Changement climatique et ressources en eau 

Premières rencontres - 22 mai 2007

GIS " Climat-Environnement-Société "

A Ducharne (Sisyphe)

H Bendjoudi, G Billen, N Brisson, M Carli, F Curie, S Gascoin, J Garnier, F Habets, A Jost, E Ledoux, B Mary, JM Monget, P Ribstein, S Sterling, S Théry, C Viavattene, P Viennot, S Violette, etc.

S Joussaume, N de Noblet, C. Ottlé, B Sultan, R Vautard, etc.

Les ressources en eau

Volumes d’eau utilisables pour les usages humains (prélèvements, rejets, hydraulique) que ce soit directement ou indirectement (e.g. cultures)

● Facteurs de risques (crues, sécheresses ruptures d’équilibre)● Directement affectées par ces usages humains (quantité & qualité)● Vulnérables au changement climatique● Partie prenante du cycle de l’eau et du système climatique● En interaction avec les grands cycles biogéochimiques (carbone, nutriments, GES)● Pas bien quantifiées

Problématiques illustrées dans le bassin de la Seine

Impact du changement climatique anthropique Irrigation et ressources en eau Ressources en eau et qualité de l’eau : contamination azotée des eaux souterraines Zones humides, ressources en eau et gaz à effet de serre Importance d’une modélisation réaliste

CulturesUrbain

PrairiesForêts

Occupation des sols(Corine Land Cover)

Coupegéologique

Poses

Paris

W E

Impact du changement climatique anthropique

Exemple des débits de la Seine (projet GICC Seine)

Perspectives : extrêmes hydrologiques et événements rares(e.g. projet GICC2 RExHySS)

16 simulations

Ducharne, 2007

Irrigation et ressources en eau

300000 400000 500000 600000 700000 800000

23

00

00

02

40

00

00

25

00

00

0

0 50 10025 km

Volumes prélevésen nappe pour l'agriculture

Moyenne 1997-2001(m3)

18 - 100000

100001 - 200000

200001 - 300000

300001 - 400000

400001 - 500000

500001 - 600000

600001 - 700000

700001 - 800000

800001 - 900000

900001 - 1000000

1000001 - 1100000

1100001 - 1200000

1200001 - 1300000

1300001 - 1400000

1400001 - 1500000

Volumes prélevésen nappe pourl’agriculture

(moyenne 1997/2001) 92 Mm3

Un élément important de l’usage des terres et de son évolutionavec des conséquences sur les flux de surface et les ressources en eau

Exemple du bassin de la Seine

Viennot et al. 2006

Irrigation et ressources en eau

Doublement des prélèvements en nappe, climat inchangé

Perspectives : modifications sous changement climatique (e.g. projet GICC2 RExHySS)

400000 500000 600000 700000 800000

2300000

2400000

2500000

±0 50 10025 km

Période de retourdu QMNA5

de référence(en années)

Prélèvements agricoles x 2

4,76 - 5,00

4,51 - 4,75

4,26 - 4,50

4,01 - 4,25

3,76 - 4,00

3,51 - 3,75

3,26 - 3,50

3,01 - 3,25

2,76 - 3,00

2,51 - 2,75

2,26 - 2,50

2,01 - 2,25

< 2

Fréquence du QMNA5 actuel

réduite à moins de 2 ans (au lieu de 5)

Variation des fréquences d’occurrence du QMNA5

actuel

Viennot et al. 2006

Ressources en eau et qualité de l’eau

Exemple de la contamination azotée des aquifères du bassin de la Seine

Viavattene, Thèse, 2006

Historique depuis 1970

+ 5 mg/l tous les 10 ans

Ressources en eau et qualité de l’eau

Exemple de la contamination azotée des aquifères du bassin de la Seine

Comment atteindre « le bon état écologique en 2015 » (DCE) ?

Ledoux et al. 2007

Ressources en eau et qualité de l’eau

Exemple de la contamination azotée des aquifères du bassin de la Seine

Impact du changement climatique

Ducharne et al. 2007

BV Seine BV Oise BV Aisne

BV Marne

BV Aube

BV Yonne

BV Loing

BV Eure

Beauregard

Le Melda

Canal saint Julien

Seine

Aube

F1

F2F3

F4

200 m

64.462.3

8.2

2.1

59.0

2.5

44.5

12.4

11.6

0.0

65.1

7.2

Nitrates mgNO3-/l16/08/2005

Beauregard

Seine

Site de Droupt St Basle (Aube)

Curie, Thèse, 2006

Zones humides, ressources en eau et gaz à effet de serre

Mise en évidence de la dénitrification riparienne

Zones humides, ressources en eau et gaz à effet de serre

Quantification de la dénitrification à l’échelle régionale

Curie et al., soumis

Perspectives : modélisation à bases physique

Importance d’une modélisation réaliste

CaB standard sans calage : Biais = 3.7%, Nash = - 15.8

CaB + réservoir souterrain capacitif et calage : Biais = - 0.5 %, Nash = 0.70

Importance des aquifères pour la réponse à long-terme

Exemple du bassin de la Somme (projet ECCO)

Carli, M2, 2005

Importance d’une modélisation réaliste

SVAT

ZNS 1D: Conceptuel ou Richards

ZS : Diffusivité 2D

ZNS 1D:Réservoir

ETR=f(ETP)Réservoirs

SVAT

ZNS 1D: Richards

ZS horiz : TOPMODEL

Réservoir profond

ISBA / STICS MODCOU CaB

Cours d’eau

Etat de l’art à Sisyphe

Faiblesse principale = mode de couplagequi empêche de prendre en compte tous les processus nécessaires

ProSeRiverstrahler

Importance d’une modélisation réaliste

Vers une plateforme intégrée et modulaire : EAU-Dyssée

Karsts

Physique plus cohérente Nouveaux processus : ZH, karsts, prise en compte des pressions anthropiques, etc. Couplages avec modèles socio-économiques (ex : AROPAj) Simulation de scénarios prospectifs intégrés

Merci !