Réf. Météo-France 2011 - R: SRCAE-RA

Référence bibliographique complète

METEO-FRANCE 2011. Etude du changement climatique pour le SRCAE Rhône-Alpes. Etude réalisée par Météo-France Centre-Est, Division Développements-Etudes-Climatologie, pour la DREAL Rhône-Alpes, janvier 2011, 73 pp. [Rapport en ligne]

Introduction
Dans le cadre de l’élaboration de son Schéma Régional Climat Air Energie (SRCAE), la DREAL Rhône-Alpes a commandé à Météo-France une étude sur les changements du climat de la région Rhône-Alpes pour le siècle à venir. L’étude proprement dite comporte trois parties.
• La première est une analyse d’indicateurs climatiques calculés à partir de deux paramètres de base, les précipitations et la température. Ces indicateurs ont été projetés sur 3 fenêtres temporelles ouvertes sur le XXIème siècle puis comparés aux valeurs de référence qui reflètent le climat actuel. L’analyse de ces indicateurs est faite à une échelle suffisamment fine pour discerner les grands territoires qui composent la région rhône-alpine.
• La seconde partie est l’étude de l’évolution du vent moyen, paramètre d’entrée pour étudier l’évolution du potentiel éolien. La méthode employée est la même que celle utilisée pour les indicateurs climatiques : modélisation du vent sur le siècle à venir et comparaison des valeurs obtenues avec les valeurs actuelles. Compte tenu de la très grande variabilité spatiale du vent, il n’est cependant pas possible de spatialiser ce paramètre à une échelle fine.
• Les deux dernières parties répondent aux besoins des Associations Agréées pour la Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) associées au SRCAE. Il s’agit d’une part de quantifier l’évolution du paramètre Degré Jour Unifié (DJU) jusqu’à l’horizon 2030 et d’autre part de déterminer quel hiver et quel été parmi ceux des années 2000 à 2009 sont les plus représentatifs en termes de conditions favorables à l’apparition de pic de pollution par les particules l’hiver, par l’ozone l’été.
Pour quantifier l’évolution du climat, les auteurs confrontent donc, paramètre par paramètre, une climatologie de référence, décrivant les valeurs actuelles de ces paramètres, avec une climatologie du futur issue de la projection sur l’ensemble du XXIème siècle de leurs valeurs.
Avant de présenter les résultats des trois parties de l’étude, les auteurs détaillent comment les climatologies de référence ont été élaborées puis nous explicitons la modélisation utilisée pour la projection des paramètres météorologiques jusqu’à 2100, en insistant sur les incertitudes associées.

Mots-clés

 


Organismes / Contact
Partenaires

Météo-France - Direction Inter-Régionale Centre Est, Avenue Louis Mouillard 69500 Bron Aéroport, Tél : 04 72 35 40 01 – Courriel : ceclim@meteo.fr

 


Principaux rapports scientifiques sur lesquels s'est appuyé le rapport

 


(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
       

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

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques
Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

Résultats de l’étude

Les indicateurs climatiques : Cartographie de chaque indicateur [voir cartes dans le rapport]

TEMPERATURE MOYENNE ANNUELLE

La température moyenne (moyenne de la température maximale et minimale) évoluerait de manière assez uniforme en Rhône-Alpes. Deux scénarios sur trois montrent néanmoins une augmentation plus marquée sur le sud de la région et sur les Préalpes du sud.

A l’horizon 2030, c’est une augmentation de 1 à 2°C qui est modélisée. Elle porterait la moyenne annuelle au-delà des 15°C dans l’extrême sud de la vallée du Rhône.

A l’horizon 2050, l’augmentation se poursuivrait pour totaliser 1.5°C environ dans le scénario le plus froid, à un peu plus de 2.5°C dans celui le plus chaud.

Pas de stabilisation en fin de siècle puisque à l’horizon 2080, une augmentation de 2 à 5 °C est modélisée suivant les scénarios. Ainsi dans le meilleur des cas, scénario B1, les températures moyennes maximales atteintes aujourd’hui uniquement au sud de Montélimar seraient dépassées dans toute la vallée du Rhône et jusqu’au sud des plaines de l’Ain. Dans le pire des cas, scénario A2, ces mêmes températures couvriraient l’ensemble du territoire rhône-alpin situé en dessous de 1000 m d’altitude.

TEMPERATURE MINIMALE PRINTANIERE

La variation des températures minimales du printemps montre la même structure quelque soit le scénario et l’horizon considéré : une augmentation maximale interviendrait dans le nord des Alpes (en Haute-Savoie) et dans les Préalpes du sud. Une augmentation moindre toucherait le reste de la moitié Est de Rhône-Alpes. L’augmentation serait la plus faible dans la moitié ouest, sans discernement entre plaine et relief.

A horizon 2030, la fourchette d’estimation de l’augmentation oscille entre un peu moins de 1°C à 1.5°C à l’ouest et un peu plus de 1°C à 2.5°C à l’est.

A horizon 2050, le scénario B1 ajoute 3 à 4 dixièmes supplémentaires par rapport à l’horizon 2030, alors que le scénario A2 ajoute entre 0.5 et 1°C en accentuant les écarts constatés ci-dessus.

A l’horizon 2080, on mesurerait une moyenne des températures minimales printanières qui dépasserait la moyenne actuelle de 2 à 2.5°C dans la moitié ouest et de 2.5 et 4.5°C en Haute Savoie et Préalpes du sud. La moyenne de 9°C qu’on ne rencontre aujourd’hui qu’autour de Lyon, Valence et Montélimar serait dépassée partout dans la vallée du Rhône, le sillon alpin et la plaine de l’Ain.

TEMPERATURE MINIMALE ESTIVALE

La variation des températures minimales estivales montre une structure identique indépendamment du scénario pour les horizons 2030 et 2050 : une augmentation maximale interviendrait dans l’ensemble des Alpes et dans les Préalpes du sud. Une augmentation un peu plus faible est visible dans les plaines de Drôme-Ardèche. Le reste du territoire serait soumis à une augmentation moindre, sans discernement entre plaine et relief, si ce n’est le Val de Saône qui recueille systématiquement 1 à 3 dixièmes d’augmentation supplémentaire. A l’horizon 2080, tous les scénarios s’accordent également pour indiquer un fléchissement de l’augmentation des températures dans les Alpes.

Dès l’horizon 2030, l’augmentation atteint déjà 1.5 à 2 degrés dans tous les massifs orientaux rhône-alpins et 1 à 1.5°C ailleurs.

A l’horizon 2050, ces chiffres sont portés respectivement à 2/3.5°C et 1.5/2.5°C

A l’horizon 2080, l’augmentation minimale générale serait de 2/2.5°C selon le scénario B1 et dépasserait 4.5°C selon le scénario A2 dans lequel les Préalpes montrent une hausse de plus de 6.5°C par rapport à la moyenne actuelle.

TEMPERATURE MINIMALE AUTOMNALE

L’évolution de la moyenne des températures minimales automnales est relativement uniforme dans tout Rhône-Alpes. Parmi les 9 modélisations, seul un léger accroissement supplémentaire, de l’ordre de quelques dixièmes, est repéré systématiquement dans les Préalpes du sud et dans le sud de Drome Ardèche sous influence du climat méditerranéen.

Ainsi à l’horizon 2030, la moyenne augmenterait partout entre 0.5 et 1.5°C. Cet accroissement aux moyennes actuelles atteindrait entre 1 et 2°C à l’horizon 2050 et entre 1 et 4°C à l’horizon 2080. A noter que le scénario B1 ne montre pas d’évolution entre 2050 et 2080 dans les Alpes et moins d’un demi-degré d’augmentation ailleurs.

