Longs épisodes secs hivernaux dans le bassin méditerranéen et conditions atmosphériques associées : variabilité contemporaine et future (1957-2100)

Soutenue le 4 décembre 2017

Financement : allocation de recherche ministérielle

Direction : Pierre Camberlin ; coencadrant : Albin Ullmann

Début de thèse : octobre 2014

Résumé

Dans un contexte de changement climatique actuel et futur, se traduisant notamment par un assèchement déjà observé en Méditerranée, cette thèse se concentre sur l’étude de la variabilité contemporaine et future (1957-2100) des événements de très longs épisodes secs (eTLES) hivernaux (septembre-avril) dans le bassin méditerranéen. Une méthodologie originale a été développée au cours de cette thèse pour appréhender les eTLES comme des événements climatiques singuliers, caractérisés par des critères de localisation, de durée et d’extension spatiale.

Sur la période contemporaine (1957-2013), 76 eTLES ont été détectés dans le bassin méditerranéen. Ces événements sont répartis en 4 principales configurations géographiques : Nord-Est, Ouest, Dispersés & Restreints et Sud-Est. Les configurations de types Nord-Est et Ouest sont associées à des blocages anticycloniques localisés à environ 1 000 km au nord-ouest des secteurs principalement affectés par les eTLES, favorisant un ciel dégagé et l’absence de précipitations. Les configurations de types Dispersés & Restreints et Sud-Est sont particulières, car la première est caractérisée comme étant une classe résiduelle regroupant des eTLES à faible extension spatiale répartis dans l’ensemble du bassin, la seconde est caractérisée par des eTLES saisonniers qui s’insèrent dans la continuité de l’été sec observé à l’est du bassin méditerranéen.

Les grands régimes de circulation atmosphérique du domaine Euro- Atlantique montrent un certain contrôle sur les eTLES. Ainsi, la phase positive de l’oscillation nord-atlantique (NAO+) est le seul régime à être clairement favorable au développement d’eTLES sur la quasi-totalité du bassin. Le régime est-atlantique (EA) ne montre pas de contrôle sur les eTLES, atlantic ridge (AR) et la phase négative de l’Oscillation Nord-Atlantique (NAO-) sont deux régimes généralement défavorables aux eTLES. Cependant, des eTLES sont pourtant associés aux régimes AR, EA et NAO-. Pour cela, il faut que ces trois régimes de circulation soient associés à des pressions atmosphériques légèrement plus élevées au nord-ouest des secteurs impactés par les eTLES, comparativement à leur climatologie respective. Les longues séquences des régimes AR, EA et NAO+, représentatives d’une certaine stabilité atmosphérique durable dans le temps, sont préférentiellement associées aux eTLES, contrairement aux courtes séquences de ces trois régimes. À l’inverse, les longues séquences du régime NAO-, renforçant les basses pressions atmosphériques sur l’Europe et le bassin méditerranéen, sont peu associées aux eTLES.

Bien que les deux modèles ALADIN52 et LMDZ4-NEMOMED8 affichent des résultats différents à plusieurs niveaux, ils s’accordent tout de même à montrer que les eTLES devraient être de plus en plus longs d’ici à l’horizon 2100, de façon encore plus marquée pour la trajectoire RCP8.5 que RCP4.5. Une analyse multi-modèles comprenant 12 simulations CMIP5 montre qu’en moyenne par saison, la pression réduite au niveau de la mer aurait tendance à augmenter sur l’océan Atlantique, au large des côtes françaises et sur le centre du bassin méditerranéen, de façon robuste pour la trajectoire RCP8.5. À l’inverse, la fréquence et la durée des séquences des 4 régimes de circulation atmosphérique ne semblent pas être amenées à évoluer d’ici à l’horizon 2100.

Une étude est enfin menée pour constater les impacts des eTLES sur la production agricole en Espagne. Le nombre de jours d’eTLES impacte davantage les rendements d’orge, de blé et d’avoine (espèces d’hiver et cultivées au travers d’une agriculture pluviale) que les simples ratios de jours secs et les cumuls de pluie en Espagne. Une étude de cas réalisée sur deux saisons ayant reçu des cumuls de pluie comparables montre qu’en plus des rendements, un eTLES provoque une baisse significative de l’humidité des sols et du débit du fleuve Èbre.

Mots-clés

bassin méditerranéen, sécheresses hivernales, conditions atmosphériques, changement climatique, impacts agro-environnementaux

Comité de suivi de thèse

Sylvain Bigot (UJF, LTHE, Grenoble)
Philippe Drobinski (École polytechnique, LMD, Paris)
Nicolas Martin (UNS, Espace, Nice)

Membres du jury

Martin Beniston, université de Genève – rapporteur
Vincent Moron, université d’Aix-Marseille – rapporteur
Philippe Drobinski, CNRS/École polytechnique – examinateur
Sylvain Bigot, université Grenoble-Alpes – examinateur
Yves Tramblay, IRD/HydroSciences Montpellier  – examinateur
Pierre Camberlin, université de Bourgogne-Franche Comté – directeur de thèse
Albin Ullmann, université de Bourgogne-Franche Comté – coencadrant)

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octobre 2014

date_de_soutenance:

4 décembre 2017

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Longs épisodes secs hivernaux dans le bassin méditerranéen et conditions atmosphériques associées : variabilité contemporaine et future (1957-2100)

Soutenue le 4 décembre 2017

Financement : allocation de recherche ministérielle

Direction : Pierre Camberlin ; coencadrant : Albin Ullmann

Début de thèse : octobre 2014

 

Résumé

Dans un contexte de changement climatique actuel et futur, se traduisant notamment par un assèchement déjà observé en Méditerranée, cette thèse se concentre sur l’étude de la variabilité contemporaine et future (1957-2100) des événements de très longs épisodes secs (eTLES) hivernaux (septembre-avril) dans le bassin méditerranéen. Une méthodologie originale a été développée au cours de cette thèse pour appréhender les eTLES comme des événements climatiques singuliers, caractérisés par des critères de localisation, de durée et d’extension spatiale.

