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Laurent Terray CERFACS/CNRS

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L’adaptation et la régionalisation des projections climatiques: les différentes approches et leurs problèmes. Laurent Terray CERFACS/CNRS Séminaire «Changement Climatique et Biosphère: Expertise, Futurs et Politiques », Centre Alexandre Koyré, Paris 27 Mars 2012. Cheminement. - PowerPoint PPT Presentation

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Desagregation

Ladaptation et la rgionalisation des projections climatiques: les diffrentes approches et leurs problmesLaurent TerrayCERFACS/CNRS

Sminaire Changement Climatique et Biosphre: Expertise, Futurs et Politiques ,Centre Alexandre Koyr, Paris27 Mars 2012

CheminementQuelques dfinition/questions autour de ladaptationRgionalisation et dsagrgation La question des incertitudesVers les services climatiquesLes points retenirLadaptation: une dfinition et quelques questions A quoi veut-on sadapter ? Une situation nouvelle Pourquoi veut-on sadapter ? Notions de vulnrabilit et de risque (et son acceptabilit). Ncessit dune vision claire de la rponse si on veut mobiliser les acteurs. Comment veut-on sadapter ? Adaptation spontane/planifie Ncessit dune politique danticipationAdaptation: Action de sadapter, v. tr. XIIIe sicle, emprunt du latin adaptare Sajuster :Ajustement des systmes naturels ou humains en rponse des changements (climatiques) ou leurs effets, afin den attnuer les effets nfastes ou den exploiter des opportunits bnfiquesLe changement climatique est dj en cours et ses effets commencent se manifester : une multitude de systmes naturels sont touchs par les changements climatiques rgionaux . Le message des scientifiques ne laisse pas de place au doute quant au sens de ces volutions mme sil existe encore des incertitudes sur son ampleur. Des changements profonds sont dsormais inluctables, quels que soient les efforts de rduction des missions de gaz effet de serre qui pourront tre dploys, du fait de linertie du systme climatique. Ces changements vont affecter de nombreux secteurs : agriculture, fort, tourisme, pche, amnagement du territoire, btiments et infrastructures, protection des populations, etc. En ce sens, la question du changement climatique a cess dtre une question strictement scientifique concernant un avenir lointain pour devenir un enjeu actuel et prgnant de politique mondiale.

Extrait du prambule du Plan National dAdaptation de la France aux effets du changement climatique (2011)

Suite du Grenelle, un plan national dadaptationPNACC, 2011: Ladaptation planifie, quant elle, rsulte de dcisions stratgiques dlibres, fondes sur une perception claire des conditions qui vont changer et sur les mesures quil convient de prendre pour parvenir la situation souhaite.

DEFRA, Natural Environment Adapting to Climate Change: It is absolutely essential that all the policies that we formulate are based on sound evidence. We now understand more about the challenges facing the earths climate, ecosystem services and the supply of sustainable and healthy food. There has never been a time when there was a greater need for good quality evidence to contribute to policy making and sound decisions.

NOAA, NCS Vision and Framework: People are not indiscriminant seekers of information; rather, they seek sources they consider to be trustworthy, relevant, and easy to use. Just as Americans have come to rely upon authoritative and official forecasts from NWS, they also want authoritative and official information about climate on many scales, from local to global, monthly to decadal. Decision makers, in particular, seek an agency that can serve as an honest broker of accurate, reliable climate information. Les exigences de ladaptation aux risques climatiques vis--vis de la communaut scientifiqueLes tensions inhrentes la question de ladaptation aux risques climatiquesContexte gnral: complexit croissante (science du climat Earth System Science), changement de paradigme mthodologique (rle prpondrant de la modlisation) Mtier du physicien du climat et nouveaux rles: le prvisionniste et lingnieurLa notion de changement: dtection (ralit du changement par rapport un climat dit non perturb) et attribution (causalit )La diversit des types de changement: nouveaux vnements / occurrence plus frquente dvnements (cyclones, temptes, canicules, scheresse) Attribution dvnements singuliersLes chelles spatiales: global / local , lien avec la vulnrabilitLes chelles temporelles: la non stationnarit, futur proche (les trente prochaines annes) et futur lointain (la fin du sicle)La thmatique des extrmes: forte vulnrabilit et les difficults associes lestimation de leur volution, approche probabiliste La cascade dincertitude, son valuation et sa hirarchisation, comment la communiquerAdaptation et attnuation: la goingnierie ?

Changements climatiques: Forte variabilit rgionale Evolution des prcipitations (%) sur continent de 1900 2005

AugmentationDiminutionSource : GIEC, 2007

Frquence 6.7%Intensit 37.5 mm

Frquence 67%Intensit 3.75 mmTotal 75 mm

Total 75 mmScheresse, feux, inondations

Sols humides, peu de ruissellementA

BChangements climatiques: ncessit daller au-del de la moyenne Frquence et intensit des prcipitationsRgionalisation et Dsagrgation: problmatiqueComment tudier les impacts du changement climatique ? DsagrgationChangement dchelle ?Impacts du changement climatique

Variables mtorologiques de forage Aller de lchelle spatiale du modle climatique vers celle du modle dimpact.Deux grandes familles de mthodes:Etablir une relation statistique entre variables locales et prdicteurs de grande chelleRsoudre explicitement la physique et la dynamique du systme climatique rgionalUtilises de faon indpendante ou combineLa dsagrgation10Modles climatiques rgionaux:=>Augmentation de la rsolution dun modle atmosphrique=> Meilleure reprsentation du relief, des traits de ctes etc. Contraints par les modles climatiques pour les conditions aux limites.