TEMPERATURE MINIMALE HIVERNALE

Les deux premiers horizons nous montrent une augmentation relativement uniforme de la moyenne des températures minimales en hiver. Seule la haute montagne montre une augmentation moins importante de quelques dixièmes de degré. En 2030 la fourchette basse de l’augmentation est donnée par le scénario A2 et vaut entre 1 et moins de 1.5°C. La fourchette haute est donnée par le scénario B1 et vaut entre 1 et plus de 1.5°C. En 2050, la moyenne devrait être de 1 à 2°C plus élevée que la moyenne calculée sur la période 1971-2000. On remarque que le scénario B1 conduit à une légère baisse de la moyenne entre les horizons 2030 et 2050.

A l’horizon 2080, ce n’est plus la haute montagne mais les Préalpes du sud qui se distinguent du reste du territoire rhône-alpin avec une augmentation un peu plus accentuée qu’ailleurs, de 2.5 à 3.5°C contre 1.5 à un peu plus de 2°C.

Une moyenne positive, qui affecte aujourd’hui la vallée du Rhône, le Roannais, le Val de Saône, la moitié occidentale de la plaine de l’Ain et une fraction du sillon rhônealpin, pourrait ainsi s’étendre, selon le scénario le plus chaud, à l’ensemble du territoire situé sous la barre des 1000 mètres d’altitude.

TEMPERATURE MAXIMALE PRINTANIERE

La moyenne des températures maximales du printemps augmenterait tout au long du siècle. L’augmentation serait plus importante dans les Cévennes ardéchoises, les Préalpes du sud et dans l’ensemble des massifs de hautes montagnes des Alpes. Dans ces dernières, l’augmentation de cette moyenne est plus importante qu’ailleurs en fin de siècle.

Ainsi à l’horizon 2030, l’augmentation serait identique dans les Cévennes ardéchoises et en haute montagne, comprises entre 1 et 2°C.

A l’horizon 2050, on trouve également la même augmentation dans ces deux lieux, entre 1.5 et 3°C.

Par contre à l’horizon 2080, les températures modélisées fournissent une augmentation en haute montagne qui, comprise entre 2.5 et plus de 4°C selon les scénarios, dépasse d’un demi-degré environ l'augmentation localisée dans les Cévennes ardéchoises.
Dans le reste du territoire, quel que soit l’horizon et le scénario, l’augmentation est toujours inférieure à celle modélisée dans les Cévennes ardéchoises, de moins d’un demi-degré.

TEMPERATURE MAXIMALE ESTIVALE

Une constante dans la modélisation des températures maximales d’été : en moyenne l’augmentation par rapport à la période 1971-2000 est toujours plus élevée dans les Cévennes qu’ailleurs. Les zones qui vont le plus se réchauffer concernent ensuite le sud de la Drôme et de l’Ardèche, les Préalpes mais aussi toutes les plaines de la Loire, notamment à l’horizon 2080.

A l’horizon 2030, l’augmentation serait comprise entre 2 et 2.5°C.

A l’horizon 2050, elle serait de 2/2.5°C dans le scénario B1 mais de 3.5/4.5°C sous scénario A1B.

A l’horizon 2080, l’augmentation ne cesse de s’amplifier : 3.5/4°C sous scénario B1, mais 6.5/8°C avec le scénario A2. Ainsi à cette échéance, même avec le scénario le plus froid, la moyenne de 30°C qui n’est pas atteinte aujourd’hui serait dépassée dans toute la vallée du Rhône (jusqu’à Genève) et de la Saône, le sillon alpin et dans les plaines de la Loire. Avec le scénario le plus chaud, la moyenne de 35°C serait dépassée dans les plaines au sud de Valence, dans la vallée de la Drôme et dans celle du haut Grésivaudan.

TEMPERATURE MAXIMALE AUTOMNALE

La moyenne des températures maximales d’automne augmenterait presque uniformément en Rhône-Alpes. En effet, excepté pour l’horizon 2080, l’écart entre l’augmentation la plus faible qui serait localisée dans les massifs savoyards et l’augmentation la plus forte qui se situerait dans la moitié ouest, n’est que d’un demi degré.

A l’horizon 2030, les différents scénarios s’accordent pour donner une augmentation de l’ordre de 1 à 1.5°C.

A l’horizon 2050, ils divergent un peu, portant les bornes de l’augmentation à 1.5°C et 3°C.

Pour l’horizon 2080, l’augmentation modélisée va du simple au double selon que l’on considère le scénario B1 ou A2. Dans le premier, la température maximale augmenterait d’un peu plus de 2°C dans la Vanoise à un peu moins de 3°C dans les plaines du Forez. Dans le second scénario, la Vanoise verrait une augmentation de plus de 4°C et les Cévennes connaîtraient avec presque 5.5°C la plus forte augmentation de Rhône-Alpes.

TEMPERATURE MAXIMALE HIVERNALE

La moyenne des températures maximales d’hiver augmenterait très uniformément en Rhône-Alpes avec dans chaque modélisation environ 0.5°C d’écart entre les variations extrêmes. A l’horizon 2030, l’augmentation serait plus forte que pour la saison précédente puisqu’elle serait de l’ordre de 1.5 à 2°C.

A l’horizon 2050, le scénario B1 montre une baisse des températures l’hiver par rapport à l’horizon 2030 : l’augmentation modélisée se situe entre 1 et 1.5°C. Les autres scénarios voient la poursuite de la hausse des températures et situent l’augmentation depuis la période de référence 1971-2000 entre 2 et 3°C.

A l’horizon 2080, l’augmentation serait de l’ordre de 2/2.5°C à 4/4.5°C selon les scénarios.

Actuellement, une moyenne de 10°C des températures maximales l’hiver n’est atteinte que dans le sud des départements de la Drôme et de l’Ardèche. Dans les scénarios les plus froids, à l’horizon 2030, elle serait dépassée dans tout le couloir rhodanien jusqu’à Valence, dans la vallée de la Drome et le bassin Romanopéageois et en 2080, une telle moyenne remonterait encore plus au nord jusqu’à Vienne et serait également présente dans les plaines de la Loire et dans la vallée du Haut Grésivaudan.

FORTES CHALEURS

Dans la période de référence 1971-2000, le nombre de jours de fortes chaleurs (où la température maximale dépasse 35°C) est en moyenne compris entre 0 et 1.5 et atteint 2 et 3 jours dans la vallée du Rhône jusqu’à Valence. Il est nul en altitude dans les Alpes et devrait le rester jusqu’en 2100.

L’augmentation du nombre de jours de fortes chaleurs jusqu’en 2100 serait la plus importante dans le sud de la Drome et de l’Ardèche (le seuil de 35°C y est déjà plus souvent approché ou dépassé qu’ailleurs). Elle affecterait également plus les plaines de la Loire que le reste des plaines rhônealpine. Ces fortes chaleurs affecteraient également les reliefs de moyenne altitude (Préalpes, Cévennes) dans une proportion de moitié environ par rapport aux zones de plaine.

A l’horizon 2030, il devrait augmenter de 2 à 5 jours dans les zones de plaines, jusqu’à 7 jours au sud de Montélimar. Ensuite, les scénarios divergent et à l’horizon 2050, la variation s'inverserait avec le scénario B1, mais continuerait sa progression avec les deux autres, portant ainsi l’augmentation entre 9 et 12 jours en plaine, jusqu’à 15 à l’extrême sud. A l’horizon 2080, le scénario le plus chaud modélise plus de 30 jours de fortes chaleurs par an en moyenne dans la quasitotalité des zones de plaine. Ces températures étant essentiellement atteintes l’été, cela représente, en moyenne, un jour sur trois de très forte chaleur durant la période estivale.

