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Dans la partie française du bassin de la Moselle, les plus longues chroniques de débits dépassent rarement 50 ans. Il est donc parfois difficile d'évaluer le caractère exceptionnel de certains événements hydrologiques, notamment les étiages de ces dernières années. Ce travail vise à mettre en œuvre trois méthodes de reconstitution des débits mensuels (un modèle pluie-débit, un modèle statistique et un modèle débit-débit) appliquées à trois stations hydrométriques situées sur la Moselle. Des trois méthodes, l'approche statistique semble la plus efficace pour estimer les étiages. Les reconstitutions qui en découlent montrent que les étiages récents (1976, 2003 et 2018) sont certainement les plus bas de ces 150 dernières années. Des données limnimétriques anciennes peuvent être utilisées pour valider les débits reconstitués.

Le projet MOSARH21 a réalisé une évaluation des effets du changement climatique anthropique sur les débits des affluents français du Rhin grâce à des projections climatiques récentes (expérience CMIP5). La démarche s'appuie sur deux modèles hydrologiques, GRSD et LARSIM, utilisés conjointement avec un ensemble de projections climatiques désagrégées. Les effets sont quantifiés à l'aide de divers indicateurs relatifs aux régimes des cours d'eau, aux crues et aux étiages. Les projections hydrologiques indiquent que les débits moyens interannuels seraient en légère augmentation, celle-ci pouvant même devenir importante pour le scénario radiatif RCP 8.5 (scénario le plus pessimiste en termes de réchauffement climatique). L'aléa de crue devrait s'intensifier dans un futur proche (2021–2050). En revanche, dans un futur lointain (2071–2100), l'évolution des indicateurs de crue est incertaine, les projections hydrologiques étant divergentes. Les débits d'étiages diminueraient dans un futur proche. Leur évolution pour la fin du siècle est plus incertaine, allant de la baisse drastique à une augmentation sensible selon le scénario choisi. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus dans le cadre d'études d'impact antérieures réalisées dans la partie française du bassin du Rhin. Compte tenu des différences méthodologiques et des résultats obtenus, on peut conclure que la base de connaissances actualisée produite dans le cadre du projet MOSARH21 valide les tendances des études précédentes.

Dans la partie française du bassin de la Moselle, les plus longues chroniques de débits dépassent rarement 50 ans. Il est donc parfois difficile d'évaluer le caractère exceptionnel de certains événements hydrologiques, notamment les étiages de ces dernières années. Ce travail vise à mettre en œuvre trois méthodes de reconstitution des débits mensuels (un modèle pluie-débit, un modèle statistique et un modèle débit-débit) appliquées à trois stations hydrométriques situées sur la Moselle. Des trois méthodes, l'approche statistique semble la plus efficace pour estimer les étiages. Les reconstitutions qui en découlent montrent que les étiages récents (1976, 2003 et 2018) sont certainement les plus bas de ces 150 dernières années. Des données limnimétriques anciennes peuvent être utilisées pour valider les débits reconstitués.

La compréhension de l’évolution actuelle du climat et des risques naturels qui lui sont associés passe par une meilleure connaissance de la variabilité climatique passée. Des méthodes de reconstruction existent mais leurs validités sont difficiles à établir notamment en l’absence de valeurs de référence sur les périodes anciennes. Ce travail s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche sur les extrêmes hydrologiques de la Moselle (RECRET) pour lequel des reconstitutions de longues séries climatiques (précipitations et températures) ont été réalisées. Pour permettre une évaluation relative de ces séries, nous proposons de comparer les séries de précipitations mensuelles à des reconstructions climatiques issues de différents travaux. La comparaison repose sur cinq méthodes : RECRET (Delus et al., 2018), une méthode fondée sur le Gradient Régional de Pression (Grelier et al., 2017), SCOPE Climate (Caillouet et al., 2019), FYRE Daily (Devers et al., 2019) et SAFRAN (Vidal et al., 2010). L'étude se concentre sur la cohérence entre les estimations de précipitations issues de ces différentes méthodes. Les séries RECRET et FYRE Daily présentent des résultats convergents et proches de SAFRAN.

