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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.

International audience

International audience; This paper focuses on the measurement and mapping of the urban heat island (UHI) in the urban canopy layer within the Metz Metropole urban area between June and September 2019. The UHI was monitored using a network of 23 weather stations allowing continuous observations of the air temperature at 3 m above ground level. These observation sites were carefully selected so as to be representative of different types of environment (urban, suburban and periurban) and pavement typologies (asphalt impervious surfaces, vegetalized surfaces, bodies of water, etc.). The purpose is to evaluate the spatial and temporal properties of the summer UHI during this remarkably hot period, and to determine its intensity from the data continuously collected by the measurement network. The observation period is of particular interest as it is characterized by the occurrence of the two heat waves (June 25th-30th and July 21st-26th), offering the opportunity to better understand the thermal behavior of the urban fabric and the dynamics of the local UHI during hot extremes. The results obtained revealed an UHI of around 3°C on average in densely urbanized areas, reaching 7,1°C in a heat wave situation, which is in line with the predictive model of Oke (1973) based on the population-UHI relationship in Europe. However, a high presence of vegetation is likely to reduce its intensity and effects, unlike bodies of water, which do not seem to act as a cool sink at night.; 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.

International audience

International audience; The diachronic study of the surface temperatures (Ts) taken during the warm season in anticyclonic radiative weather is carried out in the Casablanca metropolitan area using a series of infrared thermal multi-dates Landsat images over the 1984-2019 period. The thermographs obtained are then analyzed to assess the day and night thermal gradients within this coastal and densely populated area. The results obtained show the existence, at the end of the morning, of surface urban cool islands (UCIs) covering the cities of Casablanca and Mohammedia. At night, this UCIs turns into surface urban heat island (UHIs), the Ts being lower inland than those in the coastal conurbation. Moreover, over the 1984-2019 period, a good concordance between the spatio-temporal evolution of warm surfaces and that of urbanized spaces is established during the day.; L'étude diachronique des températures de surface (Ts) prises pendant la saison chaude par situation anticyclonique radiative (temps clair et calme) est réalisée dans l'aire métropolitaine de Casablanca à l'aide d'une série d'images infrarouges thermiques Landsat multi-dates sur la période 1984-2019. Les thermographies obtenues sont alors analysées pour évaluer les gradients thermiques de jour comme de nuit au sein de ce territoire côtier densément peuplé. Les résultats obtenus montrent l'existence en fin de matinée, d'îlots de fraîcheur urbains au niveau du sol (IFUs) couvrant les villes de Casablanca et de Mohammedia. La nuit, ces IFUs se muent en îlots de chaleur urbains au niveau du sol (ICUs), les Ts étant alors plus faibles dans l'intérieur des terres par rapport à celles de la conurbation littorale. Par ailleurs, sur la période 1984-2019, une bonne concordance entre l'évolution spatio-temporelle des surfaces chaudes et celle des espaces urbanisés est établie en journée.

