Soutenance mémoire
Les caractéristiques géographiques et géomorphologiques de la région méditerranéenne
En région méditerranéenne, le climat est très fortement influencé par la présence de la mer Méditerranée et des reliefs environnants. En effet, la Méditerranée est une mer chaude presque fermée excepté au niveau du détroit de Gibraltar. Elle est ainsi préservée de l’empreinte océanique de l’Atlantique car les échanges marins de la Méditerranée se font uniquement au niveau de ce détroit (c.f. Figure 1.1).
La mer Méditerranée est entourée par des chaînes de montagnes, ses caractéristiques géographiques et géomorphologiques lui confèrent un climat tempéré contrasté appelé « climat méditerranéen », ce qui signifie que les étés y sont chauds et secs, alors que les hivers sont relativement doux et humides. Pendant l’été, le bassin méditerranéen est sous l’influence des hautes pressions subtropicales où l’air est subsident dans la partie nord de la cellule de Hadley, et qui inhibent le passage des dépressions sur la zone. Ce phéno mène limite généralement les précipitations pendant la saison estivale, hormis le possible développement d’orages. En revanche, les hivers sont humides particulièrement dans les régions exposées aux influences maritimes. Les zones les plus au sud de la Méditerranée connaissent leur maximum de précipitations en hiver, tandis que les régions au nord du bassin méditerranéen connaissent des maxima de précipitations en automne pour le nord ouest de la Méditerranée ou au printemps pour le nord-est. Dans la région, ces maxima de précipitations se traduisent souvent par de dangereux événements de pluies intenses.
Risques associés aux événements météorologiques extrêmes en Méditerranée
Les risques météorologiques
Un phénomène est qualifié d’ « extrême » lorsque ce dernier se démarque par son intensité ou sa rareté. De nombreux aléas météorologiques extrêmes se produisent en région méditerranéenne, tels que des sécheresses, des tempêtes avec des vents violents ou des pluies intenses. Les sécheresses posent problème dans l’agriculture en réduisant le rendement des cultures et peuvent être à l’origine de feux de forêts en été. Les vents forts peuvent engendrer des chutes d’arbres et détruire certains bâtis et provoquer des surcotes à l’origine de submersions marines sur le littoral. Les événements de pluies intenses, usuellement appelées hpes (pour Heavy Precipitation Events en anglais), sont régulièrement à l’origine de crues éclair très dévastatrices et parfois meurtrières sur tout le pourtour méditerranéen (Llasat et al, 2010) et correspondent à 60% des précipitations totales en Méditerranée selon Toreti et al (2010). Lorsque ces pluies intenses s’abattent sur de petits bassins versants au relief accidenté, les eaux pluviales se concentrent rapidement à l’exutoire du bassin versant et provoquent des crues éclair dans la région, comme ce fut le cas pour ces exemples parmi les plus mémorables de ces trois dernières décennies en France (c.f. Figure 1.4) :
— Septembre 1992 à Vaison-la-Romaine dans le Vaucluse avec 448 mm en 24 h avec des dégâts estimés à 460 M€ et qui fit 47 morts.
— Novembre 1999 à Lézignan dans l’Aude avec 551 mm en 24 h avec des dégâts estimés à 330 M€ et où 25 personnes ont trouvé la mort.
— Septembre 2002 dans le Gard avec 713 mm en 24 h au sud d’Alès avec un coût total de 800 M€ et qui fit 23 morts.
— Automne 2014 sur l’ensemble des départements méditerranéens avec un record du nombre d’épisodes de fortes pluies (depuis 1958) : 9 épisodes méditerranéens entre le 16 septembre et le 30 novembre qui ont fait 10 morts et un coût total de 480 M€ dont 150 M€ pour la seule ville de Montpellier qui a dû faire face à 300 mm en 3 h.
— Octobre 2018 dans la plaine centrale de l’Aude (c.f. Figure ??) avec des inondations sans précédent qui ont touché 257 communes dans la région avec un lourd bilan, 14 décès et des travaux de remises en état provisoirement estimés à 220 M€.