PLUVIOMETRIE ANNUELLE

La variation du cumul annuel des précipitations serait globalement à la baisse. Jusqu’en 2080, elle serait moins importante dans les Alpes que sur le reste du territoire. L’horizon 2080 montre un changement puisque alors la diminution des précipitations s’accélérerait dans les massifs occidentaux des Alpes, du Vercors au Chablais.

A l’horizon 2030, la baisse du cumul serait de l’ordre de 5 à 10%

A l’horizon 2050, elle s’étalerait entre 0 et 15% selon les scénarios. On noterait également une stagnation, voire une augmentation des précipitations en Savoie.

A l’horizon 2080, du Vercors au Chablais, la diminution des précipitations pourrait atteindre 10 à 20% sur l’année. Elle resterait minimale, entre 5 et 10%, en Savoie et serait comprise entre 10 et 15% ailleurs.

PLUVIOMETRIE PRINTANIERE

L’évolution au cours du siècle des précipitations printanières découpe Rhône-Alpes en trois zones :

- La moitié sud de Drôme Ardèche qui voit ses précipitations chuter de 5 à 10% aux horizons 2030 et 2050 puis remonter à l’horizon 2080 pour arriver au niveau actuel dans deux scénarios ou poursuivre cette tendance pour arriver à une baisse de 15 à 20% dans le scénario le plus sec.

- Les Alpes avec un accroissement des précipitations sur l’ensemble du siècle et des scénarios, de l’ordre de 5 à 10%, sauf pour le scénario la plus sec de l’horizon de 2080 qui ramène les pluies alpines du printemps à leur niveau actuel.

- Le reste du territoire dans lequel on ne discerne pas de changement significatif avec des variations tantôt positives, tantôt négatives et le plus souvent inférieures à 5% en valeurs absolues.

PLUVIOMETRIE ESTIVALE

Le régime des précipitations estivales devrait subir un certain bouleversement au cours du siècle : les précipitations devraient augmenter dans la partie sud des Alpes du nord et fortement diminuer dans le reste de la région.

La modélisation découpe Rhône Alpes en trois zones.

La première est constituée des massifs en bordure sud-est des Alpes, de l’Oisans au Mont Blanc. L’accroissement des précipitations l’été pourrait y atteindre 10à 20% à horizon 2030, moins de 10% à horizon 2080, l’ensemble de Rhône-Alpes suivant une tendance à la baisse en fin de siècle.

La seconde zone borde la première à l’ouest et inclut également la vallée du Rhône au sud de Lyon, le nord Isère et les reliefs de l’Ain. C’est dans cette zone que la diminution du cumul pluviométrique estival serait la plus importante ; de 10 à 20% à l’horizon 2030 et de 25 à 40% à l’horizon 2080.

La dernière zone couvre les départements de la Loire et du Rhône, la plaine de l’Ain et les massifs de l’Ardèche. On peut y adjoindre également les Baronnies et le Dévoluy qui ont un comportement proche mais tirant vers celle de la première zone. Les précipitations baisseraient dans cette zone de 5 à 15% à horizon 2030, de 10 à 25% à horizon 2080.

PLUVIOMETRIE AUTOMNALE

Pas vraiment de fortes variations de la pluviométrie en automne. La tendance est néanmoins orientée à la baisse avec jusqu’à 15% de diminution localement selon les scénarios et les tendances. Il ne se dégage pas de constante géographique dans la graduation des variations. Néanmoins, dans la majorité des modélisations, la Savoie et les plaines de la Loire et du Rhône montrent une baisse moins importante de la pluviométrie voire parfois une légère augmentation.

Peu d’évolution d’un horizon à l’autre avec des variations qui s’étalent dans pratiquement toutes les modélisations de –15 à +5%.

PLUVIOMETRIE HIVERNALE

De nouveau une saison qui connaîtrait une baisse des précipitations généralisée en Rhône-Alpes. La zone des Alpes dont le coeur est constitué des Savoies mais dont le contour s’étend, suivant les modélisations, à l’ouest et au sud aux massifs proches se distingueraient néanmoins l’intensité des variations. A l’horizon 2030,on constaterait une baisse de 0 à 10% des précipitions sur les Alpes, de 10 à 20% ailleurs.

L’horizon 2050 verrait une variation de –5 à +5% des précipitions sur les Alpes, une baisse de 15 à 20% dans la moitié sud de la Drôme et de l’Ardèche, et baisse de 5 à 10% ailleurs

Les scénarios sont plus divergents pour l’horizon 2080 : deux sur trois voient une diminution plus importante des précipitations sur les Alpes que dans le reste de Rhône- Alpes. Cette diminution atteindrait 25 à 30 % dans le scénario le plus sec. Dans le dernier scénario, la baisse des précipitations dans les Alpes est de 10 à 20% soit très légèrement inférieure à celle de 15 à 20% modélisée sur le reste du territoire.

FORTES PRECIPITATIONS ANNUELLES

Pas de gros bouleversements dans la répartition du nombre de jours de très fortes précipitations, c’est à dire ceux dont le cumul quotidien des pluies atteint 20 mm.

On relève tout de même un invariant dans toutes les modélisations : le nombre de jours de très fortes précipitations est à la baisse sur tout le territoire rhône-alpin sauf dans les départements de la Loire et du Rhône, dans le nord Isère et dans la plaine de l’Ain. Là, il stagne ou augmente de moins d’une unité.

Les variations ne sont pas très fortes, de l’ordre d’un jour ou deux. A l’horizon 2080, on constaterait néanmoins une baisse comprise entre 3 et 7 jours en Haute Savoie dans le scénario A1B.

NOMBRE DE JOURS DE GEL ANNUEL

C’est dans le sud des Alpes, les Préalpes et les Cévennes que le nombre de jours de gel annuel va baisser le plus fortement en volume. Ensuite ce sont les autres massifs qui voient le plus baisser le nombre de jours de gel, puis enfin les zones de plaine. A l’horizon 2030, la baisse est globalement comprise entre 10 et 20 jours. Ces chiffres deviennent 15 et 55 à l’horizon 2080, montrant ainsi la différence entre les trois scénarios d’émission de gaz à effet de serre.

Si on raisonne en pourcentage du nombre de jours de gel annuel de la période de référence, le résultat est tout autre : à l’horizon 2030, c’est environ 25 à 40% de baisse dans les plaines du nord au sud, 15 à 25% de baisse dans les massifs les moins élevés et seulement 10 à 15% de baisse dans les Alpes. A l’horizon 2080, on arrive dans le scénario le plus chaud à une baisse de 70 à 75% du nombre de jours de gel dans les plaines du sud de la Drôme et de l’Ardèche, 45 à 55% de baisse dans celles de la moitié nord de Rhône-Alpes, mais aussi dans les Préalpes et les Cévennes, tandis que dans les Alpes, la baisse ne porte que sur 30 à 40% du total actuel.

NOMBRE DE JOURS DE GEL PRINTANIER

Dès l’horizon 2030, le nombre de jours de gel au printemps baisserait de 30 à 60% dans la vallée du Rhône jusqu’à Valence, de 25 à 50% dans les plaines situées plus au nord.

Cette tendance se poursuit jusqu’à la fin du siècle avec à l’horizon 2080, selon les scénarios, une diminution comprise entre 50 et 80% dans la vallée du Rhône jusqu’à Valence. Ceci se traduit par exemple dans les plaines favorisées de la Drôme, celles où le nombre de jours de gel annuel est actuellement inférieur à 3, à un risque de gel limité à une année sur deux dans le scénario le plus chaud.