Le projet MOSARH21 a réalisé une évaluation des effets du changement climatique anthropique sur les débits des affluents français du Rhin grâce à des projections climatiques récentes (expérience CMIP5). La démarche s'appuie sur deux modèles hydrologiques, GRSD et LARSIM, utilisés conjointement avec un ensemble de projections climatiques désagrégées. Les effets sont quantifiés à l'aide de divers indicateurs relatifs aux régimes des cours d'eau, aux crues et aux étiages. Les projections hydrologiques indiquent que les débits moyens interannuels seraient en légère augmentation, celle-ci pouvant même devenir importante pour le scénario radiatif RCP 8.5 (scénario le plus pessimiste en termes de réchauffement climatique). L'aléa de crue devrait s'intensifier dans un futur proche (2021–2050). En revanche, dans un futur lointain (2071–2100), l'évolution des indicateurs de crue est incertaine, les projections hydrologiques étant divergentes. Les débits d'étiages diminueraient dans un futur proche. Leur évolution pour la fin du siècle est plus incertaine, allant de la baisse drastique à une augmentation sensible selon le scénario choisi. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus dans le cadre d'études d'impact antérieures réalisées dans la partie française du bassin du Rhin. Compte tenu des différences méthodologiques et des résultats obtenus, on peut conclure que la base de connaissances actualisée produite dans le cadre du projet MOSARH21 valide les tendances des études précédentes.

L’étude de l’impact futur du changement climatique sur l’écoulement à l’exutoire d’un bassin repose généralement sur l’utilisation d’un modèle pluie-débit. Cet article explore les potentiels et les limites d’une stratégie alternative, fondée sur une méthode de transfert climat-écoulement par régression multiple. Cette méthode s’appuie sur un séquençage d’une régression des moindres carrés partiels (PLS) et d’une régression linéaire multiple (RLM) destinée à estimer des indices d’écoulement viales meilleurs prédicteurs climatiques identifiés par régression PLS. Les modèles de régression RLM paramétrés sur des critères quantitatifs, et par jugement expert des conditions hydro-climatiques actuelles, sont ensuite forcés par des sorties de modèles de climat pour produire des projections hydrologiques à différents horizons. L’application de la méthode de transfert climat-écoulement par régression multiple à deux cours d’eau du bassin de la Meuse décrits à partir d’indices d’écoulement de basses, de moyennes et de hautes eaux, montre que : i) cette méthode fonctionne convenablement pour certains indices d’écoulement seulement; ii) une connaissance minimale de la variabilité climatique à l’échelle régionale (apportée dans notre cas, par la pression atmosphérique et le gradient régional de pression en surface et à 500 hPa) suffit à décrire de façon acceptable le forçage climatique sur ces indices; iii) le jugement expert est indispensable pour identifier les prédicteurs climatiques hydrologiquement pertinents; iv) la force du lien entre climat et écoulement est propre à chaque bassin versant; v) les changements d’écoulement prédits par la méthode de transfert climat-écoulement sous scénarios climatiques CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase5) pour les prochaines décennies sont en accord avec ceux prédits par la modélisation pluie-débit. Au stade de nos investigations, trois limites majeures de la méthode de transfert climat-écoulement par régression multiple ont été identifiées : 1) elle exige de longues chroniques hydro-climatiques; 2) elle a tendance à sous-estimer la variabilité interannuelle de l’écoulement à l’exutoire des bassins testés; 3) elle n’est pas en capacité de garantir avec certitude l’évolution des indices d’écoulement dans des conditions climatiques très différentes de celles de la période d’observation.

Cet article dresse un retour d’expérience d’une collaboration entre les territoires et la recherche publique pour la mise en place d’actions face à l’enjeu d’adaptation à la surchauffe urbaine dans l’agglomération messine. L’objectif est de décrire le dispositif partenarial qui s’est noué sur ce territoire urbain entre les acteurs publics et les climatologues; puis de discuter de façon distanciée sur les avantages et limites de ce dispositif afin d’identifier des critères de réussite pour engager localement des démarches et projets d’adaptation à la surchauffe urbaine. On se propose, en fin d’article, de discuter les stratégies d’adaptation déployées sur ce territoire afin de qualifier la portée de ces actions collectives.

