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1. Mieux connaître l'intermittence des cours d'eau grâce aux données de l'observatoire national des étiages « ONDE »

Author

Beaufort, Aurélien Beaufort, Sauquet, Eric, Michon, J., Magand, C., Nowak, C., RiverLy (UR Riverly), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), and Agence Française pour la Biodiversité (AFB)

Subjects
[SDE]Environmental Sciences
Abstract

International audience; Visual inspection of the flow status on headwater conducted in summer as part of the ONDE system make it possible to characterize the current hydrological situation and monitor its evolution, allowing comparisons of situations (e.g. drought extension in both time and space) over specific periods. However, ONDE observations do not provide any information on the persistence of drying between two successive observation dates, which is essential for example to understand the impact of flow intermittence on the distribution and persistence of aquatic species. An empirical model has been developed to predict the Regional Probability of Drying (RPoD) over the whole of continental France. This model is based on observations from the ONDE network and uses daily data input characterizing surface hydrology and groundwater level. The robustness of the models was tested against observations from the ONDE network in 2017, which were excluded from the calibration phase. Between 2012 and 2016, the model performed well in most regions of France. The performances in 2017 confirm the predictive capacity of the model. The results show the value of using ONDE data to characterize the river flow regime of rivers in headwaters and two examples of the application of the models developed are finally proposed: an identification of the regions most affected by drying between 2012 and 2017 and a reconstruction of the Regional Probability of Drying since 1989.; Les observations visuelles de l'état d'écoulement des petits cours d'eau menées l'été dans le cadre de l'observatoire ONDE permettent d'apprécier une situation hydrologique à un moment donné et d'en suivre son évolution, de réaliser des comparaisons interannuelles des situations à la même période, ou de suivre l'intensité des étiages année après année. Cependant, les observations ONDE ne donnent pas d'information sur la persistance des assèchements entre deux dates d'observation, information pourtant indispensable pour comprendre l'impact de l'intermittence sur la distribution et la persistance des espèces aquatiques. Un modèle empirique a été développé pour prédire la probabilité journalière d'assèchement (assec) à l'échelle régionale (RPoD) sur l'ensemble de la France métropolitaine. Ce modèle a été calé sur les observations du réseau ONDE et utilise en entrée des données journalières caractérisant l'hydrologie de surface et la piézométrie. La robustesse des modèles a été éprouvée à l'aide des observations du réseau ONDE de l'année 2017 exclues de la phase de calage. Entre 2012 et 2016, le modèle obtient de bonnes performances sur une majorité des régions de France. Les performances en 2017 confirment la capacité prédictive du modèle. Les résultats montrent l'intérêt d'utiliser les données ONDE pour caractériser le régime hydrologique des cours d'eau en tête de bassin versant et deux exemples d'application des modèles développés sont proposées : une identification des régions les plus touchées par les assecs entre 2012 et 2017 et une reconstitution de la RPoD depuis 1989.

