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Soutenance de thèse

Mercredi 21 décembre 2016, à 14h, Amphi Guyton de Morveau

Impacts du changement climatique sur la disponibilité de la ressource en eau en Bourgogne : aspects quantitatifs et qualitatifs  

Soutenance de thèse de  Etienne BRULEBOIS

De nombreuses études portant sur les impacts du changement climatique sur la ressource en eau ont été réalisées à l'échelle globale, ou celle des grands bassins versants continentaux. Mais celle des petits bassins versants, permettant une meilleure appropriation des impacts attendus par les gestionnaires de l'eau, demeure pourtant peu étudiée. La région Bourgogne se situe à la croisée de plusieurs bassins hydrographiques (bassin de la Seine, de la Loire et du Rhône), et offre une grande diversité de contextes hydrogéologiques.

Pour ces raisons, les impacts du changement climatique sur la ressource en eau sont susceptibles de varier très localement, et ne pourront être déterminés que par l'implémentation d'une chaîne de modélisation à l'échelle de petits bassins versants.

L'objectif principal de cette thèse a consisté en la mise en place d'un outil de modélisation à l'échelle des petits bassins versants de Bourgogne.

Pour cela un échantillon de bassin versant a été sélectionné parmi les stations hydrométriques présentes en Bourgogne. Deux modèles hydrologiques de conceptualisation différente ont été choisis pour déterminer les impacts sur la ressource en eau : un modèle pluie-débit global (GR4J) et un modèle semi-distribué à base physique (SWAT). L'utilisation en parallèle de ces deux modèles a permis de fournir une meilleure robustesse aux simulations, et d'approcher des aspects différents des impacts sur la ressource en eau (débit à l'exutoire, ressource spatialisée, qualité de l'eau). En premier lieu, les modèles ont été calibrés sur chacun des bassins versants sur lesquels ils ont été appliqués. Cette calibration a notamment compris un test de robustesse des modèles en climat non stationnaire, ce qui a permis de valider leur utilisation sur une période future.

Afin de tester la pertinence de la résolution des informations géographiques utilisées par le modèle SWAT, une étude de sensibilité du modèle à la résolution de la base de données pédologique a été réalisée.

Un travail de désagrégation des données climatiques globales a été nécessaire afin d'alimenter les modèles sur la période future.

L'analyse de données observées a permis de mettre en évidence une rupture climatique (en Bourgogne comme en France métropolitaine), et une modification des régimes hydrologiques de part et d'autre de cette rupture. Les projections réalisées sur la période 1980-2100 ont permis de montrer : i) peu d'évolution des débits moyens annuels, mais une accentuation de la saisonnalité, via une augmentation des débits hivernaux et une diminution des débits estivaux, en lien avec le régime des précipitations, mais également avec l'augmentation de l'évapotranspiration. ii) des indicateurs d'étiages montrant une aggravation de leur sévérité et une emprise temporelle plus grande durant l'année hydrologique, iii) une qualité de l'eau dégradée (notamment via les concentrations en nitrates et en oxygène dissous).

Afin d'ouvrir de nouvelles perspectives grâce à cette chaîne de modélisation (notamment en terme d'aménagement du territoire et de politique publique), des tests de sensibilité à divers scénarios de changement d'occupation des sols ont été réalisés.

 

 

 

 

 

 

 

Mots-clés : Changement climatique, modélisation hydrologique, Bourgogne, GR4J, SWAT

 

 

 

Présentation rapide

Le Centre de Recherches de Climatologie (CRC) est une équipe de recherche de l'UMR6282 Biogéosciences (CNRS / Université de Bourgogne). Le CRC travaille sur la détection, l'attribution et la prévision du signal climatique et de ses impacts dans l'actuel et le futur. Ses activités sont centrées autour de la régionalisation du climat observé et simulé.

Le CRC est structuré en deux axes thématiques qui mettent en œuvre des méthodes permettant de passer de l'information large échelle (objet des travaux de l'équipe « Dynamique du Climat ») à une information d'échelle plus fine permettant d'évaluer les impacts (équipe « Impacts Climatiques »). Cette méthodologie relève de la statistique (méthodes statistico-dynamiques sur les sorties de modèles; statistiques spatiales;  désagrégation), de l'analyse spatiale (SIG opérateurs d'analyse spatiale vecteur et raster; interpolation spatiale mécaniste ou statistique), ou de la modélisation numérique du climat (modèles régionaux MM5 et WRF, modèle global Arpege-Climat).

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