International audience

La problématique du changement climatique s’est d’abord construite, scientifiquement et politiquement, à l’échelle globale. Depuis les années 2000 et surtout 2010, on observe un renforcement de la place de l’adaptation associée à une demande de prévision des changements climatiques au niveau régional et à la promotion d’une science davantage dédiée à des utilisateurs locaux. La territorialisation du changement climatique s’incarne, en particulier en France, dans la production de politiques d’atténuation et d’adaptation au niveau national, qui sont ensuite déclinées localement. Les efforts de « climatisation » des politiques de l’eau concernent aujourd’hui en particulier la planification décidée par les comités de bassin (SDAGE) et mise en œuvre par les Agences de l’eau (programmes d’intervention). Dans ces processus, l’action publique accorde une place importante au développement de connaissances et à la maîtrise des incertitudes, tous deux considérés comme des conditions nécessaires à la conception et mise en œuvre des politiques d’adaptation localement. Aujourd’hui, en Rhin-Meuse, plusieurs résultats d’études sont disponibles. Ils fournissent des ordres de grandeur des impacts et de l’évolution future des risques d’inondation et d’étiage. Quel rôle conférer alors à ces savoirs ? Quels usages en sont faits ? Plus largement, comment l’action publique locale conçoit les relations entre changement climatique et gestion de l’eau ?L’étude SOCLIM réalisée par l’UMR GESTE, avec la contribution du LOTERR et financée par l’Agence de l’eau Rhin-Meuse (2018-2020) traite de ces questions. L’analyse est menée à l’échelle du district Rhin-Meuse et de communes ou intercommunalités du massif des Vosges. Le sud du massif connait en effet des problèmes récurrents de sécheresses qui impactent l’approvisionnement en eau brute pour la production d’eau potable. Il fait aussi face à une baisse de la durée moyenne d’enneigement ces dernières décennies. L’enquête s’est fondée sur une analyse des documents d’action publique à différentes échelles, et sur 35 entretiens semi-directifs auprès d’acteurs qui produisent des études ou les commanditent, auprès d’acteurs impliqués dans les politiques de l’eau et la gestion des services d’eau ou de stations de ski. L’analyse des pratiques de production de données et de modélisation sur le climat et l’hydrologie montre qu’elles sont à la croisée d’enjeux scientifiques et politiques. La question des incertitudes est certes inhérente à ces pratiques, mais elle a aussi acquis une importance nouvelle avec l’évaluation du changement climatique et de ses effets. Certaines incertitudes sont actuellement très investies (l’état initial du système, la descente d’échelle, la représentation de la pluie et des extrêmes hydrologiques). D’autres en revanche sont émergentes (usages de l’eau, végétation et usages des sols). Si les résultats s’avèrent très dépendants des scénarios d’émissions de gaz à effet de serre choisis, la considération d’une pluralité de scénarios, et donc d’une gamme de futurs possibles contrastée, n’est pourtant pas une pratique largement répandue. Par ailleurs, si les modélisations permettent de dire que cela va évoluer et dans quel sens, ils ne peuvent pas non plus, à eux seuls, définir le sens politique des problèmes étant donnée la complexité des interactions entre dimensions humaines, sociales et naturelles qui contribuent à façonner l’avenir, et l’importance des antagonismes en jeu. L’analyse menée dans le massif des Vosges montre qu’il y a bien des signaux à la fois perçus, expérimentés et objectivés d’un changement du climat localement. Elle montre aussi qu’on a essentiellement affaire à une adaptation « par ajustement technique », qui vise à sécuriser ou à augmenter la disponibilité en eau ou en neige. Les solutions techniques portent une promesse, celle de pouvoir faire l’économie de négociations complexes et politiquement risquées pour penser, mettre en œuvre ou accompagner la sobriété et les transitions, rediscuter voire interdire certains usages de l’eau, identifier les perdants et concevoir des compensations. Ces solutions techniques peuvent générer de nouvelles impasses, parce que les effets du changement climatique sur les températures et la pluviométrie s’intensifient, ou encore parce qu’une nouvelle offre en eau ou en neige stimule le plus souvent de nouveaux usages. Mais ces questions n’ont pas pu être traitées jusqu’à aujourd’hui dans les initiatives de climatisation des politiques locales d’aménagement des territoires. Pour enrôler les acteurs locaux et susciter l’adhésion en faveur d’une gouvernance territorialisée de l’adaptation au changement climatique, ces initiatives se sont appuyées sur des dispositifs participatifs qui ont produit des consensus mous et évacué les dissensus.

International audience; 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. Mots-clés : ICU d'été, température de l'air, canicule, végétation, Metz Métropole. Abstract This paper focuses on the measurement and mapping of the urban heat island (UHI) in the urban canopy layer within the Metz Metropole urban area between June and September 2019. The UHI was monitored using a network of 23 weather stations allowing continuous observation of the air temperature at 3 m above ground level. These observation sites were carefully selected so as to be representative of different types of environment (urban, suburban and periurban) and pavement typologies (asphalt impermeable surfaces, vegetated surfaces, bodies of water, etc.). The purpose is to evaluate the spatial and temporal properties of the summer UHI during this remarkably hot period, and to determine its intensity from the data continuously collected by the measurement network. The observation period is of particular interest as it is characterized by the occurrence of the two heat wave sequences (June 25th-30th and July 21st-26th), offering the opportunity to better understand the thermal behavior of the urban fabric and the dynamics of the local UHI during hot extremes. The results obtained revealed an UHI of around 3°C on average in densely urbanized areas, reaching 7,1°C in a heat wave situation, which is in line with the predictive model of Oke (1973) based on the population-UHI relationship in Europe. However, a high presence of vegetation is likely to reduce its intensity and effects, unlike bodies of water, which do not seem to act as a cool sink at night.

