 62 different paths and whose triggering was dated yearly. These debris flows paths were selected in seven valleys of the Massif des Ecrins (45◦00' S, 6◦30' E) (Fig. 2)

We selected nine stations with different elevations and periods of observation whose data go back to 1961 and 1964.

The ARPEGE regional climate model was developed by CNRM of Météo-France (Déqué et al. 1994). The model covers the whole globe, with a variable resolution reaching 50 to 60 km over France, which makes it possible to represent the Massif des Ecrins (Déqué and Piedelievre 1995; Déqué et al. 1998). With the model, three 30-year simulations named F1, F2 and F3 (F=future period) in this paper were produced for the 2070–2099 period.

Notre analyse est fondée sur l’étude de 159 coulées de débris, sélectionnées dans 62 zones différentes et dont le déclenchement a déjà été daté. Les zones de coulées ont été sélectionnées dans 7 vallées différentes du Massif des Ecrins. Nous avons sélectionné 9 stations de mesures dont les altitudes et les périodes d’observations varient, afin d’obtenir des données depuis 1961 et 1964. Le modèle climatique régional ARPEGE a été développé par le CNRM de Météo-France (Déqué et al. 1994). Le modèle s’étend à la planète entière, avec une résolution de 50 à 60km sur la France, rendant ainsi possible de représenter le Massif des Ecrins (Déqué and Piedelievre 1995 ; Déqué et al. 1998). A partir de ce modèle, nous avons mis en place trois simulations de 30ans, appelées F1, F2 et F3, pour la période 2070-2099.

(4) - Remarques générales
 

(5) - Syntèses et préconisations
 

Références citées :

Aldrich JH, Nelson FD (1984) Linear probability, logit, and probit models. Series, Quantitative applications in the social sciences 45. Sage University Paper, Thousand Oaks, 95 pp

Bardou E, Delaloye R (2004) Effects of ground freezing and snow avalanche deposits on debris flows in alpine environments. Nat Hazards Earth Syst Sci 4:519–530

Blijenberg HM (1998) Rolling stones? Triggering and frequency of hill slope debris flows in the Bachelard Valley, Southern French Alps. PhD Thesis, Utrecht University, 233 pp Caine N (1980) The rainfall intensity-duration control of shallow landslides and debris flow. Geogr Ann 62A:23–28

Christensen OB, Christensen JH (2004) Intensification of extreme European summer precipitation in a warmer climate. Glob Planet Change 44:107–117

De Boor C (2001) A practical guide to splines. Springer Series: Applied Mathematical Sciences, vol 27, 1st ed. 1978. 1st hardcover printing, XVIII, 372 p. ISBN: 978-0-387-95366-3

DéquéM(2005) IMFREX.Météo-France, Paris, 55 pp. http://medias.cnrs.fr/imfrex/web/documents/ downloads/rapport_final_imfrex.pdf

Déqué M (2007) Frequency of precipitation and temperature extremes over France in an anthropogenic scenario: model results and statistical correction according to observed values. Glob Planet Change 57:16–26. doi:10.1016/j.gloplacha.2006.11.030

Déqué M, Piedelievre JP (1995) High-resolution climate simulation over Europe. Clim Dyn 11:321–339

Déqué M, Dreveton C, Braun A, Cariolle D (1994) The ARPEGE-IFS atmosphere model: a contribution to the French community climate modeling. Clim Dyn 10:249–266

Déqué M, Marquet P, Jones RG (1998) Simulation of climate change over Europe using a global variable resolution general circulation model. Clim Dyn 14:173–189

Gärtner H, Stoffel M, Lièvre I, Conus D, Grichting M, Monbaron M (2003) Debris flow frequency derived from tree-ring analyses and geomorphic mapping, Valais, Swizerland. In: Chen R (ed) Debris flow hazards mitigation. Millpress, Rotterdam, pp 207–217

Gibelin AL, Déqué M (2003) Anthropogenic climate change over the Mediterranean region simulated by a global variable resolution model. Clim Dyn 20:327–339

Guzzetti F, Peruccacci S, Rossi M, Stark CP (2007) Rainfall thresholds for the initiation of landslides in central and southern Europe. Meteorol Atmos Phys 98:239–267

Guzzetti F, Peruccacci S, Rossi M, Stark CP (2008) The rainfall intensity-duration control of shallow landslides and debris flows: an update. Landslides 5:3–17

Haeberli W, Rickenmann D, Zimmerman M (1990) Investigation of 1987 debris flows in the Swiss Alps: general concept and geophysical soundings. Hydrology in Mountainous regions. II Artificial reservoirs; Water and slopes, vol 194. Proceedings of two Lausanne Symposia, August 1990. IAHS publication, pp 303–310

Hastie TJ, Tibshirani RJ (1990) Generalized additive models. Chapman and Hall, New York

Hungr O (2005) Classification and terminology. In: Jakob M, Hungr O (eds) Debris flow hazards and related phenomena. Springer, Berlin, pp 9–23

IPCC (2007) Climate change. The scientific basis, contribution of working group I to the third assessment report of the IPCC. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 881 pp