Published
2019

2. Dossier. L'hydromorphologie

Author

Melun, Gabriel, Arnaud, F., Arnaud-Fassetta, G., Bertrand, Mélanie, Bilodeau, C., Borgniet, L., Boutault, F., Brousse, G., Cassel, M., Depret, T., Dufour, S., Gob, F., Grivel, S., Kreutzenberger, K., Le Bihan, M., Le Bissonnais, Yves, Liébault, F., Loire, R., Magand, C., Malavoi, J., Piégay, H., Rolan-Meynard, M., Rollet, A.J., Tamisier, V., Thommeret, Nathalie, Vivier, A., Agence Française pour la Biodiversité - AFB (FRANCE), Environnement Ville Société (EVS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École nationale supérieure d'architecture de Lyon (ENSAL)-École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Université Jean Moulin - Lyon 3 (UJML), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), Pôle de recherche pour l'organisation et la diffusion de l'information géographique (PRODIG (UMR_8586 / UMR_D_215 / UM_115)), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-AgroParisTech-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM), Laboratoire Dynamiques Sociales et Recomposition des Espaces (LADYSS), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Université Paris Nanterre (UPN)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecosystèmes méditerranéens et risques (UR EMAX), Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et forêts (CEMAGREF), Laboratoire de géographie physique : Environnements Quaternaires et Actuels (LGP), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique (LETG - Rennes), Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique UMR 6554 (LETG), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN), Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire (MTES), Agence Française pour la Biodiversité (AFB), Laboratoire d'étude des Interactions Sol - Agrosystème - Hydrosystème (UMR LISAH), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Erosion torrentielle neige et avalanches (UR ETGR (ETNA)), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), EDF (EDF), École supérieure des géomètres et topographes (ESGT-CNAM), Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM), Laboratoire Géomatique et foncier (GeF), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École nationale supérieure d'architecture de Lyon (ENSAL)-École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Environnement, Ville, Société (EVS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Université Jean Moulin - Lyon 3 (UJML), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-École nationale supérieure d'architecture de Lyon (ENSAL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-AgroParisTech-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université d'Angers (UA)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Géographie et d'Aménagement Régional de l'Université de Nantes (IGARUN), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-École Nationale des Travaux Publics de l'État (ENTPE)-École nationale supérieure d'architecture de Lyon (ENSAL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SHS.GEO]Humanities and Social Sciences/Geography, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2019
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3. Streamflows over a West African Basin from the ALMIP2 Model Ensemble

Author

Getirana, Augusto, Boone, Aaron, Peugeot, Christophe, Ait-Mesbah, S., Polcher, J., Anderson, M., Balsamo, G., Boussetta, S., Dutra, E., Pappenberger, F., Hain, C., Favot, F., Guichard, F., Kaptue, A., Cappelaere, B., Demarty, Jérôme, Seguis, L., Chaffard, V., Cohard, J. M., Gascon, T., Galle, S., Hector, B., Lebel, T., Pellarin, T., Richard, A., Quantin, G., Vischel, T., Chan, E., Verseghy, D., Ducharne, Agnès, Magand, C., Grippa, Manuela, Hiernaux, Pierre, Kergoat, Laurent, Pierre, C., Nasonova, Y. Gusev O., Harris, P., He, X., Yorozu, K., Kotsuki, S., Tanaka, K., Kim, H., Oki, T., Kumar, S., Lo, M.-H., Mahanama, S., Maignan, F., Ottlé, C., Mamadou, O., Shmakin, A., Sokratov, V., Turkov, D., Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
Hydrology, Atmospheric Science, geography, geography.geographical_feature_category, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Hydrological modelling, 0208 environmental biotechnology, Mesoscale meteorology, Drainage basin, 02 engineering and technology, Groundwater recharge, Infiltration (HVAC), Monsoon, 01 natural sciences, 6. Clean water, 020801 environmental engineering, Climatology, Streamflow, Environmental science, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, Surface runoff, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Comparing streamflow simulations against observations has become a straightforward way to evaluate a land surface model’s (LSM) ability in simulating water budget within a catchment. Using a mesoscale river routing scheme (RRS), this study evaluates simulated streamflows over the upper Ouémé River basin resulting from 14 LSMs within the framework of phase 2 of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) Land Surface Model Intercomparison Project (ALMIP2). The ALMIP2 RRS (ARTS) has been used to route LSM outputs. ARTS is based on the nonlinear Muskingum–Cunge method and a simple deep water infiltration formulation representing water-table recharge as previously observed in that region. Simulations are performed for the 2005–08 period during which ground observations are largely available. Experiments are designed using different ground-based rainfall datasets derived from two interpolation methods: the Thiessen technique and a combined kriging–Lagrangian methodology. LSM-based total runoff (TR) averages vary from 0.07 to 1.97 mm day−1, while optimal TR was estimated as ~0.65 mm day−1. This highly affected the RRS parameterization and streamflow simulations. Optimal Nash–Sutcliffe coefficients for LSM-averaged streamflows varied from 0.66 to 0.92, depending on the gauge station. However, individual LSM performances show a wider range. A more detailed rainfall distribution provided by the kriging–Lagrangian methodology resulted in overall better streamflow simulations. The early runoff generation related to reduced infiltration rates during early rainfall events features as one of the main reasons for poor LSM performances.