International audience; The urban heat island (UHI) is a phenomenon referring to the increase in temperature in urban areas that become warmer than the less densely populated rural areas, thus causing thermal discomfort, excess mortality for the vulnerable people, as well as a deterioration of the air’s quality. The present study aims to observe and analyze the UHI of the city of Casablanca using a mobile measurement method, with the help of a meteorological station collecting microclimatic data and a GPS device recording the routes followed, both mounted on a car. Measurement campaigns were carried out on July, 12th, 16th and 17th of 2019 in several areas of the city following previously selected urban transects. The objective was to measure the temperature of the air in different types of urban forms such as the city center, parks and gardens, industrial or commercial zones ... in order to identify the influence of vegetation and aquatic areas. Regarding its intensity, the local UHI is estimated between 2 ° C and 4 ° C during clear weather nights, with a greater intensity in industrial and dense urban areas in the heart of the city.; L’ilot de chaleur urbain (ICU) est un phénomène qui renvoie à l’augmentation de la température dans les milieux urbains qui deviennent plus chauds que les zones rurales moins denses, entraînant ainsi un inconfort thermique, une surmortalité des personnes vulnérables ainsi qu’une dégradation de la qualité de l’air. La présente étude vise à observer et analyser l’ICU de la ville de Casablanca à l’aide d’une méthode de mesures mobiles. Cette méthode nécessite l’utilisation d’une station météorologique permettant de recueillir des données microclimatiques et d’un dispositif GPS assurant l’enregistrement des itinéraires suivis, tous deux montés sur une voiture. Des campagnes de mesure ont été conduites le 12, le 16 et le 17 juillet 2019 avec pour cadre plusieurs secteurs de la ville suivant des transects urbains choisis au préalable. L’objectif était de relever la température de l’air dans différentes typologies urbaines telles que le centre-ville, des parcs et jardins, des zones industrielles ou commerciales... en vue d’identifier l’influence de la végétation et des zones aquatiques sur l’intensité de l’ICU casablancais. Ce dernier est estimé entre 2°C à 4°C pendant les nuits de beau temps, avec une intensité accrue au sein des zones industrielles et des zones urbaines denses au cœur de la ville.

International audience; The urban heat island (UHI) is a phenomenon referring to the increase in temperature in urban areas that become warmer than the less densely populated rural areas, thus causing thermal discomfort, excess mortality for the vulnerable people, as well as a deterioration of the air’s quality. The present study aims to observe and analyze the UHI of the city of Casablanca using a mobile measurement method, with the help of a meteorological station collecting microclimatic data and a GPS device recording the routes followed, both mounted on a car. Measurement campaigns were carried out on July, 12th, 16th and 17th of 2019 in several areas of the city following previously selected urban transects. The objective was to measure the temperature of the air in different types of urban forms such as the city center, parks and gardens, industrial or commercial zones ... in order to identify the influence of vegetation and aquatic areas. Regarding its intensity, the local UHI is estimated between 2 ° C and 4 ° C during clear weather nights, with a greater intensity in industrial and dense urban areas in the heart of the city.; L’ilot de chaleur urbain (ICU) est un phénomène qui renvoie à l’augmentation de la température dans les milieux urbains qui deviennent plus chauds que les zones rurales moins denses, entraînant ainsi un inconfort thermique, une surmortalité des personnes vulnérables ainsi qu’une dégradation de la qualité de l’air. La présente étude vise à observer et analyser l’ICU de la ville de Casablanca à l’aide d’une méthode de mesures mobiles. Cette méthode nécessite l’utilisation d’une station météorologique permettant de recueillir des données microclimatiques et d’un dispositif GPS assurant l’enregistrement des itinéraires suivis, tous deux montés sur une voiture. Des campagnes de mesure ont été conduites le 12, le 16 et le 17 juillet 2019 avec pour cadre plusieurs secteurs de la ville suivant des transects urbains choisis au préalable. L’objectif était de relever la température de l’air dans différentes typologies urbaines telles que le centre-ville, des parcs et jardins, des zones industrielles ou commerciales... en vue d’identifier l’influence de la végétation et des zones aquatiques sur l’intensité de l’ICU casablancais. Ce dernier est estimé entre 2°C à 4°C pendant les nuits de beau temps, avec une intensité accrue au sein des zones industrielles et des zones urbaines denses au cœur de la ville.