La dsagrgation dynamique

Modle climatiqueModle rgional 280 km50 kmRelief

8 km SAFRAN 8-km rsolution

Dqu et al., 2011 Projet SCAMPEI, http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/Modles rgionaux:Des biais systmatiques sont toujours prsents(12 km)(8 km)

ALADIN (C)Dqu et al., 2011 Projet SCAMPEI, http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/Mais tous les biais ne sont pas systmatiques

ALADIN (C)Dqu et al., 2011 Projet SCAMPEI, http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/Correction des biais des modles:Technique quantile-quantile

Climat futur: hypothse de stationnarit de la correctionIde de base: Cpe = F(CGE, s)avec:Cpe = le climat aux petites chelles (rgionales/locales)CGE = le climat aux grandes chelles (globales/continentales)s = les caractristiques de surface aux petites chelles (orographie, contraste terre-ocan, usage des sols)

La dsagrgation statistique consiste tablir une relation statistique G entre les variables locales et les prdicteurs de grande chelle.

Cpe(t) = G[CGE(t)] + (t)

La dsagrgation statistiqueG ne change pas dans le climat perturbCGE est simul de faon raliste dans les modlesLe changement climatique ne joue pas sur Diffrentes approches statistiques pour dfinir G (par exemple les mthodes danalogue)

HypothsesType de circulation atmosphrique, flux de sudFlches: Vent 850 hPaLignes: Anomalies pression

Anomalies relatives des prcipitations associes (%)Dsagrgation:illustration

Observations8 km

Modle rgional50 km

Modle climatique280 km

16Modle Climatique Global

GES, AerosolsSDM: Calibration ValidationModle Rgional

Bias correctionSpatialisationPrdicteursConditions Ocaniques Forages atmosphriquesOBS.OBS.Modle Coupl hydro-mtorologique: ISBA-MODCOU Forages atmosphriquesDsagrgation Statistique Dsagrgation DynamiqueMthodologies de dsagrgationPrdicteursQuelles sont les techniques de spatialisation?17

Le modle coupl hydro-mtorologique ISBA-MODCOU

Analyse SAFRANScnarios climatiques avec modleForage atmosphrique: Pluie, neige, humiditrayonnements incidents, temprature,ventISBADonnes physiographiques pour le sol et la vgtation+ModcouQrQiEHGNappe DbitsjournaliersPhotosynthse,Vgtation interactiveentressortiesSchma de surfaceModle hydrologiqueRtroaction de la nappe sur lhumidit des solsNeigeSource: Habets et al., 2007Analyse Safran au pas horaire (oper depuis mars 2003) des variables atmosphriques (incluant prcip et flux radiatifs incidents) sur une grille rgulire de 8 kmISBA: calcul du cycle diurne des bilans dnergie et hydrique (vap., eau du sol, neige) et des coulements: ruissellement de surface et drainage la base du sol. Ces flux de ruissellement sont cumuls sur un jour et transmis au modle hydrologique distribu MODCOU (CIG/ENSMP) qui calcule le routage de leau dans le rseau hydrographique de surface (1km de rsolution), le niveau des aquifres (ex. Seine) et estime le dbit journalier.Le systme SIM sera oper. En dc. 2003.

Winter MeanOBSNCEP (0.85)SAFRAN (0.97)Lindispensable tape dvaluation avant la projection

Changements moyens simuls par le multi-modle GIEC (14 modles) des dbits annuels des fleuves et rivires franais

Ecart-type inter-modle des dbits (%), 2046/2065 1971/2000Nombre de modles donnant une augmentation des dbits (%), 2046/2065 1971/2000Les impacts du changement global: lhydrologie des bassins versant franaisThse Julien Bo, 2007, CERFACSChangement relatif multi-modle des dbits (%), 2046/2065 1971/200020La figure de gauche donne les changements moyens (la moyenne du multi-modle du GIEC) des dbits annuels pour la priode 2046-2065 en % des normales de la priode 1971-2000 (lchelle va donc de -45% + 45%). On voit donc une baisse gnralise des dbits (15-20%) et plus forte sur le sud-ouest (30%). Cette baisse des dbits annuels est due en particulier une forte diminution des dbits dtiage (forte rduction des prcipitations estivales et augmentation de lvaporation au printemps). Le panneau du milieu indique la dispersion donne ici par un cart-type entre les diffrents modles du GIEC, toujours en % des normales de la priode 1970/2000. Attention les palettes de couleur ne correspondent pas mme si lunit est la mme (la dispersion va de 0 30%). On

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