Répercussions du changement climatique et d'une utilisation modifiée de l'eau sur les précipitations et l'évaporation

Problématique

Pour des périodes climatiques (≥30 ans) avec une haute résolution spatiale (≤3 km), les précipitations et l’évaporation ne sont disponibles pour la région ni en mesures, ni en simulations. Sur ces échelles, des informations précises sont cependant indispensables pour une compréhension du climat actuel et pour une estimation de possibles développements futurs. Des études interdisciplinaires sur les relations entre par exemple la croissance démographique, l’utilisation des sols, l’hydrologie et le climat sont nécessaires pour pouvoir estimer les changements de manière réaliste. En particulier pour les questions de l’érosion et des entrées de précipitations dans différents bassins hydrologiques, une haute résolution temporelle et spatiale des données météorologiques est indispensable.

Participants

K. Piecha, K. Born, T. Brücher, H. Busche, A. Roth, O. Schulz und A. Klose

Objectifs

Dans ce nœud complexe de recherche (NCR), les répercussions de différents développements futurs possibles sur les précipitations et l’évaporation aussi bien dans la région des oasis au sud du barrage El Mansour Eddahbi que dans le Haut Atlas sont calculées à l’aide de la méthode de la régionalisation statistique dynamique. Des scénarios sont étudiés, ceux-ci étant développés par différentes disciplines dans le cadre d’IMPETUS, par exemple changement climatique, autres techniques et / ou fréquence d’irrigation, développement démographique ou modifications de l’utilisation des sols (concernant l’évaporation), etc. Les résultats sont rendus visibles et utilisables sous forme de résultats de simulations. Un système de banque de données est créé, celui-ci permettant aux décideurs locaux d’interpréter et d’exploiter eux-mêmes les résultats à l’aide de questions concrètes.

Modélisation

Organigramme

Forcé par la chaîne de modèle météorologique, des simulations d’épisodes sont effectuées avec le modèle atmosphérique à haute résolution FOOT3DK. Des informations statistiques sur le climat actuel ainsi que sur différents scénarios (par ex. changements du climat, du niveau de la nappe phréatique, de l’utilisation des sols ou de l’irrigation) entrent dans la régionalisation et dans les simulations d’épisodes. Avec ces éléments, les développements climatiques des précipitations et de l’évaporation sont calculés en tant que résultats (scénarios 1 à 3, voir Fig. Ma-H5.1) des différents scénarios d’entrée ou combinaisons de scénarios d’entrées.

Méthode

La méthode de la régionalisation statistique-dynamique (angl.: „Statistical-dynamical Down-scaling“) est composée de deux parties: d’abord un champ de forçage à grande échelle étant bien reproduit dans les modèles globaux et étant étroitement corrélé avec la grandeur à étudier sur la petite échelle est cherché. Dans une deuxième étape, toutes les dates à étudier sont classées dans des groupes importants pour la question à résoudre. Enfin, des représentants typiques des groupes sont simulés au moyen du « Nesting » dynamique avec un modèle à haute résolution et les résultats des simulations sont recombinés conformément à la distribution statistique des groupes correspondants aux représentants. Le principe de la régionalisation statistique-dynamique est représenté schématiquement au-dessous.

Pour la question présente, des classes de direction du vent des champs de pression au niveau de la mer sont calculés en tant que champ de forçage à grande échelle. Ceux-ci sont rassemblés en groupes ayant des caractéristiques synoptiques communes et des représentants typiques (jours isolés) des différents groupes sont choisis. Pour ces représentants, des simulations à haute résolution grâce à une chaîne météorologique, sont calculées à l’aide du modèle à méso-échelle FOOT3DK avec une résolution horizontale de 3 km. Les représentants simulés sont pondérés avec la fréquence d’apparition des groupes qu’ils représentent et recombinés en une climatologie.

Pour la moyenne vallée du Drâa, les adaptations nécessaires du modèle aux conditions locales sont terminées. Pour la haute vallée du Drâa, des études de sensitivité sont encore en cours et des adaptations du modèle aux conditions locales sont développées et réalisées. Les simulations d’épisodes pour la création d’une climatologie actuelle et de scénarios climatiques pour la région du sud sont exécutées et les scénarios climatiques IS92a et SRES A1B sont effectués. Le traitement des autres scénarios doit encore être réalisé pour la région du sud (au sud du barrage). Pour la région du nord (Haut Atlas), il doit encore être testé si la statistique utilisée au sud peut également être appliquée dans cette zone. L’étendue verticale du Haut Atlas est problématique. Elle peut amener à des perturbations dans le champ de pression à grande échelle, ceci pouvant fausser la classification des situations météorologiques. Celle-ci pourrait être effectuée sur la hauteur géopotentielle de 700 hPa pour cette région. Des études plus approfondies sur la question sont encore à effectuer, ainsi que toutes les simulations d’épisodes pour cette zone.

SSPD/SI/OS relativ à cd NCR

Le système de support à la prise de décision (SSPD) développé dans le cadre de ce NCR (représenté schématiquement au-dessous) doit répondre à la question de savoir quels sont les possibles développements pour les précipitations et l’évaporation en tenant compte de différentes conditions préalables. Il porte le titre IDEP-DRAA « précipitations et évaporation – possibles développements futurs ».

A cette fin, les possibilités de choix doivent être à la disposition des utilisateurs: d’une part, l’utilisateur peut choisir un scénario climatique possible. De plus, il lui est donné la possibilité de choisir un nombre différents de lâchers par an et une utilisation modifiée des sols (cette option est seulement valable pour la région des oasis au sud de l’Atlas). En outre, le choix de la période à considérer est libre. Après que l’utilisateur ait fait son choix optimum, au sein du SSPD les fréquences d’apparition pour la période choisie sont composées et données sous forme de tableau et/ou de graphique. Sur la base de la distribution de probabilités ainsi donnée, il est créé pour l’utilisateur une climatologie ou série temporelle sous forme de figure et/ou tableau. Ce résultat du SSPD peut être utilisé comme source d’informations ou bien être intégré dans d’autres simulations.