International audience; This paper proposes an approach of climate change impacts assessment on overflow of an Ourthe river reach (Belgium). We based our work on a set of hydro-climatic scenarios including the long-term climate variability (from the Maunder Minimum to the end of the 21st century). A 1D hydraulic modelling (the WOLF 1D model) is then useful to detect an overflowing discharge along the reach, and a discharge-duration-frequency analysis was implemented to consider the flood dynamic (duration of overflow) in the impact study. From comparison between baseline data (1976-2005) corresponding to present climate to hydro-climate scenarios, impacts on overflow characteristics (duration and frequency) are analyzed. Results show that in a context of changing climate conditions, frequency of short overflow events decrease whereas that of long overflow events increase. The results of this study are useful to flood risk managers who aim to add "climatic resilience" to river planning measures.; Cet article propose une quantification/qualification des impacts d'un climat en évolution sur les débordements d'un tronçon de l'Ourthe (Belgique), à partir d'un jeu de scénarios hydro-climatiques intégrant la variabilité long terme du climat (du Minimum de Maunder jusqu'à la fin du XXIème siècle). À l'aide de la modélisation hydraulique 1D (modèle WOLF 1D), un débit débordant est identifié le long du tronçon. Puis l'analyse débit-durée-fréquence est utilisée pour intégrer la dynamique de crue (durée de débordement) dans l'étude d'impact. En comparant un scénario de référence correspondant au climat actuel (1976-2005) à notre jeu de scénarios hydro-climatiques, les changements en durée et fréquence dans les débordements sont analysés. Il ressort de cette analyse que dans un contexte de variabilité climatique long terme, les débordements courts sont en majorité moins fréquents, tandis que les débordements longs sont en majorité plus fréquents. Les résultats de cette étude sont utiles aux gestionnaires du risque d'inondation qui souhaitent apporter de la "résilience climatique" aux aménagements des cours d'eau destinés à gérer les débordements.

International audience

National audience

International audience; Historical climate knowledge has become a big issue to better understand climate change and natural hazards. Climate reconstruction methods can be used however their performance are difficult to establish. This paper is part of an ongoing research project on floods and droughts in the Moselle basin (RECRET) for which reconstitution of long precipitation and temperature series were performed. A comparison with other climate reconstructions iscarried out to allow a relative assessment of these series. The comparison is based on five methods: RECRET (Delus et al., 2018), a method based on the regional pressure gradient (Grelier et al., 2017), SCOPE Climate (Caillouet et al., 2019), FYRE Daily (Devers et al., 2019) and SAFRAN (Vidal et al., 2010). The paper focus on the consistency between precipitation series from the different methods. RECRET and FYRE Daily are quite similarand closed to SAFRAN.; 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. Mots-clés : climat passé, précipitations, reconstruction climatique, sous-bassins de la Meuse et de la Moselle. Abstract Evaluation and comparison of historical precipitation series in Meuse and Moselle sub-basins, 1871-2004