A cette échéance, le Val de Saône, les plaines de l’Ain ainsi que les vallées alpines qui encadrent la Chartreuse perdraient entre 55 et 70% de jours de gel. C’est un peu moins que dans l’agglomération lyonnaise et le nord Isère, mais plus que dans les plaines de la Loire.

SECHERESSE

Le maximum annuel de jours secs consécutifs est en moyenne, sur la période 1971- 2000, compris entre 20 et 24 dans la moitié nord de Rhône-Alpes. Il s’éloigne de ces valeurs essentiellement dans les plaines au sud de Valence et particulièrement dans l’extrême sud des départements de la Drôme et de l’Ardèche avec 30 jours vers Montélimar et plus de 35 jours à Pierrelatte.

En 2030, cette dichotomie nord/sud devrait s’accentuer puisque toutes les modélisations voient une diminution de ce nombre de jours au nord alors que deux sur trois voient sa stagnation ou son augmentation au sud.

A l’horizon 2050, il n’y a pas de tendance majoritaire, si ce n’est, de nouveau, une évolution qui amplifie l’écart nord/sud.

Cette tendance ne se retrouve plus à l’horizon 2080 car dans l’extrême sud de Drôme-Ardèche, le nombre de jours secs consécutifs augmenteraient moins vite qu’ailleurs. En moyenne l’augmentation serait de 2.5 jours dans le val de Saône, 4 jours dans la plaine de la Loire, plus de 5 jours autour de Valence mais à peine 2 jours plus au sud, vers Nyons.

CANICULE

La canicule est définie par le dépassement de seuils, fixés pour chaque département, de la température minimale et maximale pendant 3 jours consécutifs. On comptabilise alors 1 jour de canicule. Ainsi, si ces seuils sont dépassés 5 jours consécutifs, on comptabilise 3 jours de canicule. A l’horizon 2030, le nombre de jours de canicule, inférieur à 1 en moyenne sur la période 1971- 2000 reste inférieur à 4 dans le scénario le plus chaud. On voit néanmoins se dessiner sur les cartes la localisation des zones sensibles : le sud de Drôme Ardèche, la vallée du Rhône de Lyon à Genève, le Val de Saône et dans une moindre mesure, le reste du couloir Rhodanien ainsi que les plaines de la Loire et de l’Ain. A l’horizon 2050, le nombre de jours de canicule serait de l’ordre de la semaine dans les zones les plus sensibles citées précédemment. Mais c’est à l’horizon 2080 que se situe la réelle explosion de la canicule : pendant les 30 années que séparent les horizons 2050 et 2080, le nombre de jours de canicule serait multiplié par 3.5 à 5 sur l’ensemble de Rhône- Alpes (estimation faite à partir des scénarios les plus chauds des deux horizons) . Ceci porterait par exemple à 28 le nombre de jours de canicule dans l’agglomération lyonnaise. A titre de comparaison, ce sont 12 jours de canicules qui ont été mesurés à Bron en 2003.

Evolution du vent moyen

Ce chapitre, présente le résultat sur l’évolution de la vitesse du vent moyen déterminée à partir des données Arpège-Climat corrigées par la méthode quantile-quantile (voir page 10). Rappelons qu’aucun changement d’échelle n’a été faite dans cette étude sur ce paramètre, étant donnée sa très grande variabilité spatiale.

VITESSE DU VENT MOYEN A 10 METRES

La climatologie des observations montrent les zones favorables, à l'échelle régionale, aux sources d’énergie éolienne : ce sont toutes les zones de plaine située de la vallée du Rhône aux plaines de l’Ain.

Quelque soit le scénario et l’horizon choisi, aucune variation de la vitesse moyenne du vent n’est supérieure à 1 m/s dans ces zones. De même quelque soit le scénario, à l’horizon 2080, seul l’extrême sud possède une légère tendance à l’augmentation, le reste des plaines montrant une baisse, très faible également, de la vitesse moyenne du vent.

Au contraire, à l’horizon 2050, c’est l’ensemble des zones de plaine qui sont concernées par une légère augmentation de la vitesse du vent, tandis que pour l’horizon le plus proche, seul le scénario B1 anticipe déjà cette augmentation.

En résumé, il n’y a pas de changement très visible jusqu’à la fin du siècle, la très grande majorité des variations restant inférieures en valeurs absolue à 0.1m/s. la tendance est toutefois à la baisse de la vitesse du vent.

On notera que ces résultats sont conformes aux résultats de la thèse de Julien Najac : « impact du changement climatique sur le potentiel éolien en France : une étude de régionalisation », novembre 2008. Il compare les résultats, sur la France, de plusieurs modèles climatiques et de plusieurs méthodes de descente d’échelle. Voici un extrait où il résume les changements moyens à horizon 2050 pour le scénario A1B :
De novembre à avril, toutes les projections présentent une augmentation de la vitesse moyenne du vent dans le nord de la France avec une augmentation des flux de sud-ouest, et une diminution de la vitesse moyenne du vent dans le sud avec une diminution des flux de nord. Cependant, des différences apparaissent au niveau de la position de ces structures spatiales. Certaines présentent une diminution de la vitesse du vent sur le pourtour méditerranéen, la zone d’augmentation commençant au nord du Massif central. Certaines projections présentent également une diminution de la vitesse du vent dans le sud-est de la France, mais la zone d’augmentation est repoussée beaucoup plus au nord, le centre de la France présentant une nette diminution de la vitesse du vent. Avec les modèles à résolution de l’ordre de 200 km, résolution trop grossière pour reproduire les effets du relief, la diminution de la vitesse du vent est évidemment sous-estimée dans le sud-est de la France. Ainsi, la nette diminution de la vitesse du vent dans la vallée du Rhône obtenue avec toutes les méthodes de désagrégation n’est pas reproduite avec ces modèles. (…) De mai à octobre, toutes les projections présentent une diminution de la vitesse du vent sur toute la France avec une augmentation des flux de nord. Cependant, l’amplitude de ces changements varie. Certaines projections présentent également une augmentation très locale de la vitesse du vent dans la vallée du Rhône. Enfin, quelque soit le saison, les changements relatifs moyens multi-modèles de la vitesse du vent à 10 m restent faibles (inférieurs à 6%).

Evolution des DJU à l’horizon 2030 + Recherche de saisons représentatives de conditions favorables à l’apparition de pic de particules [voir dans le rapport : p. 64 à 71]

Hypothèses

 


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

Les climatologies de référence

Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. La caractérisation du climat est effectuée à l'aide de statistiques annuelles, saisonnières et mensuelles établies à partir de mesures atmosphériques locales.
La période de référence doit être suffisamment longue pour prendre en compte la variabilité inter-annuelle que montrent de nombreux paramètres météorologiques parmi lesquels les précipitations et la température. Communément, la période de référence choisie par Météo-France comporte les 30 années de 1971 à 2000. Les statistiques calculées sur cette période, au premier rang desquelles figure la moyenne arithmétique, sont souvent appelées les normales 1971-2000.
Un inconvénient inhérent à la méthode de calcul de ces normales est qu’on ne dispose de statistiques pour un paramètre que pour les points du territoire qui disposent de 30 années de mesure de ce paramètre alors qu’il serait très utile d’en disposer pour tout point du territoire. La climatologie AURELHY remédie à cet inconvénient.

