Apport de MODCOU pour les recherches sur

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "Apport de MODCOU pour les recherches sur"

Céline Bouffard
il y a 4 ans
Total affichages :

Apport de MODCOU pour les recherches sur > le bilan hydrologique régional, > la prévision hydrologique à différentes échelles de temps et > l'impact du changement climatique Eric Martin J. Boé, B.

1 Apport de MODCOU pour les recherches sur > le bilan hydrologique régional, > la prévision hydrologique à différentes échelles de temps et > l'impact du changement climatique Eric Martin J. Boé, B. Decharme, S. Faroux, L. Franchistéguy, F. Habets, P. Le Moigne, J. Noilhan, S. Morel, P. Quintana Seguí, S. Queguiner, F. Regimbeau, J.-M. Soubeyroux, G. Thirel, J.-P. Vergnes, J.-P. Vidal CNRM/GAME et D. de la Climatologie Météo-France, CNRS

Les motivations initiales Une bonne estimation des flux à la surface est nécessaire pour les modèles météorologiques et climatiques Les mesures

HAPEX-MOBILHY avait pour but d'estimer les flux à l'échelle d'une maille de modèle de circulation générale de l'atmosphère (100 x 100 km) MODCOU

2 Les motivations initiales Une bonne estimation des flux à la surface est nécessaire pour les modèles météorologiques et climatiques Les mesures de flux sont rares (mesures par corrélation), les débits sont une très bonne source de validation intégrée sur une surface. HAPEX-MOBILHY avait pour but d'estimer les flux à l'échelle d'une maille de modèle de circulation générale de l'atmosphère (100 x 100 km) MODCOU mis en place par Boukerma (1986) Volonté de valider ISBA (1989) sur de grandes surfaces et des périodes longues : couplage ISBA- MODCOU sur les Landes : Habets, 1998

3 La construction de Safran-Isba-Modcou (SIM) France 1997 : projet GEWEX-Rhône : CIG, CNRM/GAME (GMME & CEN), CEMAGREF, CEN, BRGM, CETP. Extension de l'analyse SAFRAN, Thèse de Golaz (CIG) et Etchevers (CNRM/GAME) SIM Adour-Garonne (Morel 2001) avec l'aide du CIG MODCOU Seine (Gomez 2001) SIM France (projet PNRH GEWEX-France)

4 4 La chaîne hydrométéorologique SIM Météorologie SAFRAN : analyse des paramètres météorologiques Neige E L ISBA : flux d eau et d énergie à la surface du sol (évaporation, neige ruissellement, infiltration, ) MODCOU : modèle hydrogéologique Débits journaliers La Chaîne SIM

5 Validation des bilans d'eau Rapport de débits critère de Nash Validation sur (Habets, 2008)

6 Spatialisation de l'évapotranspiration réelle

Vidal, 2010 Caractérisation des sécheresses Réanalyse SAFRAN sur 50 ans : utilisation d'indices standardisés sur précipitations, humidité du sol et

7 Vidal, 2010 Caractérisation des sécheresses Réanalyse SAFRAN sur 50 ans : utilisation d'indices standardisés sur précipitations, humidité du sol et débits Precip. Humidité du sol Débits 2003 : Vague de chaleur (humidité du sol) 1976 : Sécheresse météorologique (precipitations) Precip. Humidité du sol Débits

8 Impact du changement climatique La chaîne SIM permet une estimation cohérente de l'impact du changement climatique sur les variables hydrologiques (surface, rivières, aquifères) Passage de l'échelle des modèles de circulation générale à celle de SIM : 1) méthode des anomalies (ou perturbations) : scénarios «doublement de CO2», années 2000 : GICC Rhône/Seine, Adour-Garonne, 2) méthode de régionalisation par type de temps( Boé, 2007), ou dynamique/correction de biais (Déqué, 2007) : France (Boé), REXHYSS (Seine), Quintana Seguí (zone méditerranéenne) >> Amélioration de la prise en compte de l'ensemble des incertitudes (projet REXHYSS)

9 HIVER (DJF) ETE (JJA) 9 Changement relatif des débits (désagrégation des scénarios du GIEC par la méthode statistique) 2046/2065 par rapport à la période de référence Moyenne d ensemble Source : J. Boé, L. Terray CERFACS

Impact sur les débits extrêmes d automne dans le sud de la France 10 Régionalisation statistique Régionalisation dynamique Variations relatives (%) du débit extrême (dépassé 1% du temps) en automne

10 Impact sur les débits extrêmes d automne dans le sud de la France 10 Régionalisation statistique Régionalisation dynamique Variations relatives (%) du débit extrême (dépassé 1% du temps) en automne (SOND) En utilisant deux méthodes de désagrégation 2070/2100 vs 1970/2000 Malgré un climat globalement plus sec, des crues aussi fortes (voire plus) qu actuellement sont possibles Source : P. Quintana Seguí (2008)