International audience; Study of the future impact of climate change on streamflow at the outlet of a catchment is usually based on a rainfall-runoff model. This paper explores pros and cons of an alternate strategy using a regression-based transfer function between climate and streamflow for assessing the impact of climatic change on flow at the outlet of a catchment. The climate-flow relationship is modeled through a PLS (Partial Least Squares) regression – RLM (Multiple Linear Regression) regression sequence. The RLM regression models are calibrated between low, medium and high streamflow indices and the best climate indices, which were preliminary identified through PLS regression according to quantitative criteria as well as an expert judgment of current hydro-climatic conditions. The regression-based climate-streamflow transfer function is then applied to climate model outputs to produce hydrological projections for the 2021-2050 and the 2071-2100 periods. Results obtained for two pilot rivers of the Meuse basin show that i) this method is efficient for some flow indices only; ii) a minimal knowledge about the climate variability (through atmospheric pressure and pressure gradient force at the ground and at the level of 500 hPa) is sufficient to depict in an acceptable way the climatic forcing on these indices; iii) an expert judgment is essential in identifying hydrologically relevant climatic predictors; iv) the strength of the climate-streamflow relationship is catchment-dependent; v) streamflow changes predicted by the climate-flow method for the next decades under CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) climate scenarios are in agreement with those of rainfall-runoff modelling. However, at the stage of our investigations, three main limits of the regression-based climate-streamflow transfer function were identified: 1) it needs long hydro-climatic time series; 2) it tends to under-estimate interannual streamflow variability; 3) there is no guarantee of its ability to extrapolate to climatic impact on streamflow indices in climatic conditions that are far from those observed in historical records.; 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 via les 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 Phase 5) 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.

Le projet DEPHY est une opération R&D relative à la mise au point de méthodes de calcul des débits des cours d’eau au droit des stations de contrôle de surveillance de la qualité des eaux. Cette opération s’inscrit principalement dans le champ de la régionalisation hydrologique. La région d'étude englobe la partie française du bassin Rhin-Meuse et les proches régions limitrophes.

Le projet DEPHY est une opération R&D relative à la mise au point de méthodes de calcul des débits des cours d’eau au droit des stations de contrôle de surveillance de la qualité des eaux. Cette opération s’inscrit principalement dans le champ de la régionalisation hydrologique. La région d'étude englobe la partie française du bassin Rhin-Meuse et les proches régions limitrophes.

International audience; Past analysis of climate variability is useful to maximize the good uncertainty when producing future climate projections. This paper presents the application of a simple method linking atmospheric circulation and surface climatic variables with the aim to extrapolate knowledge of climate in the past (until the Maunder minimum) and in the near future (21st century). This allows building a lot of plausible climatic scenarios, which form the basis of a climate “stress-test”. Its objective is to assess the hydrologic vulnerability of a catchment to the climate change. Calculated on the whole period of interest (1659-2100), monthly precipitation and temperature anomalies show that the knowledge of past climate has a high informative value, which is not enough taken into account in the climate change impact studies.; L’étude rétrospective de la variabilité climatique contribue à maximiser la bonne incertitude dans l’exercice de scénarisation climatique. Cet article présente l’application d’une méthode simple liant la circulation atmosphérique et les variables climatiques de surface dans le but l’extrapoler la connaissance du climat dans le passé (jusqu’au minimum de Maunder) et dans un futur proche (XXIe siècle). Ceci permet de produire un grand nombre de scénarios climatiques vraisemblables formant le socle d’un « stress-test » climatique, dont l’objectif est d’évaluer la vulnérabilité hydrologique d’un bassin au changement climatique. Le calcul, sur toute la période d’étude (1659-2100) des anomalies mensuelles de précipitations et de température de l’air, montre que la connaissance du climat passé a une grande valeur informative, trop souvent négligée dans les études d’impact du changement climatique futur.

