Sensibilit´ e hydrologique aux corrections

La m´ethode de correction a ´et´e construite de mani`ere empirique et dans un cadre id´ealis´e. Les corrections r´ealis´ees apr`es la d´esagr´egation spatiale ne peuvent donc ˆetre pleinement satisfaisantes. Il serait probl´ematique que les r´esultats des simulations hydrologiques soient tr`es d´ependants des diff´erentes corrections du for¸cage atmosph´erique ´evoqu´ees dans la partie pr´ec´edente. Un ensemble de simulations hydrologiques a ´et´e r´ealis´e afin de tester la sensibilit´e des changements hydrologiques simul´es par Isba aux corrections effectu´ees.

Quatre configurations ont ´et´e utilis´ees (Tableau 3.1). Dans la premi`ere, FC, toutes les variables sont corrig´ees, c’est la configuration normale des simulations r´ealis´ees dans ce

Chapitre 3. D´esagr´egation statistique 101

Figure 3.7:_{Moyenne d’ensemble, filtr´ee avec une moyenne glissante de 31 ans, des ano-} malies hivernales (en haut) et estivales (en bas) sur la France, par rapport `a la p´eriode 1960-1990, de temp´erature (K, gauche), d’humidit´e sp´ecifique (10−3 kg/kg, droite) si- mul´ees par les GCM CMIP5 (noir), et d´esagr´eg´ees avec la m´ethode des analogues en utilisant ERA-Interim et Safran (bleu) et les analogues corrig´ees (rouge). Le sc´enario RCP8.5 est utilis´e pour les simulations des GCM CMIP5. En haut pour l’hiver et en

bas pour l’´et´e.

travail de recherche. Pour la deuxi`eme (C0), aucune correction n’est appliqu´ee. Pour les deux autres, soit le rayonnement descendant (C2), soit l’humidit´e (C1), n’est pas corrig´es.

Les simulations ont ´et´e r´ealis´ees en utilisant deux GCM (ACCESS1-3 et IPSL-CM5A- MR), essentiellement pour des raisons de coˆut num´erique d’un tel ensemble d’exp´eriences. De plus, les diff´erences dues aux GCM sur l’impact des corrections sont tr`es faibles. Il ne semblait donc pas primordial d’effectuer ces exp´eriences pour d’autres GCM. Toutefois, avec seulement deux GCM les incertitudes dues aux mod`eles climatiques sur le signal

Chapitre 3. D´esagr´egation statistique 102

Variables TAS LW PRTOT HUSS

FC x x x x

C0

C1 x x x

C2 x x x

Table 3.1:Exp´eriences de sensibilit´e aux corrections des variables m´et´eorologiques de for¸cages. Une croix signifie que la variable a ´et´e corrig´ee (voir le texte pour les d´etails). TAS : Temp´erature de l’air `a 2 m`etres ; LW : rayonnement infra-rouge descendant ;

PRTOT : Pr´ecipitation solide et liquide ; HUSS : Humidit´e sp´ecifique `a 2 m`etres.

du changement climatique sont mal estim´ees et la variabilit´e interne a une influence im- portante sur le signal. Les valeurs absolues des changements hydrologiques ne sont donc pas pertinentes, l’attention ici est `a porter sur les diff´erences entre les quatre configura- tions de correction. Le sc´enario RCP8.5 a ´et´e encore une fois utilis´e afin de maximiser l’importance des corrections de temp´erature et d’humidit´e.

Les changements simul´es sont g´en´eralement tr`es proches d’une correction `a l’autre pour toutes les variables du cycle hydrologique (Figure 3.8). Les pr´ecipitations totales sont indiqu´ees sur la figure3.8, bien qu’elles ne changent pas d’une correction `a l’autre (seule la r´epartition entre les pr´ecipitations liquides et solide est modifi´ee) afin de faciliter l’interpr´etation des changements sur les autres variables du cycle hydrologique. En ´et´e et en automne, les changements sont identiques pour toutes les variables, quelle que soit l’exp´erience consid´er´ee. Au printemps, quelques l´eg`eres diff´erences apparaissent sur le drainage et le ruissellement. Les diff´erences entre les corrections sont les plus importantes en hiver et elles sont visibles sur presque toutes les variables.

L’´evapotranspiration est la variable pour laquelle les diff´erences dues aux corrections sont les plus importantes, diff´erences d’une correction `a l’autre qui sont les mˆemes pour les quatre bassins versants ´etudi´es. L’´evapotranspiration augmente plus dans le futur si l’humidit´e sp´ecifique n’est pas corrig´ee (C1) que si elle est corrig´ee (FC). Avec une atmosph`ere plus s`eche (C1), l’´evapotranspiration est favoris´ee par un plus fort gradient d’humidit´e entre le sol et l’air au-dessus de la surface. Inversement, sans correction du rayonnement infra-rouge descendant (C2), l’´evapotranspiration augmente moins dans le futur que lorsqu’il est corrig´e (FC). L’´energie apport´ee au niveau du sol est plus faible sans correction du rayonnement, ce qui limite l’´evapotranspiration.

Les diff´erences en hiver entre la correction compl`ete (FC) et aucune correction (C0) sont faibles sur les bassins ´etudi´ees, et quasi-inexistantes pendant les autres saisons. L’influence des corrections sur les changements hydrologiques n’est donc, en g´en´eral,

Chapitre 3. D´esagr´egation statistique 103 −0.6 −0.4 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 mm/day a) DJF b) MAM

Seine Garonne Loire Rhone −1.4 −1.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 mm/day FC C0 C1 C2 Precipitation Evapotranspiration Runoff Drainage c) JJA

Seine Garonne Loire Rhone

d) SON

Figure 3.8:_{Moyenne d’ensemble sur les GCM des changements saisonniers (mm/jour)} des variables du cycle hydrologique entre les p´eriodes 1960-1990 et 2070-2100 pour les quatre corrections du tableau 3.1 sur quatre bassins versants (La Seine `a Poses, la Garonne `a Tonneins, la Loire `a Montjean-sur-Loire et le Rhˆone `a Beaucaire). Les simulations des GCM ACCESS1-3 et IPSL-CM5A-MR avec le sc´enario RCP8.5 sont utilis´ees. Les saisons sont indiqu´ees par les premi`eres lettres des mois : DJF : D´ecembre- Janvier-F´evrier, MAM : Mars-Avril-Mai, JJA : Juin-Juillet-Aoˆut SON : Septembre-

Octobre-Novembre

pas critique. Toutefois, sur les bassins pour lesquels la neige est importante, la correc- tion de la fraction liquide-solide est primordiale pour la simulation des changements de ruissellement total.