Evaluer le pouvoir prédictif d’un modèle pluie-débit est crucial en hydrologie de surface car cela permet de borner les limites de son utilisation en extrapolation, autrement dit dans des conditions hydro-météorologiques et géographiques différentes de celles de la phase d’apprentissage du modèle. En outre, ce pouvoir prédictif est susceptible d’être dépendant de la connaissance climatique des bassins et de la complexité de la relation pluie-débit. Pour tester la réaction d’un modèle hydrologique empirique à la stratégie d’échantillonnage de ses variables d’entrée climatiques, une étude de sensibilité a été appliquée au modèle hydrologique global GR4J. Celui-ci a fait l’objet d’un calage dynamique en utilisant une information climatique d’origine et de densité spatiale variables pour le calcul de ses entrées atmosphériques (précipitations et évapotranspiration potentielle). Les hydrogrammes journaliers calculés après recalage ont été comparés aux hydrogrammes journaliers observés sur un échantillon de 148 bassins faisant l’objet d’un suivi hydrométrique dans la partie française du bassin Rhin-Meuse. Les résultats de l’analyse montrent que le modèle GR4J réagit fortement au changement d’entrées de précipitations (précipitations au poste vsprécipitations distribuées) en améliorant la définition des paramètres et en identifiant mieux le comportement hydrologique du bassin modélisé en conditions jaugées comme en conditions non jaugées. A l’inverse, le modèle GR4J montre une insensibilité au changement de densité spatiale du réseau de postes météorologiques utilisé pour calculer l’évapotranspiration potentielle prescrite au modèle et ne tire donc pas partie d’une concentration de postes pour simuler les débits en conditions jaugées comme en conditions non jaugées.

L'exploitation rétrospective des données physico-chimiques de qualité des eaux courantes requiert la connaissance du contexte hydrologique (chroniques de débits) dans lequel s'effectue le prélèvement d'eau. Cette information hydrologique n'est pas toujours connue au point de prélèvement ou de façon seulement discrète (débits ponctuels). Cet article présente les résultats d'une analyse comparative de méthodes de calcul des débits des cours d'eau par simulation pluie-débit applicables au droit des stations du réseau de contrôle de surveillance (RCS) gérées par l'Agence de l'Eau Rhin-Meuse. L'étude repose sur un réseau de mesure hydrométrique relativement dense et un patrimoine de données hydrologiques couvrant la période 1990-2009. Les résultats de l'étude montrent que la disponibilité d'une information hydrométrique ponctuelle même parcimonieuse au point de prélèvement, permet d'améliorer significativement la reconstitution des chroniques de débits journaliers et la définition du voisinage hydrologique utilisé lors de leur reconstitution. Tout suivi physico-chimique des eaux courantes devrait donc être doublé d'un suivi hydrométrique minimal, indépendant du suivi physico-chimique de manière à couvrir toute la gamme de débits de la rivière et permettant de reconstituer par modélisation hydrologique une chronique de débits aux points des réseaux RCS dépourvus de cette information à caractère opérationnel ou patrimonial.

La mise en œuvre d’une procédure de rééchantillonnage sur des données de précipitations (séries ponctuelles et champs scalaires) permet d’obtenir une approximation de la distribution empirique de l’effectif de tests significatifs. Celle-ci sert à définir la significativité régionale du changement tout en préservant la corrélation croisée entre sites de mesure ou points de grille. L’application concerne un espace de méso-échelle au climat océanique à dégradation continentale (90 000 km²; Nord-Est français et ses franges bordières). Les résultats obtenus montrent qu’au cours des dernières décennies, les précipitations hivernales d’ouest (cumuls et intensité journalière) sont affectées par un changement, soit abrupt soit graduel, cohérent à l’échelle régionale. L’environnement topographique du point de mesure induit une modulation spatiale de ce changement. De plus, l’analyse statistique par bootstrap-années de trois scénarios de précipitations désagrégés à échelle fine pour la fin du siècle sur le bassin de la Meuse française révèle que seul l’été est invariablement affecté par une baisse de précipitations significative aux échelles locale et régionale. Au total, la nature du changement et sa significativité régionale varient en fonction de la variable pluviométrique considérée et de sa persistance spatiale. Il est donc impératif de chercher à fonder les analyses de changement régional sur des indicateurs climatiques à fort rapport signal/bruit et rattachés à des sites ou des points de grille peu corrélés dans l’espace.