International audience; Past analysis of climate variability is useful to maximize the good uncertainty when producing future climate projections. This paper presents the application of a simple method linking atmospheric circulation and surface climatic variables with the aim to extrapolate knowledge of climate in the past (until the Maunder minimum) and in the near future (21st century). This allows building a lot of plausible climatic scenarios, which form the basis of a climate “stress-test”. Its objective is to assess the hydrologic vulnerability of a catchment to the climate change. Calculated on the whole period of interest (1659-2100), monthly precipitation and temperature anomalies show that the knowledge of past climate has a high informative value, which is not enough taken into account in the climate change impact studies.; L’étude rétrospective de la variabilité climatique contribue à maximiser la bonne incertitude dans l’exercice de scénarisation climatique. Cet article présente l’application d’une méthode simple liant la circulation atmosphérique et les variables climatiques de surface dans le but l’extrapoler la connaissance du climat dans le passé (jusqu’au minimum de Maunder) et dans un futur proche (XXIe siècle). Ceci permet de produire un grand nombre de scénarios climatiques vraisemblables formant le socle d’un « stress-test » climatique, dont l’objectif est d’évaluer la vulnérabilité hydrologique d’un bassin au changement climatique. Le calcul, sur toute la période d’étude (1659-2100) des anomalies mensuelles de précipitations et de température de l’air, montre que la connaissance du climat passé a une grande valeur informative, trop souvent négligée dans les études d’impact du changement climatique futur.

International audience; Insufficient hydrological knowledge hampers the reanalysis of river quality measurements. For most of the pollution-control sites monitored by the French Water Agency, streamflow data are generally missing or are available only as few point gauging records. This paper presents a comparative study of methods of daily streamflow time series reconstruction based on rainfall-runoff modeling. Their performance is evaluated through data running from 1990 to 2009 over a rather dense streamflow monitoring network. Results show that a small number of point gauging measurements may help to significantly improve the reconstruction of daily streamflow data series for almost ungauged sites. Point gauging records are also useful to define the optimal neighborhood used during the regionalization process. At-site monitoring of chemical and physical status of surface water should additionally include a series of flow measurements well-distributed in time, especially in regions where hydrological data are scarce; 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