Published
2017
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4. Modeling Surface Runoff and Water Fluxes over Contrasted Soils in the Pastoral Sahel : Evaluation of the ALMIP2 Land Surface Models over the Gourma Region in Mali

Author

Grippa, Manuela, Gal, Laetitia, Anderson, Martha, Ait-Mesbah, S., Polcher, Jan, Balsamo, G., Boussetta, S., Dutra, Emanuel, Pappenberger, F., Hain, Christopher, Boone, Aaron, Favot, F., Guichard, F., Kaptue, A., Roujean, Jean-Louis, Cappelaere, Bernard, Demarty, Jérôme, Peugeot, Christophe, Séguis, L., Velluet, C., Chaffard, V., Cohard, J. M., Gascon, T., Galle, S., Hector, B., Lebel, T., Pellarin, T., Richard, A., Quantin, G., Vischel, T., Chan, E., Verseghy, D., Ducharne, Agnès, Magand, C., Getirana, A., Hiernaux, Pierre, Kergoat, Laurent, Mougin, Éric, Pierre, Caroline, Gusev, Y., Nasonova, O., Harris, P., He, X., Yorozu, K., Kotsuki, S., Tanaka, K., Kim, H., Oki, T., Kumar, S., Lo, M.-H., Mahanama, S., Maignan, F., Ottlé, C., Mamadou, O., Shmakin, A., Sokratov, V., Turkov, D., Working Group, Almip2, Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), United States Department of Agriculture, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), Laboratoire de mesure du carbone 14 (LMC14 - UMS 2572), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux (SISYPHE), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Météo France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Earth Systems Science Interdisciplinary Center, University of Maryland [College Park], University of Maryland System-University of Maryland System, and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)

Subjects
Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, 0208 environmental biotechnology, Mesoscale meteorology, 02 engineering and technology, Monsoon, 01 natural sciences, Evapotranspiration, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, 2. Zero hunger, Hydrology, Multidisciplinary analysis, 15. Life on land, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, 6. Clean water, 020801 environmental engineering, Water resources, 13. Climate action, Soil water, [SDE]Environmental Sciences, Environmental science, Surface runoff, Surface water
Abstract

Land surface processes play an important role in the West African monsoon variability. In addition, the evolution of hydrological systems in this region, and particularly the increase of surface water and runoff coefficients observed since the 1950s, has had a strong impact on water resources and on the occurrence of floods events. This study addresses results from phase 2 of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) Land Surface Model Intercomparison Project (ALMIP2), carried out to evaluate the capability of different state-of-the-art land surface models to reproduce surface processes at the mesoscale. Evaluation of runoff and water fluxes over the Mali site is carried out through comparison with runoff estimations over endorheic watersheds as well as evapotranspiration (ET) measurements. Three remote-sensing-based ET products [ALEXI, MODIS, and Global Land Evaporation Amsterdam Model (GLEAM)] are also analyzed. It is found that, over deep sandy soils, surface runoff is generally overestimated, but the ALMIP2 multimodel mean reproduces in situ measurements of ET and water stress events rather well. However, ALMIP2 models are generally unable to distinguish among the two contrasted hydrological systems typical of the study area. Employing as input a soil map that explicitly represents shallow soils improves the representation of water fluxes for the models that can account for their representation. Shallow soils are shown to be also quite challenging for remote-sensing-based ET products, even if their effect on evaporative loss was captured by the diagnostic thermal-based ALEXI. A better representation of these soils, in soil databases, model parameterizations, and remote sensing algorithms, is fundamental to improve the estimation of water fluxes in this part of the Sahel.

