Variabilité spatiale des caractéristiques hydroclimatiques en France et aux États-Unis

Les caractéristiques hydroclimatiques sont montrées sur la Figure 2.12 pour les bassins situés en France. À l’exception des très hautes altitudes et de la Corse, ces bassins couvrent la majeure partie du territoire métropolitain. Les précipitations moyennes varient de 510 à

1790 mm/an, avec des moyennes plus importantes sur les reliefs (le massif armoricain, les côtes normandes, le massif central, les Vosges et le Jura à l’est, le pied des Pyrénées). L’ETP varie de 590 à 910 mm/an, avec des valeurs plus importantes dans le centre, le bassin aquitain et le sud-est. L’indice d’aridité combine les deux forçages : il est généralement inférieur à 1 pour les bassins français caractérisés par des climats tempérés et océaniques (type Cfb dans la classification Köppen-Geiger, voir Becket al.,2018). En revanche, l’indice est relativement plus important pour les bassins en région méditerranéenne, en Occitanie et dans le centre.

La variabilité spatiale de l’écoulement moyen interannuel suit assez fidèlement la variabilité spatiale des précipitations, avec 95% des valeurs entre 80 et 1050 mm/an. La variabilité spatiale de l’indice d’écoulement de base est moins facile à discerner, vu sa dépendance présumée aux caractéristiques lithologiques. Il est relativement important pour la majorité des bassins français, atteignant en médiane 0.77, avec des valeurs proches de 1 pour des bassins localisés en majeure partie dans le bassin de la Somme, au nord et dans la région des Grands Causses, où les formations calcaires sont prédominantes. Des valeurs très faibles de cet indice sont enregistrées en Vendée, dans le Jura et au sud. La flashiness de précipitation indique plus de variabilité dans les séries de précipitation observées dans la moitié nord du territoire et dans le nord-est du massif central, opposée par de faibles valeurs au sud du massif central, dans le massif armoricain et a proximité des Alpes. Les extrêmes de précipitation, traduits parP₉₉/Pm, varient de 10 jusqu’à 30 fois la précipitation moyenne interannuelle. Les plus violents épisodes sont rencontrés en Vendée, au centre de la France où le climat est continental, et plus vigoureusement dans le sud-est et la région méditerranéenne, connue pour ses épisodes de crues éclair (Gaumeet al.,2009). Les extrêmes hydrologiques retraduisent ces extrêmes climatiques sur la région méditerranéenne et en Vendée, mais sont atténués par rapport à l’écoulement moyen dans le nord et en particulier dans le bassin de la Somme.

Figure 2.12.Caractéristiques hydroclimatiques des 1355 bassins versants français. Les points représentent les localisations des centroïdes des bassins versants. Pour chaque variable, on classe d’abord les bassins versants. Ensuite, la couleur est attribuée en fonction du rang du bassin versant (de 1 jusqu’à 1355). Cela permet de mieux dégager les contrastes régionaux pour chacune des variables.

Les 870 bassins nord-américains ne couvrent que les États-Unis du sud-est, pour lesquels les caractéristiques climatiques sont montrées sur la Figure 2.13. Les précipitations ont une plage de variation de 190 à 1790 mm/an, avec des précipitations relativement faibles sur les bassins de la plaine côtière atlantique et du centre (Texas, Oklahoma, Kansas). Les précipitations les plus importantes sont enregistrées à l’ouest du massif appalachien, dans les plaines centrales et sur les états côtiers du golfe du Mexique. L’ETP est caractérisée par un gradient nord-sud avec des valeurs de plus en plus importantes en allant vers le nord-sud, surtout en Floride et au Texas. Les lames moyennes d’ETP vont de 750 à 1400 mm/an. L’indice d’aridité suit la variabilité des précipitations et de l’ETP, avec des valeurs plus faibles dans le nord-ouest du massif appalachien et plus fortes dans la plaine atlantique et le centre, où l’on atteint des indices supérieurs à 5, ce qui indique la présence de conditions climatiques très arides.

Comme pour les bassins français, l’écoulement moyen suit bien la variabilité des précipitations, sauf une forte atténuation sur les bassins du Texas à cause d’indices d’aridité très forts. Sur ces bassins, on atteint des niveaux d’écoulement moyen quasiment nuls, ce qui est une indication de la présence de cours d’eau éphémères. L’indice d’écoulement de base couvre toute la plage possible de variation, avec une médiane de 0.56. Il indique que les apports en base sont importants autour du massif appalachien, en Floride, et au sud des états de la Géorgie et de l’Alabama, contrairement aux zones très arides, comme le sud du Texas. La flashiness de précipitation indique une répartition géographique uniforme, avec des valeurs très importantes sur le massif appalachien, en Floride, au Centre, au Texas et sur la confluence des quatre états d’Arkansas, Missouri, Kansas et Oklahoma (monts Ozarks). On remarque que c’est sensiblement les mêmes points où l’on a les plus forts extrêmes de précipitations (si l’on enlève le Texas), avec des coefficientsP₉₉/Pmallant jusqu’à 30. En revanche, les extrêmes hydrologiques par rapport à l’écoulement moyen de chaque bassin sont plutôt rencontrés sur les bassins arides du centre, les bassins de la Floride et les bassins à l’est du massif appalachien.

Figure 2.13.Caractéristiques hydroclimatiques des 870 bassins versants nord-américains. Les points représentent les localisations des centroïdes des bassins versants. Pour chaque variable, on classe d’abord les bassins versants. Ensuite, la couleur est attribuée en fonction du rang du bassin versant (de 1 jusqu’à 870). Cela permet de mieux dégager les contrastes régionaux pour chacune des variables.

À partir de cette description géographique des caractéristiques climatiques et hydrologiques de l’échantillon sélectionné, nous remarquons une diversité hydroclimatique importante des bassins versants choisis. On couvre une plage de régime climatique allant de l’aride jusqu’au tempéré, en passant par le méditerranéen. Cette diversité climatique est accompagnée d’une diversité hydrologique, notamment en termes d’écoulement moyen qui suit sensiblement la variabilité des précipitations et de l’ETP, également en termes de soutien par la nappe à travers l’écoulement de base. Les extrêmes hydrologiques sont en général associés aux régions arides et méditerranéennes.

Maintenant que la variabilité spatiale des conditions hydroclimatiques est décrite pour chaque pays, il est intéressant de voir, comme pour l’occupation du sol, les différences hydroclima-tiques entre l’échantillon nord-américain et français.

2.5.3 Contrastes hydroclimatiques entre les bassins situés en France et les