Climatologie à maille fine : la climatologie AURELHY

AURELHY (Analyse Utilisant le Relief pour l’Hydrologie) est une méthode développée par Météo-France pour réaliser une climatologie fine, à 1 km de résolution spatiale.
Le principe général de la méthode AURELHY consiste à interpoler les valeurs entre les points disposant des 30 années de mesure d’un paramètre, en reliant la variabilité spatiale du paramètre à celle du relief.
La méthode se déroule en trois étapes principales :
• reconnaissance automatique du lien statistique entre le paramètre étudié et les composantes du relief avoisinant les stations météorologiques (formes générales de paysage),
• utilisation de ce lien statistique pour reconstituer les valeurs mensuelles du paramètre, sur l’ensemble de la période de référence, sur une grille de maille régulière de 1km,
• calcul des normales du paramètre à maille fine.
Outre la résolution apportée, la méthode renseigne sur le rôle que joue le relief (lien statistique) sur la répartition spatiale du paramètre.

Le principal inconvénient de cette méthode repose sur le fait de devoir disposer de suffisamment de points de mesure pour que l’interpolation entre ces points soit légitime. Hors, les stations de montagne sont trop peu nombreuses et au-dessus de 1500 mètres d’altitude, l’interpolation effectuée dans cette méthode est souvent hasardeuse. C’est en particulier le cas pour toutes les statistiques qui concernent la température. Nous avons donc choisi de masquer partiellement ces valeurs d’altitude, par la superposition d’un quadrillage, dans les cartes présentées plus loin.

Les normales AURELHY 1971-2000 ont pu être utilisées pour la plupart des indicateurs climatiques figurant dans cette étude, mais elles ne sont pas disponibles pour certains paramètres.

Une climatologie spécifique a donc été réalisée pour les indicateurs climatiques canicule et sécheresse, pour les DJU et pour le vent.

Climatologie de la canicule

Les auteurs pris comme définition de la canicule, celle utilisée dans la procédure "vigilance canicule" en vigueur: celle-ci est activée dès lors qu’il est prévisible que l’on mesure conjointement et pendant 3 jours consécutifs des températures minimales et maximales supérieures à des seuils pré-établis. Ces seuils sont fixés par département :

Département

Seuil
température
minimale

Seuil
température
maximale

01

20

35

07

20

35

26

21

36

38

19

34

 

Département

Seuil
température
minimale

Seuil
température
maximale

42

19

35

69

20

34

73

19

34

74

19

34

Pour notre climatologie, nous ne travaillons pas sur les prévisions mais uniquement sur les observations. Nous avons recherché dans l’ensemble des mesures de températures effectuées en Rhône-Alpes entre 1971 et 2000, toutes les dates pour lesquelles les 2 seuils ont été conjointement dépassés dans au moins une de nos stations de mesure. Le graphique suivant montre que peu de cas sont observés.

Pour chacune de ces dates, les champs de températures minimales et maximales sont spatialisés par un krigeage simple sur une grille de 1km de résolution. Il ne reste plus pour établir la climatologie de la canicule qu’à compter en chaque point de la grille les occurrences d’apparition de 3 jours consécutifs de dépassement des 2 seuils de température (4 jours consécutifs donnent 2 occurrences).

Climatologie de la sécheresse et des fortes chaleurs

La climatologie de la sécheresse a été établie sur tous les postes possédant l’ensemble des mesures de pluies entre 1971 et 2000 sur la zone d’étude, soit 253 au total dont 161 en Rhône-Alpes. Le maximum annuel de jours consécutifs avec moins d’un millimètre de précipitation quotidienne a été déterminé pour chaque station et pour chacune des 30 années puis moyenné par station. Ces moyennes ont ensuite été spatialisées par krigeage simple sur une grille régulière d’un kilomètre de résolution La même méthode a été appliquée pour établir la climatologie des fortes chaleurs (nombre de jours annuel ayant une température maximale supérieure à 35°C). Le nombre de postes utilisés est plus restreint que pour la sécheresse : 137 au total dont 90 en Rhône-Alpes.

Climatologie des DJU

Pour répondre à la demande des AASQA sur l’évolution des DJU, il était nécessaire d’en établir une climatologie.
Rappelons tout d’abord les méthodes de calcul des DJU utilisées dans cette étude. Elles sont au nombre de deux et prennent Tmoy, la température moyenne quotidienne, en entrée :
• la première, utilisée pour étudier les besoins liés au chauffage (on parle de DJU méthode chauffagiste), cumule les déficits quotidiens de température par rapport à un seuil S, fixé dans l’étude à 18°C en dessous de 1000 mètres d’altitude et 16°C à partir de 1000 mètres d’altitude. Les DJU quotidiens sont alors donnés par la formule suivante : si S<=Tmoy alors DJU=0 sinon DJU=S-Tmoy
• la seconde, utilisée pour étudier les besoins liés à la climatisation (on parle de DJU méthode climaticien), cumule les excédents quotidiens de température par rapport à un seuil S, fixé dans l’étude à 25°C. Les DJU quotidiens sont alors donnés par la formule suivante : si S>=Tmoy alors DJU=0 sinon DJU=Tmoy-S

La spatialisation par krigeage simple des valeurs de DJU calculées aux points de mesure de notre réseau n’aurait pas permis de restituer l’influence du relief. Nous avons donc calculé ces DJU en chaque point de la grille Aurelhy, à 1km de résolution spatiale. Pour cela, nous avons utilisé une méthode qui s’appuie sur les moyennes mensuelles Aurelhy de températures minimales et maximales calculées sur la période 1991-2000. Pour calculer les DJU quotidiens sur la grille Aurelhy, nous déroulons l’algorithme suivant :

1) Pour chaque point de mesure, calcul de la différence entre la température minimale mesurée et la température minimale Aurelhy du mois (moyenne 1991-2000)
2) Krigeage simple de ce champ de différences de température à la résolution Aurelhy (1km)
3) Obtention du champ de température minimale par somme du champ obtenu en 2) et du champ aurelhy utilisé en 1)
4) On reproduit les étapes 1) à 3) avec les températures maximales
5) Calcul des champs des DJU chauffagistes et climaticiens à partir des champs de températures minimales et maximales en appliquant en chaque point les méthodes décrites cidessus.

Les champs annuels de DJU sont obtenus en cumulant les champs quotidiens de DJU ainsi produits et la climatologie est la moyenne de ces champs annuels. La restriction faite à la climatologie Aurelhy concernant la non-pertinence de cette climatologie au-dessus de 1500 mètres d’altitude est également valable pour les climatologies de DJU.

Climatologie du vent

Le paramètre vent étudié ici est le vent moyen quotidien. Le vent moyen horaire est mesuré par nos stations comme la moyenne arithmétique, sur l’intervalle de 10 minutes qui précèdent l’heure ronde, des nombreuses vitesses instantanées du vent mesurées par l’anémomètre du site durant cet intervalle. Le vent moyen quotidien est la moyenne des 24 valeurs de vent moyen horaire établies sur une journée. Du fait de sa très forte dépendance aux phénomènes orographiques, le vent n’est pas un paramètre qu’il est possible de spatialiser facilement. Nous nous contentons donc pour le vent d’une climatologie sur les points de mesure de ce paramètre. La variabilité inter annuelle du vent moyen est faible, c’est pourquoi, pour ne pas restreindre ce nombre de points de mesure déjà faible, nous limitons la période d’étude aux dix dernières années, de 2000 à 2009. En conséquence, notre climatologie du vent moyen quotidien en Rhône-Alpes repose sur 25 points de mesure.


Les projections climatiques

Ce chapitre présente les différents outils que nous avons utilisés dans cette étude pour déterminer les scénarios du climat futur, scénarios qui ne sont pas des prévisions mais des évolutions possibles en l’état actuel des connaissances. Une attention particulière est portée pour qualifier et quantifier si possible l’incertitude associée à ces outils.