Iverson R (1997) The physics of debris flows. Rev Geophys 35:245–296

Johns TC, Gregory JM, IngramWJ, Johnson CE, Jones A, Mitchell JFB, Roberts DL, Sexton DMH, Stevenson DS, Tett SFB, Woodage MJ (2001) Anthropogenic climate change for 1860 to 2100 simulated with the HadCM3model under updated emission scenarios. Hadley Centre Technical Note 22:62 pp

Jomelli V (1997) Géodynamique des dépôts d’avalanche: analyses morphométriques et sédimentologiques. PhD thesis, University Paris VII, Paris, 252 pp

Jomelli V (1999) Caractéristiques morphosédimentaires des dépôts d’avalanches en haute montagne alpine; variations spatio-temporelles de leur mise en place depuis le Petit Age Glaciaire. Géogr Phys Quat 53:199–209

Jomelli V, Francou B (2000) Comparing characteristics of rockfall talus and snow avalanche landforms in an alpine environment using a new methodological approach. Geomorphology 35:181–192

Jomelli V, Chochillon C, Brunstein D, Pech P (2003) Hillslope debris flows occurrence since the beginning of the 20th century in the FrenchAlps. In: Chen R (ed) Debris flow hazardsmitigation. Millpress, Rotterdam, pp 127–137

Jomelli V, Pech P, Chochillon C, Brunstein D (2004) Geomorphic variations of debris flows and recent climatic change in the French Alps. Clim Change 64:77–102

Jomelli V, Brunstein D, Grancher D, Pech P (2007) Is the response of hill slope debris flows to recent climate change univocal? A case study in the Massif des Ecrins (French Alps). Clim Change 85:119–137

Pech P, Jomelli V (2001) Rôle du cône apical dans le déclenchement des coulées de débris alpines du Massif du Dévoluy, Hautes-Alpes, France. Géogr Phys Quat 1:47–61

Raible CC, Casty C, Luterbacher J, Pauling A, Esper J, Frank DC, Buntgen U, Roesch AC, Tschuck P, Wild M, Vidale PL, Schar C, Wanne H (2006) Climate variability—observations, reconstructions, and model simulations for the Atlantic-European and Alpine region from 1500– 2100 AD. Clim Change 79:9–29

Rebetez M, Lugon R, Baeriswyl PA (1997) Climatic change and debris flows in high mountain regions: the case study of the Ritigraben Torrent (Swiss Alps). Clim Change 36:371–389

Remaitre A, Maquaire O, Pierre S (2002) Analyse d’une lave torrentielle dans le torrent de Faucon (bassin de Barcelonnette Alpes de Haute-Provence), détermination des zones de déclenchement et de contribution. Géomorphologie 1:71–84

Reynolds RW, Smith TM (1994) Improved global sea surface temperature analyses using Optimum Interpolation. J Climate 7:929–948

Rickenmann D, Zimmermann M (1993) The 1987 debris flow in Switzerland: documentation and analysis. Geomorphology 8:175–189

Salameh T, Drobinski P, Vrac M, Naveau P (2008) Statistical downscaling of near-surface wind over complex terrain in southern France. Meteorol Atmos Phys 103:253–265

Schwarz G (1978) Estimating the dimension of a model. Ann Stat 6:461–464

Stoffel M, Beniston M (2006) On the incidence of debris flows from the early Little Ice Age to a future greenhouse climate: a case study from the Swiss Alps. Geophys Res Lett 33:L16404

Stoffel M, Bollschweiler M, Hassler G (2006) Differentiating past events on a cone influenced by debris-flow and snow avalanche activity—a dendrogeomorphological approach. Earth Surf Process Landf 31:1424–1437

Strunk H (1992) Reconstructing debris flow frequency in the southern Alps back AD 1500 using dendrogeomorphological analysis. Erosion, debris flow and environment in Mountain Regions. Proceedings of the Chengdu symposium, vol 209. IAHS publ, pp 299–306

Tebaldi C, Hayhoe K, Arblaster JM, Meehl GA (2006) Going to the extremes: an intercomparaison of model-simulated historical and future changes in extreme events. Clim Change 79:185–211

Van Steijn H (1991) Frequency of hill slope debris flows in part of the French Alps. Turkish Bull Geomorphology 19:83–90

Van Steijn H (1996) Debris flow magnitude–frequency relationships for mountainous regions of central and Northwest Europe. Geomorphology 15:259–273

Vrac M, Marbaix P, Paillard D, Naveau P (2007) Non-linear statistical downscaling of present and LGM precipitation and temperatures over Europe. Climate of the Past 15:227–239

Wood SN (2000) Modelling and smoothing parameter estimation with multiple quadratic penalties. JR Stat Soc B 62(2):413–428

Wood AW, Leung LR, Sridhar V, Lettenmaier DP (2004) Hydrologic implications of dynamical and statistical approaches to downscaling climate model outputs. Clim Change 62:189–216

Zimmerman M, HaeberliW(1992) Climatic change and debris flow activity in high mountains areas. A case study in the Swiss Alps. Catena Suppl 22:59–72


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