Géographe hydro-climatologue, mes recherches en sciences de l'environnement traitent des interactions entre l'eau, le climat et la société. Les applications portent sur un espace sous-continental de l'Europe de l'Ouest soumis à un climat océanique à dégradation continentale et drainé par deux fleuves constituant des axes de circulation et d'échanges transnationaux majeurs : le Rhin et la Meuse. Ce document présente un aperçu de mes recherches au cours des dix dernières années. Trois thèmes ont charpenté mon activité de recherche pendant cette décennie : i) Le changement climatique contemporain d'échelle régionale ; ii) La caractérisation et la gestion des impacts hydrologiques en contexte climatique non stationnaire et en avenir incertain ; iii) La géographie physique du flux de précipitations et de l'écoulement de rivière dans une optique de régionalisation des composantes du cycle hydrologique. Le premier thème est certainement celui qui a le plus retenu mon attention en raison de la forte demande sociétale qu'il a suscité au cours de ma période d'activité. Avec le recul, je pense que ces trois thèmes de recherche sont liés par un concept transversal : celui du changement qui se manifeste à toutes les échelles d'espace et de temps. L'eau et le climat se situent dans un environnement progressivement transformé par l'Homme et participent eux-mêmes à ce changement affectant les sociétés humaines par leur dynamique intrinsèque et leur stochasticité. Il y a là une dualité qui suppose d'adopter une approche socio-environnementale et intégrative des hydrosystèmes pour comprendre leur dynamique et mieux maîtriser leur gestion, renforcer leur résilience et leur faculté d'adaptation au changement. Cette dualité suppose " d'installer " une chaîne d'analyse et de modélisation contrainte par le diagnostic des modèles (climatiques et hydrologiques) et l'interaction " terrain-modèle ". Seule une telle démarche expérimentale permet de poser des limites opérationnelles face aux enjeux sociétaux suscités par les changements affectant le fonctionnement des hydrosystèmes et leur réponse face aux perturbations climatiques. La première partie de ce mémoire a pour objectif de définir les objets de recherche. Ainsi, le changement climatique est-il défini comme une intégration dans le temps des transitions préférentielles de l'atmosphère vers un régime de temps particulier. Les fondements de son étude se décline autour des mots-clés suivants : détection, attribution, modélisation et prospective. La régionalisation pour sa part est définie comme une science géographique qui, partant de l'observation et d'un effort de théorisation, cherche à identifier des similitudes de comportement, des combinatoires de variables permettant de prévoir ou prédéterminer, à partir ou non de l'information géographique, une information hydrologique ou climatologique là où elle n'existe pas ou que partiellement. Pour ces deux objets de recherche, l'enjeu socio-environnemental est considérable : il s'agit fondamentalement d'améliorer la connaissance des opportunités et des contraintes qui émanent des évolutions de l'environnement dans lequel l'Homme s'insère. L'objectif est de contribuer à faire de lui un meilleur gestionnaire, un meilleur gardien de cet environnement dont il est un acteur majeur pour qu'il adopte, de plus en plus, un comportement de " sentinelle ", i.e. proactif et réactif face au changement. Mon effort de recherche s'est déployé à différents niveaux scalaires mais toujours aux échelles spatiales qui sont directement en prise avec les impacts sociétaux du changement climatique. Les espaces sont de dimension variable (de quelques km² à quelques dizaines de milliers de km²) et leurs contours ont surtout été dictés par l'ancrage géographique des projets de recherche et la disponibilité de jeux de données cohérents. En outre, mon effort de recherche s'est nourri de données collectées par des réseaux de mesure d'envergure régionale. Par conséquent, les échelles temporelles investiguées ne vont pas au-delà de l'échelle séculaire. Les pas de temps des chroniques que j'ai traitées s'étendent de l'horaire à l'annuel. La seconde partie problématise les objets de recherche tout en fixant les échelles spatiales et temporelles auxquels ils sont traités. Les questionnements posés par mes objets de recherche sont nombreux et variés : comment crédibiliser les observations climatiques ? Comment concevoir les futurs du climat ? Comment les appliquer au fonctionnement hydrologique actuel des bassins-versants ? Quelles en sont les sources d'incertitude ? Comment évaluer le modèle d'impact hydrologique et comment le choisir ? Comment prendre en compte la variabilité spatiale des précipitations et de l'écoulement pour construire un modèle régional ? Comment s'organise cette variabilité ? Peut-on la modéliser, la prévoir, et à quelles échelles d'espace et de temps ? Quels sont les descripteurs physiques qui rendent compte de cette variabilité ? Pour répondre à ces questionnements scientifiques, il m'a fallu recourir à un arsenal de méthodes quantitatives décrites dans la troisième partie du document. Ces méthodes relèvent pour l'essentiel de l'analyse de données, de la statistique multivariée, de la statistique décisionnelle et de l'analyse spatiale. Les innovations résident principalement dans le développement des méthodes simples et fiables de détection du changement régional ou encore de cartographie automatique d'une variable d'intérêt à échelle fine. La quatrième partie est consacrée aux résultats produits tout au long de mon itinéraire de recherche. La synthèse n'est pas exhaustive. Les résultats saillants se rapportent à la caractérisation du réchauffement climatique contemporain (amplitude et localisation) au sein de l'espace rhéno-mosan, à la modulation spatiale du signal de changement pluviométrique hivernal, à l'évolution future du climat et des débits dans les bassins de la Sûre et de la Meuse ou encore à la valorisation des mesures hydrométriques patrimoniales pour l'interpolation du débit des rivières. Enfin, le document s'achève avec la présentation de quelques perspectives de recherches qui se projettent sur mon horizon scientifique, à plus ou moins brève échéance. La question de l'analyse spatiale des flux hydrologiques et celle de la résilience climatique des hydrosystèmes s'inscrivent au cœur de ces perspectives.

À la faveur d'un effort important de collecte et de validation de données pluviométriques quotidiennes et mensuelles à l'échelle régionale et locale dans le Nord-Est français, on rappelle comment s'exprime l'hétérogénéité spatiale du flux de précipitations et quels sont les facteurs géographiques ou atmosphériques susceptibles de l'expliquer aux différents niveaux scalaires. Une méthode d'interpolation spatiale permettant de prendre en compte une information géographique exogène dans la spatialisation à méso-échelle du flux de précipitations est ensuite appliquée à un épisode pluvieux et venteux. Une tentative de prise en compte de la micro-variabilité spatiale dans la cartographie du flux de précipitations est également présentée dans le but de produire une représentation multiscalaire du phénomène géographique étudié