Les simulations climatiques - le modèle ARPEGE-CLIMAT

Seuls des outils mathématiques très complexes sont capables de reconstituer l'évolution des éléments qui composent le système climatique. Ce sont les modèles climatiques.
Le principe des modèles climatiques repose sur la représentation mathématique, par un ensemble d’équations, des phénomènes physiques qui gouvernent l’évolution de l’atmosphère et de l’océan (notamment). Ces équations sont mises en place sur une grille de calcul qui recouvre, avec un maillage aussi fin que possible, la surface du globe tout entier, mais aussi l’épaisseur de l’atmosphère et la profondeur de l’océan. La résolution de ces équations aux différents points de calcul de la grille n’est possible que par l’utilisation de supercalculateurs très puissants. L’analyse des résultats obtenus et la confrontation de ceux-ci aux résultats observés permettent d’améliorer le schéma numérique et la paramétrisation mis en oeuvre.

La grille de calcul de ces modèles, dits globaux, a une résolution horizontale de l’ordre de 300 km. Le modèle climatique de Météo-France, le modèle ARPEGE-CLIMAT a la particularité d’être en mode « étiré ». Sa résolution est variable, nettement plus fine sur une zone d’intérêt qu’aux antipodes. Sur la France métropolitaine, ce modèle apporte ainsi une résolution de l'ordre de 50 km. Une des entrées qu’il est nécessaires de fournir à ces modèles climatiques est l’évolution de la concentration de l’atmosphère en gaz à effet de serre.

Les scénarios d’émission de gaz à effet de serre

Le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’évolution du Climat (GIEC) a proposé un ensemble de scénarios de référence qui décrivent l’évolution possible des émissions et des concentrations de gaz à effet de serre (GES). Ces scénarios s’appuient sur diverses hypothèses du développement économique futur et de ses conséquences sur l’environnement. Ils prennent en compte l’évolution de la population, l’économie, le développement industriel et agricole, et de façon assez simplifiée la chimie atmosphérique.

Pour cette étude, les scénarios A1B, A2 et B1 du GIEC ont été retenu.

Le scénario A1B décrit un monde futur dans lequel la croissance économique sera très rapide, la population mondiale atteindra un maximum au milieu du siècle pour décliner ensuite et de nouvelles technologies plus efficaces seront introduites rapidement. Les principales caractéristiques sous-jacentes sont la convergence entre régions, le renforcement des capacités et des interactions culturelles et sociales accrues, ainsi qu’une réduction substantielle des différences régionales dans le revenu par habitant. Ce scénario retient un équilibre entre les sources ("équilibre" signifiant que l'on ne s'appuie pas excessivement sur une source d'énergie particulière, en supposant que des taux d'amélioration similaires s'appliquent à toutes les technologies de l'approvisionnement énergétique et des utilisations finales). Autrement dit, le scénario A1B table sur une forte croissance économique qui suppose des échanges mondiaux importants.
C'est un scénario intermédiaire du GIEC avec des émissions en GES relativement importantes sur la première moitié du XXIème siècle et une stabilisation en fin de siècle.

Le scénario A2 décrit un monde très hétérogène. Le thème sous-jacent est l'autosuffisance et la préservation des identités locales. Les schémas de fécondité entre régions convergent très lentement, avec pour résultat un accroissement continu de la population mondiale. Le développement économique a une orientation principalement régionale ; la croissance économique par habitant et l'évolution technologique sont plus fragmentées et plus lentes que pour les autres scénarios. Autrement dit, le scénario A2 table sur une croissance économique qui met l’accent sur les échanges régionaux. C'est un des scénarios du GIEC les plus émetteurs en GES.
C'est aussi le scénario qui semble le mieux correspondre aux évolutions mondiales des émissions de GES des dix dernières années.

Le scénario B1 décrit un monde convergent avec la population mondiale culminant au milieu du siècle et déclinant ensuite, comme dans le scénario A1B, mais avec des changements rapides dans les structures économiques vers une économie de services et d'information, avec des réductions dans l'intensité des matériaux et l'introduction de technologies propres et utilisant les ressources de manière efficiente. L'accent est placé sur des solutions mondiales orientées vers une viabilité économique, sociale et environnementale, y compris une meilleure équité, mais sans initiatives supplémentaires pour gérer le climat. Autrement dit, le scénario B1 suppose des échanges mondiaux importants tout en privilégiant l’environnement.
C'est le scénario le moins émetteur en GES avec une stabilisation des émissions avant la fin du XXIème siècle.

Correction des sorties du modèle

Les données simulées par les modèles climatiques présentent certaines erreurs systématiques sur les moyennes, et reproduisent assez mal certains extrêmes. Par exemple, le modèle Arpège-Climat sur-estime les pluies faibles et sous-estime les pluies fortes. Il est donc nécessaire de corriger les variables du modèle. Heureusement, les modèles climatiques comportent une simulation, dite de référence, sur la période 1950-2000 qui permet par comparaison avec les séries de mesures réalisées sur cette même période de recaler les résultats du modèle. La façon la plus exhaustive d'analyser le comportement du modèle en une station est de comparer les fonctions de densité probabiliste pour chaque saison et paramètre. Le diagramme quantile-quantile devient ainsi un outil d'analyse et une méthode de correction.

La méthode de correction quantile-quantile est une méthode non-linéaire. Elle consiste à corriger les valeurs des quantiles du modèle par ceux calculés à partir des observations. En chaque point du modèle, pour chaque variable météorologique on calcule les 99 centiles des séries quotidiennes. On calcule de même les 99 centiles des séries observées. Chaque variable est corrigée indépendamment et au pas de temps quotidien. La fonction de correction consiste à associer chaque centile du modèle au centile observé. Pour toute valeur du modèle située entre deux centiles, on fait une interpolation linéaire. Au-delà du 99ème et en deçà du 1er, on applique une correction constante estimée sur le centile extrême correspondant.
Cette méthode permet de corriger les plus gros défauts du modèle notamment en terme d’intensité des phénomènes extrêmes ou de fréquence de jours pluvieux. Cette méthode possède en particulier l’avantage de corriger les biais du modèle.
La méthode offre la possibilité d’utiliser les observations de plusieurs stations à l’intérieur d’une zone ou d’une maille du modèle, ce qui permet d’augmenter la taille de l’échantillon et de prendre en compte la variabilité sous-maille. Elle est adaptée pour l’étude des extrêmes et présente une bonne cohérence temporelle permettant, par exemple, l’étude de périodes de sécheresse ou de nombre de jours consécutifs de fortes précipitations ou de fortes/faibles températures.
Pour les précipitations et les températures, la confrontation directe des sorties du modèle avec des observations est possible grâce à la densité du réseau de mesure et à la relativement faible variabilité spatiale de ces paramètres. Par contre, pour le vent, il n’est pas possible de mettre en face de chaque point de grille de modélisation une série de mesures. La méthode de correction quantile–quantile appliquée au vent ne s’appuie donc pas sur des séries d’observation mais sur les réanalyses d’un modèle, le modèle SAFRAN, qui fournit sur la France, en mailles régulières de 8km de coté, 8 paramètres météorologiques dont la vitesse du vent à 10m.
Ce modèle offre une bonne distribution géographique à haute résolution, mais il est nécessaire d’en corriger les sorties en fonction de vraies observations. On lui applique donc au préalable une correction quantile-quantile ,saison par saison, suivant la méthode:
- calcul des 99 centiles des séries d'observation et de ceux des points de la grille SAFRAN les plus proches de l'observation ;
- spatialisation sur la grille SAFRAN, par krigeage simple, de ces 2 familles de quantiles;
- correction des séries quotidiennes SAFRAN par la méthode quantile-quantile à partir des deux familles de quantiles spatialisées à l'étape précédente.

