Projet rexHyss annexe Volet 3 Analyse fréquentielle des événements hydrologiques extrêmes





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Projet RExHySS



Annexe Volet 3

Analyse fréquentielle des événements hydrologiques extrêmes

E. Sauquet, A. Ducharne, F. Habets, E. Martin, L. Oudin, D. Thiéry et P. Viennot


4 août 2009



Introduction


L'objectif de ce volet est d'analyser l'évolution possible des extrêmes hydrologiques (crues et étiages sévères, et dans une moindre mesure, valeurs extrêmes des niveaux piézométriques) sous l'influence du changement climatique, en particulier pour les seuils à vertu réglementaire pour la gestion opérationnelle des eaux et la prévention des risques. Cette analyse a été conduite sur l'ensemble des simulations hydrologiques analysées en termes de régime hydrologique dans le volet V2 (chacune étant définie par un scénario climatique désagrégé et par un modèle hydrologique).
Nous commencerons par présenter les principales variables retenues pour caractériser ces événements extrêmes, et leur modalité de calcul. Il s'agit de variables qui quantifient l’intensité et la dynamique de tels événements, et qui sont dimensionnantes pour les gestionnaires. Elles ont été choisies pour leur mise en œuvre automatique aisée sur un grand nombre de chroniques.
Dans un premier temps, ces variables seront analysées pour les conditions actuelles afin d’évaluer la capacité des modèles hydrologiques à restituer les différents aspects du régime hydrologiques et les fluctuations piézométriques. Cette étape est nécessaire pour mesurer la confiance à accorder aux prédictions issues de ces mêmes modèles dans le futur. En effet, il paraît peu probable qu'un modèle peu performant en conditions actuelles puisse fournir des simulations crédibles pour le futur. Notons cependant que le réalisme des projections hydrologiques sous changement climatique n'est pas nécessairement lié à la qualité des simulations en temps présent.
Dans un second temps, nous caractériserons l’évolution sous changement climatique du régime hydrologique pour ce qui concerne ces extrêmes de hautes et basses eaux. Les débits sont des variables locales (stationnelles) et ne sont pas simulés de manière continue par les modèles hydrologiques. Une des difficultés de ce volet fut qu'il n’a pas été possible de définir un lot de stations traitées par tous les modèles. Le nombre de bassins simulés varie donc d’un modèle à l’autre (Figure 1) . Neuf stations ont été traitées par les cinq modèles ; 13 par quatre modèles et à l’opposé, 73 ont été traitées par un seul modèle. Finalement 160 bassins versants de la Seine et de la Somme ont été étudiés par au moins un modèle. Compte tenu de la diversité des échantillons, une approche régionale est apparue plus adaptée pour quantifier les évolutions. Elle a l’avantage de fournir une vision synthétique des grandes évolutions sur le secteur et les conclusions que l’on pourrait tirer sont, de fait, plus robustes / plus représentatives que celles issues d’une analyse locale isolée. Dans la suite, nous n’avons conservé que les bassins simulés disposant de débits observés référencés dans la base de données HYDRO permettant la comparaison présent-futur (23 pour CLSM ; 41 pour EROS ; 5 pour GARDENIA ; 85 pour GR4J ; 125 pour MODCOU ; 60 pour SIM). Notons que nous avons regroupé dans les analyses qui suivent, les simulations des stations du bassin de la Somme, réalisées par GARDENIA, et celles de la Seine, obtenues par EROS. En effet, EROS et GARDENIA ont le même algorithme de simulation. EROS est cependant spatialisé.
En complément des analyses régionales, les évolutions des extrêmes hydrologiques de la Seine à Paris et de la Somme à Abbeville seront examinées en détail.
Les évolutions de la piézométrie seront enfin examinées sur le bassin de la Somme. Nous exploiterons les sorties de GARDENIA en 57 points (Figure 2), les autres modèles n’ayant pas fourni de valeurs.



Figure 1 : Stations traitées par les modèles hydrologiques () et contour des bassins de la Somme et de la Seine (—)



Figure 2 : Piézomètres traités par GARDENIA ()

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