La variabilité multi-décennale en hydrologie:
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- Baptiste Mongeau
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1 La variabilité multi-décennale en hydrologie: Evidences : Dans le temps Dans le monde Zoom sur la France Potentiel de prévision en France Florence Habets Séminaire Prévision décennale 3 Décembre 2014
2 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le temps Prélèvements dans les glaces, dépôts lacustre et marin: δ 18 O est utilisé comme un indicateur Knudsen et al, 2011, Nature communication
3 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le temps Prélèvements dans les glaces, dépôts lacustre et marin: δ 18 O est utilisé comme un indicateur Lien avéré entre précipitations / dépôts sédimentaires et circulation océanique Knudsen et al, 2011, Nature communication
4 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le temps Prélèvements dans les glaces, dépôts lacustre et marin: δ 18 O est utilisé comme un indicateur Lien avéré entre précipitations / dépôts sédimentaires et circulation océanique Analyse des données de δo 18 sur 8000 ans sur chaque site, puis Analyse des variabilités via l analyse des fréquences Knudsen et al, 2011, Nature communication
5 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le temps Prélèvements dans les glaces, dépôts lacustre et marin: δ 18 O est utilisé comme un indicateur Lien avéré entre précipitations / dépôts sédimentaires et circulation océanique Lien durable sur 8000 ans, avec des durées de 60 à 90 ans Potentiel de prévision Knudsen et al, 2011, Nature communication
6 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le monde Connexion entre AMO et Précipitations au Sahel au Yucatan Knudsen et al, 2011, Nature communication Evidence en Australie de variabilités liées à l océan Pacifique via la croissance des coraux liés aux apports d eau douce (débits) Rodriguez-Ramirez et al., 2014, PlosOne Evidences également en Asie, Afrique du Sud.
7 Evidences de variabilités multi-décennales en hydrologie: dans le monde Aux Etats-Unis: quantification de la variabilité sur la ressource en eau annuelle associée aux variabilités annuelles des indices océaniques (NINO, PDO, AMO) Jusqu à 20% de la variabilité annuelle Mac Cabbe and Wollock, JHM, 2014
8 Evidences de variabilités multi-décennales : en Europe En Europe: évidence d une connexion forte entre AMO et précipitations au printemps Sutton and Dong, Nature Geoscience, 2012
9 Evidences de variabilités multi-décennales : en Europe En Europe: évidence d une connexion forte entre AMO et précipitations au printemps Sutton and Dong, Nature Geoscience, 2012
10 Evidences de variabilités multi-décennales : en Europe En Europe: évidence d une connexion forte entre AMO et précipitations au printemps Sutton and Dong, Nature Geoscience, 2012
11 Evidences de variabilités multi-décennales : en Europe En Europe: évidence d une connexion forte entre AMO et précipitations au printemps Sutton and Dong, Nature Geoscience, 2012
12 Evidences de variabilités multi-décennales : en France En France: forte connexion entre AMO et pression atmosphérique (avec un décalage de quelques années) Boé et Habets, HESS 2014
13 Evidences de variabilités multi-décennales : en France En France: forte connexion entre AMO et pression atmosphérique (avec un décalage de quelques années) Analyse des données entre la période chaude ( ) et la période froide ( ): Boé et Habets, HESS 2014
14 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Evolution printanière entre et Contraste marqué des précipitations printanières >20% connexion très forte au printemps Contraste marqué des températures printanières ~1 C Boé et Habets, HESS
15 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Evolution annuelle entre et Contraste des précipitations annuelles ~ bruitées mais pas de signal annuel marqué Contraste des températures annuelles ~ faibles Boé et Habets, HESS
16 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Evolution des débits entre et Contraste des débits printaniers: jusqu à 40%! contraste des débits annuels : plus de 20%! Boé et Habets, HESS
17 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Analyse sur plusieurs phases AMO par rapport à la moyenne Boé et Habets, HESS
18 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Analyse sur plusieurs phases AMO par rapport à la moyenne Valeurs des débits des 38 stations sur la phase par rapport à la moyenne sur l ensemble de la période Boé et Habets, HESS
19 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Analyse sur plusieurs phases AMO par rapport à la moyenne hiver printemps été automne Boé et Habets, HESS 2014
20 Evidences de variabilités multi-décennales : en France Analyse sur plusieurs phases AMO par rapport à la moyenne hiver printemps La persistance du lien entre AMO et débits en été s explique par la mémoire hydrologique liée au manteau neigeux, à l eau du sol et aux nappes été automne Boé et Habets, HESS 2014