Published
2017
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5. Le partage de la ressource en eau sur la Durance en 2050 : vers une évolution du mode de gestion des grands ouvrages duranciens ?

Author

Sauquet, Eric, Arama, Y., Blanc Coutagne, E., Bouscasse, H., Branger, F., Braud, Isabelle, Brun, J.F., Cherel, J., Cipriani, T., Datry, T., Ducharne, A., Hendrickx, F., Hingray, B., Krowicki, F., Le Goff, Isabelle, Le Lay, M., Magand, C., Malerbe, F., Mathevet, T., Monteil, C., Perrin, Charles, Poulhe, P., Rossi, A., Samie, R., Strosser, P., Thirel, Guillaume, Tilmant, François, Vidal, Jean-Philippe, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), aucun, ACTeon, Société du Canal de Provence et d'Aménagement de la Région Provençale (SCP), Milieux aquatiques, écologie et pollutions (UR MALY), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Simulation et Traitement de l'information pour l'Exploitation des systèmes de Production (EDF R&D STEP), EDF R&D (EDF R&D), EDF (EDF)-EDF (EDF), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), EDF - Division Technique Générale (DTG), EDF (EDF), Hydrosystèmes et bioprocédés (UR HBAN), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
CHANGEMENT CLIMATIQUE GLOBAL, GLOBAL CLIMATE CHANGE, BARRAGE, [SDE]Environmental Sciences, RESSOURCE EN EAU, DAMS, FORESIGHT, PROSPECTIVE, CONFLIT D'USAGE
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUCongrès SHF: Water Tensions in Europe and in the Mediterranean: water crisis by 2050?, Paris, FRA, 08-/10/2015 - 09/10/2015; International audience; Une vision prospective de la gestion de l'eau du bassin de la Durance et des territoires alimentés par ses eaux à l'horizon 2050 a été élaborée, appuyée par une chaine de modèles incluant des représentations du climat, de la ressource naturelle, des demandes en eau et du fonctionnement des grands ouvrages hydrauliques (Serre-Ponçon, Castillon et Sainte-Croix), sous contraintes de respect des débits réservés, de cotes touristiques dans les retenues et de restitution d'eau stockée pour des usages en aval. Cet ensemble, validé en temps présent, a été alimenté par des projections climatiques et paramétré pour intégrer les évolutions du territoire décrites par des scénarios de développement socio-économique avec une hypothèse de conservation des règles de gestion actuelles. Les résultats suggèrent à l'horizon 2050 : une hausse de la température moyenne de l'air impactant l'hydrologie de montagne ; une évolution incertaine des précipitations ; une réduction des stocks de neige et une fonte avancée dans l'année qui induisent une réduction des débits au printemps ; une diminution de la ressource en eau en période estivale ; une diminution de la demande globale en eau à l'échelle du territoire, cette demande étant fortement conditionnée par les scénarios territoriaux élaborés ici ; la satisfaction des demandes en eau en aval des ouvrages considérées comme prioritaires, au détriment de la production d'énergie en hiver (flexibilité moindre en période de pointe) et du maintien de cotes touristiques en été ;une diminution de la production d'énergie due notamment à la réduction des apports en amont des ouvrages hydroélectriques.

Published
2015

6. Prospective approach for assessing change in water resources management for large river basins in France

Author

Sauquet, Eric, Arama, Y., Blanc Coutagne, E., Bouscasse, Hélène, Branger, F., Braud, Isabelle, Brun, J.F., Cherel, J., Cipriani, T., Datry, T., Ducharne, Agnès, Hendrickx, F., Hingray, B., Krowicki, F., Le Goff, Isabelle, Le Lay, M., Magand, C., Malerbe, F., Mathevet, T., Monteil, C., Perrin, C., Poulhe, P., Rossi, A., Samie, R., Strosser, P., Thirel, Guillaume, Tilmant, F., Vidal, Jean-Philippe, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), ACTEON COLMAR FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), SCP AIX EN PROVENCE FRA, Milieux aquatiques, écologie et pollutions (UR MALY), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), EDF (EDF), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])