Ce type de crues est le principal risque naturel en termes de fréquence, de bilan humain et de coûts pour la région méditerranéenne. C’est pourquoi c’est à l’aléa de pluies intenses à l’origine de ces crues, que nous allons nous intéresser par la suite. Les risques naturels sont habituellement traités sur la base des expériences passées. On considère que les mêmes événements engendrent les mêmes conséquences. Dans le domaine de la gestion des risques naturels, la définition usuelle donnée pour un risque naturel est la suivante :
(Risque) = (aléa) ∗ (enjeu) (1.1)
L’aléa se définit par son origine, naturelle ou anthropique, une intensité, une probabilité d’occurrence, une localisation spatiale, la durée de son effet et son degré de soudaineté. Ici, l’aléa est un événement fortement précipitant. Les enjeux sont quant à eux liés à la présence humaine (personnes, habitations, activités économiques, infrastructures, …). Par conséquent, l’accroissement constant de la démographie et de l’urbanisation dans la région entraîne une augmentation continue des enjeux. Ainsi, on peut dire que le risque lié à l’aléa fortes pluies est de plus en plus élevé en Méditerranée et qu’il devrait continuer à augmenter avec l’accroissement constant des enjeux dans la région. Et cela quelque soit l’évolution future de l’aléa météorologique avec le changement climatique.
L’impact du changement climatique sur les précipitations en région méditerranéenne : la vision thermodynamique
La région méditerranéenne est l’une des régions les plus sensibles au changement climatique selon les projections globales du climat futur (Giorgi, 2006). Un réchauffement de la région est susceptible de modifier le cycle de l’eau en Méditerranée. En effet, ce réchauffement devrait se traduire par une augmentation de l’évaporation ainsi qu’une diminution des précipitations en Méditerranée. Selon l’ar5 de l’ipcc (Fifth Assessment Report – Intergovernmental Panel on Climate Change), l’augmentation globale de la température moyenne de surface est estimée en moyenne à 3,7°C d’ici la fin du siècle d’après le scénario rcp8.5 et la diminution des précipitations est estimée entre -4% et -27%. Paradoxalement, l’augmentation de la température en Méditerranée est susceptible d’entraîner une augmentation de la quantité de vapeur d’eau présente dans l’atmosphère et par conséquent, une augmentation du potentiel précipitant dans la région.
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Table des matières
1 Introduction
1.1 Les caractéristiques géographiques et géomorphologiques de la région méditerranéenne
1.2 Risques associés aux événements météorologiques extrêmes en Méditerranée
1.2.1 Les risques météorologiques
1.2.2 L’impact du changement climatique sur les précipitations en région méditerranéenne : la vision thermodynamique
1.3 Motivations pour l’étude des épisodes méditerranéens aux échelles climatiques
1.3.1 Généralités sur les épisodes méditerranéens
1.3.2 Les ingrédients nécessaires à la formation des épisodes méditerranéens
1.3.3 Situations de grandes échelles favorables aux HPEs
1.3.4 Les tendances climatiques passées
1.4 Modélisation climatique des hpes
1.4.1 Les modèles globaux
1.4.2 Les méthodes de descente d’échelle
1.4.3 Les Modèles Régionaux de Climat (RCM)
1.4.4 Le développement des Modèles Régionaux de Climat à convection profonde explicite
1.4.5 L’exercice international CORDEX – FPS-convection
1.5 L’évolution future des pluies extrêmes
1.5.1 Les scénarios de changement climatique
1.5.2 Evolution future des pluies extrêmes selon les GCMs
1.5.3 Evolution future des pluies extrêmes selon les rcms
1.5.4 Les résultats basés sur les cprcms
1.6 Objectifs de la thèse et organisation du manuscrit
1.6.1 Objectifs de la thèse
1.6.2 Organisation du mémoire de thèse
2 Présentation des données, outils et méthodes
2.1 Les données de référence
2.1.1 Les réanalyses météorologiques
2.1.2 Les bases de données d’observations
2.1.3 Définition de la « zone extrême »
2.2 La modélisation du climat au Centre National de Recherches Météorologiques
2.2.1 CNRM-CM5
2.2.2 CNRM-ALADIN
2.2.3 CNRM-AROME
2.2.4 Protocole d’une simulation climatique avec un modèle à aire limitée au CNRM
2.3 Description des simulations climatiques pour l’étude des HPEs en Méditerranée
2.3.1 Simulations d’évaluation du modèle AROME
2.3.2 Les simulations AROME en climat futur
2.3.3 Une approche multi-modèles pour l’étude de l’évolution future des HPEs
2.3.4 Les outils complémentaires
3 Evaluation du modèle CNRM-AROME sur les précipitations extrêmes dans le Sud-Est de la France
3.1 Résumé de l’article : Précipitations extrêmes dans le Sud-Est de la France, évaluation et valeur ajoutée du modèle régional de climat AROME à convection profonde explicite
3.2 Article : Extreme rainfall in Mediterranean France during the fall : added value of the CNRM-AROME Convection Permitting Regional Climate Model
4 Conclusion