11 Schéma des prévisions d ensemble de débits basées sur SIM ( quotidien ) SIM ANALYSE PREVISIONS D ENSEMBLE Observations Modèles météorologiques EPS du CEPMMT/PEARP 51/11 membres, prévisions à 10/2.5 jours SAFRAN Climatologie de 10 ans Vent, Rad., Humidité DESAGREGATION spatiale T+ Précipitations SOL NAPPES RIVIERES ISBA MODCOU SOL NAPPES RIVIERES ISBA MODCOU PREVISIONS d ENSEMBLE SOL NAPPES RIVIERES

12 La Seine à Paris, crue de mars 2001 (crue ( décennale Q90 Q50 Q10 Thèse Fabienne Regimbeau : mise en place de la chaîne de prévision d'ensemble et validation

météorologiques (prévision d'ensemble ARPEGE à échéance de 2/3 jours) Amélioration

13 Axes de recherche Amélioration de la dynamique du modèle de surface : profil exponentiel de conductivité hydraulique Amélioration des prévisions météorologiques (prévision d'ensemble ARPEGE à échéance de 2/3 jours) Amélioration de l'état initial hydrologique par assimilation des débits passés pour modifier l'humidité du sol d'isba

14 Impact des améliorations sur les scores de débits Ratio- écart quadatique moyen par rapport aux observations 1,4 Ratio-RMSE 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ratio-RMSE sans Version initiale assimilation Ratio-RMSE État initial amélioré EI1 Ratio-RMSE Etat initial et ISBA EI2 améliorés Jours

Prévision saisonnière des variables hydrologiques Utilisation des bases de données DEMETER (puis ENSEMBLE) pour tester l'intérêt de prévisions saisonnières (9 membres) sur la période

15 Prévision saisonnière des variables hydrologiques Utilisation des bases de données DEMETER (puis ENSEMBLE) pour tester l'intérêt de prévisions saisonnières (9 membres) sur la période 1971/2000. Thèse de S. Singla, Météo-France. Initialisation : 1er février, résultats sur mars-avril-mai Corrélation des débits moyens de mars-avril-mai avec ceux de la chaîne SIM de référence

16 Perspectives Amélioration du réalisme de SIM : préparation d'une nouvelle version de SIM en coopération avec le Centre de géosciences basée sur : Une nouvelle version de SAFRAN développée dans le cadre d'un projet européen sur les développement des outils de réanalyse (EURO4M) une nouvelle description des paramètres de surface (ECOCLIMAP2), une nouvelle version du code de surface (SURFEX) : version ISBA multicouches, un nouveau code MODCOU (plateforme EAU-DYSSEE, thèse d'a. Stouls, Centre de géosciences)

17 Quelques priorités de recherche Relations échanges nappes /zone racinaire sur la nappe d'alsace (projet ANR Vulnar) Utilisation d'une version d'isba gérant explicitement les flux de carbone (ISBA-A-gs) et capable de développer la végétation de manière autonome Programme HyMeX sur la Méditerranée (bilan de surface et hydrologique) Impact du changement climatique sur les Débits annuels des rivières méditerranéennes françaises : (scénario CYPRIM) ISBA-standard : -21% ISBA-A-gs : -26% Post doc de S. Queguiner

De MODCOU vers un schéma d'aquifère global pour le modèle de climat du CNRM/GAME Implémentation du module de nappe MODCOU dans le modèle hydrologique

tests à haute-résolution sur la France (comparaison avec piezomètres, débits, SIM), Amérique du nord, comparaisons avec stocks d'eau continentaux de

18 De MODCOU vers un schéma d'aquifère global pour le modèle de climat du CNRM/GAME Implémentation du module de nappe MODCOU dans le modèle hydrologique TRIP, utilisé dans le modèles climatique du CNRM Permettre des échanges nappes / zone racinaire (remontées capillaires) Simpification des hypothèses, tests à haute-résolution sur la France (comparaison avec piezomètres, débits, SIM), Amérique du nord, comparaisons avec stocks d'eau continentaux de GRACE Thèse J.-P. Vergnes TRIP-France hydrological network at 1/12 and in-situ dailly discharges TRIP-Global hydrological network at 0.5 and in-situ monthly discharges

Documents pareils

Une bonne estimation des bilans

Une bonne estimation des bilans Hydrologie 40 Safran-Isba-Modcou (SIM) Un outil pour le suivi hydrométéorologique opérationnel et les études La Météorologie - n 63 - novembre 2008 Résumé Jean-Michel Soubeyroux (1), Éric Martin (2), Laurent