21 Evidences de variabilités multi-décennales : en France En France: illustration sur une station hydrologique Sur 40 ans : Tendance nette à la baisse 1= écart type 0= moyenne Moy Glis An Moy Glis Print Evolution (standardisée) des débits annuels du Salat à Roquefort Boé et Habets, HESS
22 Evidences de variabilités multi-décennales : en France En France: illustration sur une station hydrologique Sur 100 ans: pas de tendance visible, mais, évidence d une forte variabilité multi décennale Moy Glis An Moy Glis Print Evolution (standardisée) des débits annuels du Salat à Roquefort Boé et Habets, HESS
23 Evidences de variabilités multi-décennales : en France En France: illustration sur une station hydrologique Sur 100 ans: pas de tendance visible, mais, évidence d une forte variabilité multi décennale Attention aux Moy Glis mauvaises An Moy Glis interprétations Print Evolution (standardisée) des débits annuels du Salat à Roquefort Boé et Habets, HESS
24 Evolution en % Evidences de variabilités multi-décennales : les extrêmes Analyse de l évolution des précipitations extrêmes données disponibles toutes les 10mins depuis 1898 à Uccle, Belgique Eté Willems, Climatic Change, 2013
25 Evidences de variabilités multi-décennales : les extrêmes Comparaison des évolutions des précipitations extrêmes en Europe forte cohérence spatiale sur les extrêmes de précipitations Willems, Climatic Change, 2013
26 Evidences de variabilités multi-décennales : les extrêmes Lien entre AMO et les crues de la Loire à Montjean Traits verticaux: crues supérieures à 5000 m3/s Différence du nombre d évènements de débits extrêmes (Q > seuil) entre phases chaude et froide AMO (en incluant un décalage de 7 ans) (Q99=3850 m3/s) Source : Julien Boé
27 Evidences de variabilités multi-décennales : les extrêmes Lien entre AMO et les crues de la Loire à Montjean Traits verticaux: crues supérieures à 5000 m3/s Différence du nombre d évènements de débits extrêmes (Q > seuil) entre phases chaude et phase froide AMO (en incluant un décalage de 7 ans) (Q99=3850 m3/s) Connexion entre fréquences des crues et AMO Source : Julien Boé
28 Vers une prévision décennale des débits? Projection pluri-annuelle en Afrique du Sud, via le lien avec la PDO Lien entre indice de précipitation (Palmer Drought Index) et variation océanique en Afrique du Sud et projection dans la prochaine décennie (en bleu) Mehta et al., Weather and Climate Extremes 2014
29 Vers une prévision décennale des débits? Quid des projections en France? CMIP5 AR5 Température Tendances dues aux émissions de GES + Aérosols + variabilités naturelles Source : Julien Boé Précipitations variabilité naturelle bien présente 29
30 Vers une prévision décennale des débits? Illustration de la sensibilité des modèles de climat aux conditions initiales: 30 membres de CESM (modèle de climat américain) Même modèle climatique, Même forçages (obs) Conditions initiales différentes (en 1920). Source: L. Terray, J. Boé Tendance Précips Hiver ( C)
31 Vers une prévision décennale des débits? Illustration de la sensibilité des modèles de climat aux conditions initiales: 30 membres de CESM (modèle de climat américain) Même modèle climatique, Même forçages (obs) Conditions initiales différentes (en 1920). Importance des conditions initiales Potentiel de prévision? Source: L. Terray, J. Boé Tendance Précips Ete ( C)
32 Vers une prévision décennale des débits? Dans CMIP5, sur le 20 ième siècle, les précipitations simulées présentent bien une variabilité naturelle, mais au printemps, celle-ci est sous estimée par rapport aux observations Variabilités décennales des précipitations au printemps observées simulées Source : Julien Boé
33 Vers une prévision décennale des débits? Dans CMIP5, sur le 20 ième siècle, les précipitations simulées présentent bien une variabilité naturelle, mais au printemps, celle-ci est sous estimée par rapport aux observations Variabilités décennales des précipitations au printemps observées simulées Or, c est au printemps que s exprime le plus la connexion entre AMO et précipitations en France Source : Julien Boé
34 Actuellement: difficile d utiliser les projections décennales directement pour l hydrologie en France car: bien que les modèles de climat reproduisent bien l AMO ils ne représentent pas bien la connexion entre l AMO et le climat en Europe au printemps Potentiel avec des méthodes de débiaisage par type de temps. Amélioration des prévisions décennales. Vers une prévision décennale des débits? Pour conclure: la variabilité naturelle peut dépasser l amplitude de l impact des CC projetés sur les prochaines décennies Source : Julien Boé
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