Subjects
DURANCE COURS D’EAU, [SDE]Environmental Sciences, FRANCE
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; International audience; Water management planning is influenced by many natural and human factors that interact at basin scale. A multidisciplinary approach is therefore required to both understand and well represent the main characteristics of the water system before analysing its sustainability under global change and suggesting efficient adaptation measures. The complexity of the interactions and thus the challenge in modelling increase with the size of the river basin. This talk presents the main results of the research project R2D2-2050 “Risk, water Resources and sustainable Development within the Durance river basin in 2050” (Sauquet et al., 2014). The Durance River, one of the major rivers located in the Southern part of the French Alps, supplies water for competing human uses (irrigation, hydropower, drinking water, industries and more recently tourism and ecological services) within and out of the drainage area through an extended open channel network. The project R2D2-2050 aimed to assess whether the current water management - especially operating rules for the three main reservoirs - would need changing under future conditions taking into account evolutions in both climate and socio-economy.A multi-model approach was carried out to simulate regional climate, water resources, irrigation needs, water supply for domestic purposes, water transfers and reservoir operations. A model of water management similar to the operational tool used by the French hydropower producer EDF was also developed to simulate water released from the reservoirs on present-day conditions under constraints imposed by ecological flows and water levels in summer for recreational purposes. Four territorial socio-economic scenarios have been also elaborated with the help of stake holders to project water needs in the 2050s for the area supplied with water from the Durance River basin.

Published
2015

7. Low flows and reservoir management for the Durance River basin (Southern France) in the 2050s

Author

Sauquet, Eric, Arama, Y., Blanc Coutagne, E., Bouscasse, Hélène, Branger, F., Braud, Isabelle, Brun, J.F., Cherel, J., Cipriani, T., Datry, T., Ducharne, Agnès, Hendrickx, F., Hingray, B., Krowicki, F., Le Goff, Isabelle, Le Lay, M., Magand, C., Malerbe, F., Mathevet, T., Monteil, C., Perrin, C., Poulhe, P., Rossi, A., Samie, R., Strosser, P., Thirel, Guillaume, Tilmant, François, Vidal, Jean-Philippe, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), ACTEON FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), SCP AIX EN PROVENCE FRA, Milieux aquatiques, écologie et pollutions (UR MALY), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), EDF (EDF), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), Irstea Publications, Migration, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SDE] Environmental Sciences, DURANCE COURS D’EAU, [SDE]Environmental Sciences, FRANCE
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; International audience; The Durance River is one of the major rivers located in the Southern part of France. Water resources are under high pressure due to significant water abstractions for human uses within and out of the natural boundaries of the river basin through an extended open channel network. Water demands are related to irrigation, hydropower, drinking water, industries and more recently water management has included water needs for recreational uses as well as for preserving ecological services. Water is crucial for all these activities and for the socio-economic development of South Eastern France. Both socio-economic development and population evolution will probably modify needs for water supply, irrigation, energy consumption, tourism, industry, etc. In addition the Durance river basin will have to face climate change and its impact on water availability that may question the sustainability of the current rules for water allocation. The research project R2D2-2050 “Risk, water Resources and sustainable Development within the Durance river basin in 2050” aims at assessing future water availability and risks of water shortage in the 2050s by taking into account changes in both climate and water management. R2D2-2050 is partially funded by the French Ministry in charge of Ecology and the Rhône-Mediterranean Water Agency. This multidisciplinary project (2010-2014) involves Irstea, Electricity of France (EDF), the University Pierre et Marie Curie (Paris), LTHE (CNRS), the Society du Canal de Provence (SCP) and the research and consultancy company ACTeon. A set of models have been developed to simulate climate at regional scale (given by 330 projections obtained by applying three downscaling methods), water resources (provided by seven rainfall-runoff models forced by a subset of 330 climate projections), water demand for agriculture and drinking water, for different sub basins of the Durance River basin upstream of Mallemort under present day and under future conditions. A model of water management similar to the tools used by Electricity Of France was calibrated to simulate the behavior of the three reservoirs Serre-Ponçon, Castillon, Sainte-Croix on present-day conditions. This model simulates water releases from reservoir under constraints imposed by rule curves, ecological flows downstream to the dams and water levels in summer for recreational purposes. The results demonstrate the relatively good performance of this simplified model and its ability to represent the influence of reservoir operations on the natural hydrological river flow regime, the decision-making involved in water management and the interactions at regional scale. Four territorial socio-economic scenarios have been also elaborated with the help of stake holders to project water needs in the 2050s for the area supplied with water from the Durance River basin. This presentation will focus on the specific tools developed within the project to simulate water management and water abstractions. The main conclusions related to the risk of water shortage in the 2050s and the level of satisfaction for each water use will be also discussed.

