Réf. Lang & Renard 2007 - P

Référence bibliographique complète
SHF 2007, Variations climatiques et hydrologie, 29ème journée de l'hydraulique (27-28 mars 2007, Lyon). Analyse régionale sur les extrêmes hydrométriques en France : détection de changements cohérents et recherche de causalité hydrologique. LANG M., RENARD B., p.47-54.

Mots-clés
Extrêmes hydrométriques, évolution, tests statistiques, climat, régions hydro-climatiques.

Organismes / Contact
Cemagref Lyon 3, bis quai Chauveau, 69336 Lyon cedex 09
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(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
Temperatures
Précipitations
Régime des rivières Crues  

Pays / Zone
Massif / Secteur
Site(s) d'étude
Exposition
Altitude
Période(s) d'observation
France métropolitaine Alpes, Pyrénées, Nord-Est       1960-2006

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions
 
Observations
Modélisations
 
Hypothèses
 

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

(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel
Reconstitutions
 
Observations
A l'échelle de la France, on ne relève pas de cohérence dans la répartition spatiale des anomalies détectées, ni d'évolution généralisée sur les débits ou les crues. Aucune tendance climatique cohérente et généralisée ne peut à ce jour être détectée sur l'évolution du régime des extrêmes hydrométriques.

Des évolutions ont pu être détectées sur seulement 5 des 15 régions hydro-climatiques :
des étiages moins sévères dans les Alpes, de plus, l'onde de fonte nivale semble plus précoce dans les Alpes du Nord ;
une augmentation du module nival des stations glaciaires, accompagnée d'une précocité accrue de la date du maximum de débit de base ;
une aggravation des étiages dans les Pyrénées et le Pays Basque. Les crues pluviales semblent également en diminution dans les Pyrénées ;
une augmentation des maxima annuels dans la région du Nord-Est ;
une aggravation des crues en région océanique (Nord de la France), apparemment liée au remplissage des nappes d'accompagnement.

Sur les Alpes du Nord, les changements concernent les crues nivales et les étiages. L'onde de fonte est plus précoce et le pic de fonte diminue. Les étiages sont moins sévères, avec une augmentation significative des minima annuels journaliers et une diminution significative du déficit de volume. La durée des étiages semble également décroître, mais pas de manière significative.

D'après les cartes d'évolution climatique du projet IMFREX, le réchauffement constaté est significatif sur un grand nombre de postes et sur plusieurs indices (notamment le nombre de jours chauds supérieurs à 25°C ou le nombre de jours de gel), en revanche, l'évolution des précipitations est bien moins marquée est n'est significative que pour des cumuls pluviométriques sur plusieurs jours. Les éléments climatologiques observés sont insuffisants pour expliquer des évolutions sur les extrêmes hydrométriques notamment en raison de la forte non-linéarité de la relation pluie-température-débit.
Modélisations
Les modèles hydrologiques ont permis de montrer que l'évolution observée sur les débits semble cohérente avec le comportement des pluies pour la région Nord-Est, la transformation pluie-débit n'étant apparemment pas responsable de ce changement. Pour les Alpes, un lien entre l'augmentation des températures et une modification de la saisonnalité des écoulements liés à la fonte a été mis en évidence.
Hypothèses
 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques
Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)
Régime des rivières sensible à des variations de temperatures et precipitations
Un jeu de 192 longues séries de débits journaliers a été constitué sur la France métropolitaine, en retenant les séries réputées non influencées, disposant d'au moins 40 années d'observations et dont les données sont jugées de bonne qualité par les gestionnaires hydrométriques. Une trentaine d'échantillons a été extrait pour chaque station à partir de variables descriptives des hautes-eaux, des basses-eaux et du régime des eaux. Chaque échantillon a fait l'objet d'un test de stationnarité choisi en fonction de l'autocorrélation de la série, du type de distribution attendu et de la longueur de l'échantillon.

Après une étape de critique des données obtenues (changement dans la chaîne de traitement hydrométrique, présence d'aménagements), 149 séries ont été retenues pour les hautes-eaux , 90 pour les basses-eaux et 130 pour la description des régimes.

Une série de 15 régions hydro-climatiques a été établie (Renard, 2006) en croisant une classification basée sur la saisonnalité des crues et des étiages avec un zonage pluviométrique de Météo France. La cohérence régionale a été étudiée à l'aide d'une variable régionale, à partir de la version régionale du test de Mann et Kendall (Douglas et al. 2002 et Yue et Wang 2002), ou grâce au test régional de déviance proposé par Renard.

Afin de définir si les évolutions constatées sur certaines régions sont imputables à des changements climatiques et non pas à l'évolution des bassins versants (urbanisme, aménagements, affectations des sols...), une comparaison empirique avec les cartes d'évolution climatique du projet IMFREX a été réalisée.

Une analyse plus détaillée a été réalisée en comparant l'évolution observée des débits avec celle obtenue par une modélisation hydrologique : pour la région continentale, l'évolution des crues pluviales à partir du modèle GR4J (Perrin, 2000) et pour les Alpes, l'évolution des crues nivales à partir du modèle MORDOR (Paquet, 2004).

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

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

(4) - Remarques générales
 

(5) - Préconisations et recomandations
 

Références citées :

DOUGLAS E. M., VOGEL R. M., KROLL C. N. Trends in floods and low flows in the United States: impact of spatial correlation. Journal of Hydrology, 2000, 240: 90-105.

PAQUET E. Evolution du modèle hydrologique MORDOR : modélisation du stock nival à différentes altitudes. La houille blanche, 2004, 75-82.

PERRIN C. Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit au travers d'une approche comparative. 2000. INPG, Cemagref. 530 p.

RENARD B. Détection et prise en comppte d'éventuels impacts du changement climatique sur les extrêmes hydrologiques en France. 2006. Thèse de Doctorat, INPG, Cemagref, 364 p.

YUE S., WANG C. Y. Regional streamflow trend detection with consideration of both temporal and spatial correlation. International Journal of Climatology, 2002, 22: 933-946.