La descente d’échelle

La descente d’échelle, ou régionalisation, est le passage des sorties de modèle climatique global, généralement à une échelle de l’ordre de 300 km, à une échelle plus fine. Cette étape est nécessaire pour appréhender les modulations du signal climatique à l’échelle d’un territoire. Les méthodes de descente d’échelle sont basées soit sur des modèles climatiques de plus forte résolution (les modèles climatiques régionaux), soit sur des modèles statistiques, soit sur une combinaison des deux.

Le modèle climatique utilisé dans notre étude, Arpège-Climat, est un modèle climatique global, mais sa maille étirée offre sur la métropole une résolution de 50 km, résolution d’un modèle climatique régional. Nous sommes donc dans la première catégorie de méthode de descente d’échelle.

Pour obtenir une information plus fine encore, nous spatialisons les sorties de notre modèle Arpège-Climat par une méthode dite méthode des deltas [dont une description schématique est donnée, cf. p. 12].

Nous disposons pour le paramètre à étudier d’une climatologie de référence à échelle fine, par exemple, la climatologie Aurelhy). Nous calculons les évolutions climatiques (les deltas) en chaque point de grille du modèle Arpège-Climat. Cette évolution est la différence entre la moyenne du paramètre modélisé sur la période de référence de la climatologie fine et sa valeur moyenne dans la période future. Ces différences qui sont donc calculées à une échelle de 50 km sont ensuite spatialisées par un krigeage simple à la résolution de la climatologie de référence. Ces différences à échelle fine sont finalement ajoutées à la climatologie de référence à échelle fine pour obtenir l’échelle fine du paramètre dans le futur.

Il est important de noter

  • que la résolution fine est apportée uniquement par la climatologie de référence c’est à dire par la méthode utilisée pour spatialiser des observations (par la méthode AURELHY. La méthode des deltas est une méthode d’interpolation et non une méthode de descente d’échelle
  • L’information sur l’évolution climatique depuis la période de référence, issue du modèle climatique Arpège-Climat ne pas fait l’objet d’une véritable descente d’échelle. Sa résolution est de 50 km.

Les incertitudes

Chaque étape dans la chaîne de production des simulations climatiques génère une incertitude.

La première concerne les scénarios d’émission de gaz à effet de serre produit par le GIEC en fonction d’hypothèses socio-économiques. Ces scénarios sont plus ou moins optimistes ou pessimistes, et nous ne savons pas s’il y en a un qui reflète ce que seront réellement les émissions dans le siècle en cours. De plus, ces émissions de gaz à effet de serre doivent être traduites pour les modèles climatiques en concentration des différents gaz dans l’atmosphère, générant une nouvelle source d’incertitude.

Les modèles de climat sont également imparfaits : s’ils prennent en compte de nombreuses interactions (océans, glace de mer, nature du sol…) tous les processus intervenant dans l’évolution du climat ne sont pas pris en compte et la façon dont ils le sont peut varier d’un modèle à l’autre.

Dans les cartes ci-dessus, extraites du rapport du GIEC 2007, on constate par exemple que la tendance d’évolution des précipitations est partagée par une grande majorité de la vingtaine de modèles étudiés : augmentation au nord diminution au sud. Par contre, la ligne de démarcation entre le nord et le sud varie selon le modèle et la saison.

Dans le graphique [p. 13], toujours extrait des documents revus par le GIEC en 2007, les courbes montrent la moyenne de l’estimation d’un ensemble de 23 modèles climatiques. L’enveloppe de couleur indique la dispersion de ces modèles et les barres grisées à droite étendent ces résultats en y ajoutant les résultats de modèles plus simples. On constate ainsi que l’incertitude sur la température globale liée à l’utilisation d’un modèle ou d’un autre est de l’ordre de 1 à 2°C en fin de siècle si l’on ne considère que les modèles les plus sophistiqués.
Une couleur différente est attribuée à chacun des scénarios d’émission de gaz à effet de serre et permet de se rendre compte que l’incertitude liée à ces scénarios est très importante après le milieu du siècle pour atteindre 2°C à la fin de celui-ci. (La ligne orange montre les résultat des modélisations à partir d’un scénario où les concentrations ont été maintenues constantes au niveau de celles de l’an 2000.)

La variabilité interne du système climatique apporte une source d’incertitude dont le poids par rapport aux autres sources d’incertitude décroît lorsque l’échéance étudiée s’éloigne. Le graphique [p. 14] est extrait d’une étude publiée par Sutton et Hawkins dans le Bulletin of the American Meteorological Society en 2009. Il montre que la part de ces 3 types d’incertitude varie selon la période modélisée. L’étude montre qu’elle varie également selon le paramètre et le lieu modélisés.

Une autre incertitude est introduite lors du changement de résolution des résultats de la modélisation : malgré sa sophistication, la méthode Aurelhy reste une estimation statistique et porte donc une marge d’erreur. Le changement de résolution spatiale par krigeage des résultats de la modélisation en amène une autre. Le choix de ne pas étudier de période antérieure à 2030 permet d’éviter la période où l’incertitude totale est la plus forte et celui d’utiliser systématiquement 3 scénarios d’émission pour chaque échéance étudiée permet la prise en compte de l’incertitude sur les scénarios. Par contre l’incertitude liée au modèle n’est pas contrée dans cette étude.


Résultats de l’étude

Les indicateurs climatiques

Rappel des définitions

Pour cette étude, la référence des températures est une mesure « sous abri ».
La température minimale d’une journée est le minimum de la température depuis 18 heures UTC la veille jusque 18 heures UTC le jour.
La température maximale d’une journée est le maximum de la température depuis 6 heures UTC jusque 6 heures UTC le lendemain.
La température moyenne est la moyenne de la température minimale et de la température maximale.
Le nombre de jours de gel par an est le nombre de jours par an où la température minimale est inférieure ou égale à 0°C.
La pluviométrie d’une journée se mesure entre 6 heures UTC le jour et 6 heures UTC le lendemain.

Liste des indicateurs étudiés

La liste suivante constitue les indicateurs climatiques analysés dans l’étude.

Paramètre ou phénomène Indicateur Unité

Température

Température moyenne annuelle °C
Température minimale Moyenne saisonnière* des températures minimales quotidiennes °C
Température maximale Moyenne saisonnière des températures maximales quotidiennes °C
Très Fortes chaleurs Nombre de journées où la température maximale quotidienne dépasse 35°C Jour
Précipitations Pluviométrie moyenne annuelle mm
Précipitations Pluviométrie moyenne saisonnière mm
Très Fortes précipitations Nombre de jours de très fortes précipitations (précipitations dépassant 20 mm) Jour
Gel Nombre de jours de gel annuel (température minimale inférieure à 0°C) Jour
Gel Nombre de jours de gel au printemps Jour
Canicule Nombre de jours où les moyennes glissantes sur 3 jours des températures minimales et maximales dépassent simultanément des seuils fixés par département. C’est l’indicateur utilisé pour la vigilance canicule. Jour
Sécheresse Nombre maximum annuel de jours secs consécutifs (RR<1mm) Jour

Saisons : hiver (décembre, janvier, février), printemps (mars, avril, mai), été (juin, juillet, août), automne (septembre, octobre, novembre).