Published
2015

8. Project R²D² 2050: Risk, water resources and sustainable development within the Durance river basin in 2050

Author

Sauquet, Eric, Arama, Y., Blanc Coutagne, E., Bouscasse, Hélène, Branger, F., Braud, Isabelle, Brun, J.F., Cherel, J., Cipriani, T., Datry, T., Ducharne, Agnès, Hendrickx, F., Hingray, B., Krowicki, F., Le Goff, Isabelle, Le Lay, M., Magand, C., Malerbe, F., Mathevet, T., Monteil, C., Perrin, Charles, Poulhe, P., Rossi, A., Samie, R., Strosser, P., Thirel, Guillaume, Tilmant, François, Vidal, Jean-Philippe, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), ACTEON FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), SCP AIX EN PROVENCE FRA, Milieux aquatiques, écologie et pollutions (UR MALY), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), EDF (EDF), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), (appel d'offres national ou régional), irstea, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
DURANCE COURS D’EAU, [SDE]Environmental Sciences, USAGES, IMPACTS HYDROLOGIQUES, IMPACTS SOCIO-ECONOMIQUES, DURANCE BASSIN, EVOLUTION CLIMATIQUE
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; The Durance River is one of the major rivers located in the Southern part of France. Water resources are under high pressure due to significant abstractions for various water uses (irrigation, hydropower, drinking water, industries, recreation and ecological services) within and out of the river basin. The water management with the Durance River basin will have to face global change that may question the sustainability of the current rules for water allocation. A chain of models was developed to simulate climate at regional scale (given by 3300 projections obtained by applying three downscaling methods), water resources (provided by six rainfall-runoff models forced by a subset of 330 climate projections), water demand for agriculture and water supply for domestic purposes for different sub-basins of the Durance River basin upstream of Mallemort under present-day and future conditions. A model of water management was developed to simulate reservoir operations for the three main dams (Serre-Ponçon, Castillon, Sainte-Croix) on present-day conditions. This model simulates water releases from reservoir under constraints imposed by rule curves, ecological flows downstream to the dams and water levels in summer for recreational purposes. Four territorial socio-economic scenarios were also elaborated with the help of stake holders to project water needs in the 2050s for the areas supplied with water diverted from the Durance River basin. Results suggest: - a projected increase of the average air temperature with consequences on snow accumulation and melt processes; - no significant trends in total precipitation; - a decrease in snowpack, which will lead to reduced flows, especially in the spring season; - a decrease in water resources in summer; - an increase of pressure on water resources; - a decrease in water demand for irrigation as a consequence of the socio economics scenarios; - a decrease in energy produced by the main dams in the Durance River basin in the 2050s mainly due to reduced annual inflows; - a full compliance with water needs for priority uses downstream the reservoir but a lower flexibility for hydropower management during winter peak energy demand.; Une vision prospective de la gestion de l’eau du bassin de la Durance et des territoires alimentés par ses eaux à l’horizon 2050 a été élaborée, appuyée par une chaine de modèles. Cette chaine inclut des représentations : - du climat, - de la ressource naturelle, - des demandes en eau pour l’agriculture et l’alimentation en eau potable, et - du fonctionnement des grands ouvrages hydrauliques (barrages de Serre-Ponçon, de Castillon et de Sainte-Croix), sous contraintes de respect des débits réservés, de cotes touristiques dans les retenues et de restitution d’eau stockée pour des usages en aval. Cet ensemble, validé en temps présent, a été alimenté par des projections climatiques et paramétré pour intégrer les évolutions du territoire décrites par des scénarios de développement socio-économique avec une hypothèse de conservation des règles de gestion actuelles. Les résultats des simulations suggèrent à l’horizon 2050 : - une augmentation de la température moyenne de l’air impactant l’hydrologie de montagne,- une évolution incertaine des précipitations, - une diminution des stocks de neige et une fonte avancée dans l’année qui induisent une réduction des débits au printemps, - une diminution de la ressource en eau en période estivale, - une diminution de la demande globale en eau à l’échelle du territoire, cette demande étant fortement conditionnée par les scénarios territoriaux élaborés ici, - la satisfaction des demandes en eau en aval des ouvrages considérées comme prioritaires, au détriment de la production d’énergie en hiver (flexibilité moindre de l’hydro-électricité en période de pointe) et du maintien de cotes touristiques en été, - une diminution de la production d’énergie due notamment à la réduction des apports en amont des ouvrages hydroélectriques.