International audience

Détection de l'ICU d'été à partir de données Landsat l'exemple de Metz Métropole

Using point flow measurements for guided reconstruction of daily streamflow time series through continous flow simulation: a regional case study on the Rhine-Meuse district. Insufficient hydrological knowledge hampers the reanalysis of river quality measurements. For most of the pollution-control sites monitored by the French Water Agency, streamflow data are generally missing or are available only as few point gauging records. This paper presents a comparative study of methods of daily streamflow time series reconstruction based on rainfall-runoff modeling. Their performance is evaluated through data running from 1990 to 2009 over a rather dense streamflow monitoring network. Results show that a small number of point gauging measurements may help to significantly improve the reconstruction of daily streamflow data series for almost ungauged sites. Point gauging records are also useful to define the optimal neighborhood used during the regionalization process. At-site monitoring of chemical and physical status of surface water should additionally include a series of flow measurements well-distributed in time, especially in regions where hydrological data are scarce., 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., Plasse Julien, Drogue Gilles, Francois Didier, Battaglia Philippe, Conan Céline. Apport des jaugeages ponctuels à la reconstitution de chroniques de débits moyens journaliers par simulation pluie-débit, l’exemple du bassin Rhin-Meuse. In: 35es journées de l’hydraulique de la Société Hydrotechnique de France. Hydrométrie 2013. Paris, 15-16 mai 2013. 2013.

This study has been conducted in the framework of the European AMICE (Adaptation of the Meuse to the Impacts of Climate Evolution) project. The main objective of this study is to show the sensitivity of the hydrological response of the French Meuse river to the methods used to downscale the outputs of a Limited-Area climate Model. To achieve this goal, two methods of climate scenario generation (a statistico-dynamical one and the delta change approach) have been applied to the simulations of the ARPEGE climate model forced with 3 greenhouse gases emission scenarios. The latter were further used as inputs to a rainfall-runoff model calibrated on the 1971-2000 period. Results show a decrease of seasonal precipitation (-10 % to -35 %) and an increase of air temperature of + 3° C on average, over the study area. In response to this climate forcing, low flow values for 2, 5, and 10 return periods will be halve of their present amounts., Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet transnational AMICE (Adaptation of the Meuse to the Impacts of Climate Evolution). Son objectif est de montrer la sensibilité de la réponse hydrologique en basses eaux d’une grosse rivière (la Meuse française) à la méthode de descente d’échelle spatiale ou temporelle appliquée aux simulations d’un modèle climatique. Dans cette optique, deux méthodes de descente d’échelle ont été appliquées aux simulations du modèle climatique à résolution variable ARPEGE-Climat forcé par trois scénarios d’émission de gaz à effet de serre (GES) du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) : la méthode statistico-dynamique Boé08 (forcée B1, A1B et A2) et la méthode des anomalies (forcée A2). Les 4 scénarios climatiques désagrégés ainsi obtenus ont ensuite été utilisés comme intrants d’un modèle hydrologique conceptuel global sur la période 1971-2100. Pour la fin du 21e siècle, les résultats font apparaître une forte baisse des précipitations de l’ordre de 10% à 35% selon la saison, associée à une élévation généralisée de la température de l’air (+ 3° C). Les débits mensuels d'étiage simulés par le modèle pluie-débit sont peu sensibles à la méthode de descente d'échelle des simulations climatiques. Ils sont en revanche très dépendants du scénario d'émission. En réponse aux changements climatiques, la prospective hydrologique conduit logiquement à une baisse préoccupante des débits fréquentiels d’étiages, de l’ordre de -45% par rapport à leur valeur actuelle., Commeaux Fabien, Drogue Gilles, Francois Didier. Analyse prospective des débits mensuels d’étiage de la Meuse française à l'aide d'un modèle hydrologique : sensibilité aux méthodes de descente d’échelle spatiale et aux scénarios d’émission (Prospective analysis of monthly low streamflows of France’s Meuse river : methods of spatial downscaling and emission scenarii). In: Bulletin de l'Association de géographes français, 87e année, 2010-2. Approches spatiales multiscalaires en climatologie. pp. 178-193.