Périodes d’étude

Les indicateurs climatiques sont calculés à partir des données modélisées pour la période de référence et, pour chaque scénario d’émission B1, A1B et A2, aux 3 horizons 2030,2050 et 2080 Pour lisser la variabilité interannuelle du climat, on cherche à qualifier le climat aux horizons étudiés, en moyennant les indicateurs climatiques sur des périodes de 30 ans, à savoir : - 1971-2000 pour la climatologie de référence - 2016-2045 pour l’horizon 2030 - 2036-2065 pour l’horizon 2050 - 2066-2095 pour l’horizon 2080

Eléments de lecture des cartes

• Les valeurs qui sont pointées montrent l’évolution entre la modélisation du futur (pour un scénario et un horizon donné) et la modélisation sur la période de référence 1971- 2000.
• L’unité de cette évolution pointée est la même que la variable cartographiée sauf celle des précipitations et du nombre de jours de gel qui est exprimée en pourcentage par rapport à la période de référence. Par exemple –10 pour les précipitations signifie une diminution de 10% par rapport à la valeur de la simulation de référence ; –10 pour le nombre de jours secs consécutifs signifie une baisse de 10 jours par rapport à la valeur de la simulation de référence.
• L’emplacement de ces valeurs pointées est celui des points de modélisation du modèle Arpège-Climat (tous les 50 km)
• La carte insérée dans le cadre observation est la cartographie de nos mesures avec spatialisation par la méthode Aurelhy. Ceci est vrai sauf pour les très fortes chaleurs, les très fortes précipitations, le nombre de jours secs consécutifs et la canicule pour lesquelles la spatialisation est un simple krigeage. Pour plus de détail, se référer au chapitre sur les climatologies (page 4).
• Sur les cartes relatives au paramètre température, le quadrillage qui masque partiellement les valeurs rappelle la très mauvaise qualité de la spatialisation sur les zones d’altitude supérieure à 1500 m.
• Les cartes qui visualisent la modélisation d’un paramètre dans le futur sont le résultat de la carte observation modifiée par addition d’une carte issue de la spatialisation par simple krigeage des valeurs pointées. C’est la méthode des deltas explicitée au paragraphe sur la descente d’échelle (page 11). Ce n’est cependant pas la méthode employée pour la canicule calculée à partir de cartes spatialisées au pas de temps quotidien comme détaillée au paragraphe suivant.

Spatialisation de l’indicateur canicule

Le calcul de l'indicateur canicule nécessite une spatialisation des champs de températures minimales et maximales quotidiennes des jours les plus chauds modélisés par Arpège-Climat. Cette spatialisation s'apparente à celle utilisée pour établir la climatologie des DJU. Cependant, les champs aurelhy de températures sur lesquels on s'est appuyé pour les DJU représentent des moyennes mensuelles qui ne reflètent pas la répartition spatiale des températures extrêmes des journées caniculaires. On va donc leur préférer une climatologie sur mesure établie, à partir des mesures de températures faites lors des journées caniculaires observées de 1970 à 2010, de la manière suivante :
• pour chaque journée caniculaire (journée où les 2 seuils de température sont dépassés sur au moins une station de mesure, soit 312 journées au total), l'ensemble des mesures effectuées est spatialisé par krigeage simple sur une grille à un kilomètre de résolution.
• une partition en 8 classes de l’ensemble de ces journées est alors réalisée en considérant les points particuliers de la grille qui coïncident aux points de modélisation du climat futur situés en plaine. Les critères de la partition sont le dépassement ou non de chaque seuil pris indépendamment sur un de ces points au moins situés au nord ou un de ces points au moins situés au sud. On a, par exemple, une classe pour laquelle le seuil de température maximal a été dépassé dans le sud et pas dans le nord et le seuil de température minimal a été dépassé dans le sud et dans le nord.
• on calcule les 2 champs moyens (température minimale et maximale) de chacune de ces 8 classes.

On a ainsi réalisé une typologie des situations de canicule qui va servir pour spatialiser les températures extrêmes modélisées par Arpège-Climat, étape obligée du calcul de l'indicateur canicule dont voici le schéma total:
1. sélection, dans les données de simulations climatiques, des dates pour lesquelles les seuils de température minimale et maximale qualifiant la canicule ont été conjointement dépassés.
Pour chacune de ces dates
2. affectation à une classe de la typologie de la canicule, en fonction de la localisation géographique des dépassements des seuils. On sélectionne ainsi les champs de températures minimales et maximales de référence.
3. en chaque point de grille du modèle climatique, calcul de la différence entre la température minimale modélisée et la température minimale du champ de référence.
4. krigeage simple de ce champ de différences de température à la résolution de 1km.
5. obtention du champ de température minimale par somme du champ obtenu en 4) et du champ de référence utilisé en 3).
6. on reproduit les étapes 3) à 5) avec les températures maximales.
7. détection des points en condition de canicule, sur la grille au km, en appliquant les seuils départementaux aux champs obtenus en 5) et 6).
8. à partir de tous les champs quotidiens obtenus en 7), calcul en chaque point, du nombre de fois où les conditions caniculaires ont été détectées 3 jours de suite.


(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

 

Hypothèses

 


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

 


 


(4) - Remarques générales

Conclusions

L’étude de l’évolution du climat en Rhône-Alpes au cours du XXIième siècle a été conduite à partir des simulations du modèle climatique Arpège-Climat. Pour tenir compte des incertitudes liées aux évolutions de la concentration en gaz à effet de serre dans l’atmosphère, les simulations ont porté sur 3 des scénarios d’évolution des gaz à effet de serre établis par le GIEC.

Les évolutions qui sont alors rapportées, pour les indicateurs climatiques, le vent moyen et les DJU, le sont toujours en termes de fourchettes. Il faut garder à l’esprit la présence d’autres incertitudes qui s’ajoutent à la première : celle liée au modèle climatique utilisé et celle liée à la méthode de changement de résolution pour la cartographie.

Parmi les évolutions constatées, certaines sont plus marquées que d’autres. On retiendra par exemple :
- la forte hausse des températures minimales l’été, modélisée dans sa fourchette haute jusqu’à 6.5°C en moyenne pour la fin du siècle
- la baisse conséquente du nombre de jours de gel printanier qui pourrait conduire à ne voir apparaître ce phénomène en moyenne qu’une année sur deux dans les plaines drômoises à l’horizon 2080
- l’augmentation des températures maximales, de 4 à 8°C sur le siècle pour le sud de la Drôme et de l’Ardèche
- conséquence de la hausse des températures, l’explosion des situations caniculaires dans la seconde moitié du siècle en cours
- tendance à la baisse du cumul de précipitation annuel qui cache néanmoins quelques disparités saisonnières comme la très forte diminution des pluies estivales en plaine à l’horizon 2080 avec une diminution envisagée du cumul de 25 à 40% mais une légère hausse dans le sud des Alpes à l’horizon 2030
- le nombre de jours consécutifs de sécheresse augmenterait de façon généralisée en fin de siècle. D’ici là, il se stabiliserait ou diminuerait légèrement au nord de la région mais augmenterait au sud

La carte [p. 73] résume les changements attendus en Rhône-Alpes d’ici la fin du siècle en ce qui concerne les précipitations annuelles, les fortes précipitations, la température moyenne et la canicule.

Les modélisations utilisées dans cette étude datent du dernier rapport du GIEC en 2007 et d’autres résultats, issus de modèles toujours plus complexes, à résolutions plus fines seront disponibles pour le prochain rapport en 2013. Bien qu’encore incomplets, les résultats de la nouvelle version d’Arpège-Climat semblent confirmer et amplifier les évolutions constatées dans la présente étude.


(5) - Préconisations et recomandations
Destinataires et portée du rapport

 

Types de recommandations et / ou préconisations

 

Références citées :