Published
2015

9. Hiérarchie des incertitudes sur les étiages futurs liées au climat et à l'hydrologie

Author

Vidal, Jean-Philippe, Sauquet, Eric, Magand, C., Ducharne, Agnès, Hingray, B., Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
CLIMATE, DURANCE COURS D’EAU, HYDROLOGY, PROJECTIONS, [SDE]Environmental Sciences, LOW FLOWS, UNCERTAINTY, QUANTIFICATION, DURANCE
Abstract

International audience; This works aims at providing a understanding of the different types of modelling uncertainties associated with future low-flow projections. Hydrological projections come indeed at the bottom of the well-known cascade of uncertainty and therefore potentially integrate all types of modeling uncertainties related to both climate and hydrological. The specificity of low flow characteristics is their tight dependency on catchment processes, suggesting a non negligible contribution of the hydrological modelling step to the overall uncertainty. This study builds on an extensive top-down climate impact approach set up within the R2D2-2050 project. This integrated assessment project aims at informing water resource adaptation strategies for the Durance river basin located in the Southern French Alps, by confronting future hydroclimate projections to prospective scenarios of water demand and water use. Future water resource estimates have been based on 11 runs from 4 GCMs from the ENSEMBLES project under the A1B emissions scenario. These large-scale projections have been further statistically downscaled with 3 probabilistic methods based on the k-nearest neighbours resampling approach, leading to 330 spatially distributed climate projections. Downscaled projections have then been used as forcings to 6 diverse hydrological models, from global conceptual to physically-based fully distributed, in order to derive transient hydrological projections from 1961 to 2065 for up to 25 stations over the basin. Most of the Durance subcatchments are under the influence of both the Alpine and Mediterranean climates, which leads to two distinct periods of low flows, one in winter when precipitation is stored as snowpack and one in late summer after the snowmelt. Analyses have therefore been applied separately to the two periods to infer the future evolution of low flows characteristics and its consistency among the range of available projections. Several analysis of variance (ANOVA) frameworks have further been applied to quantify the respective contributions of climate and hydrological modeling uncertainties on the results and their evolution over time. Results first show contrasted evolutions according to the season and the catchment, with little evolution in winter low flows for high-elevation catchments, and a dramatic decrease in summer low flows over the whole basin. The contribution of the hydrological modelling step to the overall uncertainty is moreover limited in winter, but high in summer with a pronounced increase over time. This last result critically suggests a divergence of climate change responses between the hydrological models in terms of summer low flows, potentially due to difference in the implementation of snowmelt processes.

Published
2014

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