L'exploitation rétrospective des données physico-chimiques de qualité des eaux courantes requiert la connaissance du contexte hydrologique (chroniques de débits) dans lequel s'effectue le prélèvement d'eau. Cette information hydrologique n'est pas toujours connue au point de prélèvement ou de façon seulement discrète (débits ponctuels). Cet article présente les résultats d'une analyse comparative de méthodes de calcul des débits des cours d'eau par simulation pluie-débit applicables au droit des stations du réseau de contrôle de surveillance (RCS) gérées par l'Agence de l'Eau Rhin-Meuse. L'étude repose sur un réseau de mesure hydrométrique relativement dense et un patrimoine de données hydrologiques couvrant la période 1990-2009. Les résultats de l'étude montrent que la disponibilité d'une information hydrométrique ponctuelle même parcimonieuse au point de prélèvement, permet d'améliorer significativement la reconstitution des chroniques de débits journaliers et la définition du voisinage hydrologique utilisé lors de leur reconstitution. Tout suivi physico-chimique des eaux courantes devrait donc être doublé d'un suivi hydrométrique minimal, indépendant du suivi physico-chimique de manière à couvrir toute la gamme de débits de la rivière et permettant de reconstituer par modélisation hydrologique une chronique de débits aux points des réseaux RCS dépourvus de cette information à caractère opérationnel ou patrimonial.

High spatio-temporal resolution monitoring has only been progressively developed in the Rhine–Meuse basins over the last few decades. As a consequence, basic hydrological information can be very scarce in some areas. In regions which are homogeneous from a hydroclimatological and physiogeographical point of view, hydrographs can be reproduced via regionalized hydrological models, provided that climatological observation series are available. The Alzette river basin, monitored since the mid-1990s by a very dense hydroclimatological observation network, had been chosen in the framework of the IRMA-SPONGE project FRHYMAP for transposing the conceptual hydrological models HRM and SOCONT and regionalizing their parameters. The regionalized models were to be used both for extending the currently available runoff series and evaluating runoff in neighbouring non-monitored basins. The 16 monitored sub-basins of the Alzette, reflecting the physiogeographical diversity of the study area, were divided into two subsets, serving for both the calibration and the validation procedures. Once the transposition of the models to the Alzette basin had been successfully assessed, their parameters were linked to the physiogeographical characteristics of the sub-basins. The performance of the thus regionalized models was assessed via a validation on a subset of basins that had not been retained for the elaboration of the regional parameter sets. The transposition of the HRM and SOCONT model to the Alzette river basin was completed successfully. Results overall proved to be satisfying, with the HRM model performing equally well for low flows and high flows, while the SOCONT model showed best results for high flows and a systematic overestimation of the mean discharge. Both models proved to be adequate for evaluating daily runoff in non-monitored basins of the Grand-Duchy of Luxembourg, helping thus to counterbalance the considerable lack of hydrological observation series in this part of the Rhine basin. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.

High spatio‐temporal resolution monitoring has only been progressively developed in the Rhine–Meuse basins over the last few decades. As a consequence, basic hydrological information can be very scarce in some areas. In regions which are homogeneous from a hydroclimatological and physiogeographical point of view, hydrographs can be reproduced via regionalized hydrological models, provided that climatological observation series are available.

Cet article s’intéresse à la mesure et à la cartographie de l’îlot de chaleur urbain (ICU) dans la couche de canopée urbaine au sein de l’aire urbaine de Metz Métropole entre juin et septembre 2019. L’ICU a été suivi à partir d’un réseau de 23 stations météorologiques fixes permettant d’observer en continu la température de l’air à 3 m du sol. Les sites d’observation ont été soigneusement sélectionnés de façon à être représentatifs de différents types d’environnement (urbain, suburbain et périurbain) et typologies de revêtement (surfaces imperméables bitumées, surfaces végétalisées, étendues d’eau, etc.). L’objectif est d’évaluer les propriétés spatiales et temporelles de l’ICU au cours de cette période remarquablement chaude, et de déterminer son intensité à partir des données relevées en continu par le réseau de mesure. La période d’observation est particulièrement intéressante dans la mesure où elle se caractérise par la survenue des deux séquences caniculaires (25-30 juin et 21-26 juillet), offrant la possibilité de mieux comprendre le comportement thermique du tissu urbain et la dynamique de l’ICU local lors d’extrêmes chauds. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence un ICU de l’ordre de 3°C en moyenne au sein des zones densément urbanisées, pouvant atteindre 7,1°C en situation caniculaire ce qui est conforme au modèle prédictif de Oke (1973)fondé sur la relation population-ICU en Europe. Une importante présence de végétation est toutefois susceptible de réduire son intensité et ses effets contrairement aux étendues d’eau qui, la nuit, ne semblent pas jouer le rôle de puits de fraîcheur.