Sur la période contemporaine (1957-2013), 76 eTLES ont été détectés dans le bassin méditerranéen. Ces événements sont répartis en 4 principales configurations géographiques : Nord-Est, Ouest, Dispersés & Restreints et Sud-Est. Les configurations de types Nord-Est et Ouest sont associées à des blocages anticycloniques localisés à environ 1 000 km au nord-ouest des secteurs principalement affectés par les eTLES, favorisant un ciel dégagé et l’absence de précipitations. Les configurations de types Dispersés & Restreints et Sud-Est sont particulières, car la première est caractérisée comme étant une classe résiduelle regroupant des eTLES à faible extension spatiale répartis dans l’ensemble du bassin, la seconde est caractérisée par des eTLES saisonniers qui s’insèrent dans la continuité de l’été sec observé à l’est du bassin méditerranéen.

Les grands régimes de circulation atmosphérique du domaine Euro- Atlantique montrent un certain contrôle sur les eTLES. Ainsi, la phase positive de l’oscillation nord-atlantique (NAO+) est le seul régime à être clairement favorable au développement d’eTLES sur la quasi-totalité du bassin. Le régime est-atlantique (EA) ne montre pas de contrôle sur les eTLES, atlantic ridge (AR) et la phase négative de l’Oscillation Nord-Atlantique (NAO-) sont deux régimes généralement défavorables aux eTLES. Cependant, des eTLES sont pourtant associés aux régimes AR, EA et NAO-. Pour cela, il faut que ces trois régimes de circulation soient associés à des pressions atmosphériques légèrement plus élevées au nord-ouest des secteurs impactés par les eTLES, comparativement à leur climatologie respective. Les longues séquences des régimes AR, EA et NAO+, représentatives d’une certaine stabilité atmosphérique durable dans le temps, sont préférentiellement associées aux eTLES, contrairement aux courtes séquences de ces trois régimes. À l’inverse, les longues séquences du régime NAO-, renforçant les basses pressions atmosphériques sur l’Europe et le bassin méditerranéen, sont peu associées aux eTLES.

Bien que les deux modèles ALADIN52 et LMDZ4-NEMOMED8 affichent des résultats différents à plusieurs niveaux, ils s’accordent tout de même à montrer que les eTLES devraient être de plus en plus longs d’ici à l’horizon 2100, de façon encore plus marquée pour la trajectoire RCP8.5 que RCP4.5. Une analyse multi-modèles comprenant 12 simulations CMIP5 montre qu’en moyenne par saison, la pression réduite au niveau de la mer aurait tendance à augmenter sur l’océan Atlantique, au large des côtes françaises et sur le centre du bassin méditerranéen, de façon robuste pour la trajectoire RCP8.5. À l’inverse, la fréquence et la durée des séquences des 4 régimes de circulation atmosphérique ne semblent pas être amenées à évoluer d’ici à l’horizon 2100.

Une étude est enfin menée pour constater les impacts des eTLES sur la production agricole en Espagne. Le nombre de jours d’eTLES impacte davantage les rendements d’orge, de blé et d’avoine (espèces d’hiver et cultivées au travers d’une agriculture pluviale) que les simples ratios de jours secs et les cumuls de pluie en Espagne. Une étude de cas réalisée sur deux saisons ayant reçu des cumuls de pluie comparables montre qu’en plus des rendements, un eTLES provoque une baisse significative de l’humidité des sols et du débit du fleuve Èbre.

Mots-clés

bassin méditerranéen, sécheresses hivernales, conditions atmosphériques, changement climatique, impacts agro-environnementaux

Comité de suivi de thèse

Sylvain Bigot (UJF, LTHE, Grenoble)
Philippe Drobinski (École polytechnique, LMD, Paris)
Nicolas Martin (UNS, Espace, Nice)

Membres du jury

Martin Beniston, université de Genève – rapporteur
Vincent Moron, université d'Aix-Marseille – rapporteur
Philippe Drobinski, CNRS/École polytechnique – examinateur
Sylvain Bigot, université Grenoble-Alpes – examinateur
Yves Tramblay, IRD/HydroSciences Montpellier  – examinateur
Pierre Camberlin, université de Bourgogne-Franche Comté – directeur de thèse
Albin Ullmann, université de Bourgogne-Franche Comté – coencadrant)

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Longs épisodes secs hivernaux dans le bassin méditerranéen et conditions atmosphériques associées : variabilité contemporaine et future (1957-2100)

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4 décembre 2017

extrait:

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date_de_fin_these_numerique:

20171204

nom:

Raymond

titre:

Longs épisodes secs hivernaux dans le bassin méditerranéen et conditions atmosphériques associées : variabilité contemporaine et future (1957-2100)