Effets possibles du projet chinois des Trois-Gorges sur le climat
Par Jiao Meiyan1, Song Lianchun2, Wang Jun3, Ke Yiming4, Zhang Cunjie2, Zhou Tianjun5, Xu Ying2, Jiang Tong2, Zhu Changhan2, Chen Xianyan2, Gao Xuejie2, Tang Shihao6 et Zhang Peiqun2
Le projet chinois des Trois-Gorges a suscité d’importantes préoccupations tant en Chine qu’à l’étranger. On a discuté du pour et du contre de la construction d’un barrage aussi vaste et de ses incidences possibles sur l’environnement local. On a souvent signalé des phénomènes extrêmes, et notamment des épisodes de sécheresse et des inondations, dans l’ensemble de la région depuis que le niveau d’eau du réservoir des Trois-Gorges a commencé à s’élever.1,2,3,4,5,6
En même temps, le projet a eu d’importants avantages économiques et sociaux: maîtrise des crues, production d’électricité, navigation et redistribution des ressources en eau. Ce qui est le plus remarquable, c’est l’immense quantité d’électricité propre qu’il produit, contribuant ainsi à ralentir l’épuisement des ressources naturelles non renouvelables. Ainsi, dans le contexte social actuel, une évaluation exhaustive des effets du barrage sur le climat est essentielle pour en assurer un fonctionnement fluide et pour offrir au public une analyse scientifique solide visant à déterminer si les phénomènes extrêmes observés depuis quelques années sont imputables au projet. Les caractéristiques climatiques de la zone du réservoir, des localités avoisinantes et même de l’ensemble du bassin du Yangzi Jiang changent-elles? Peut-on procéder à une évaluation quantitative scientifique et objective du climat pour déterminer si les importants phénomènes météorologiques observés au cours des dernières années sont liés à la construction et à l’exploitation du barrage? Et dans l’affirmative, quelle est l’ampleur de ses incidences?
Pour répondre à ces questions, le Centre climatologique de Beijing, qui relève de l’Administration météorologique chinoise, a lancé une étude systématique des effets du réservoir sur le climat avec la participation de scientifiques renommés. Cette étude a permis de tirer une série de conclusions scientifiques objectives concernant les effets du projet sur le climat, qui peuvent servir à mettre en place des services climatologiques chargés d’informer les décideurs à l’avenir.
Le projet
Le projet d’aménagement des ressources hydrauliques des Trois-Gorges inclut un barrage hydraulique, un réservoir d’eau, des turbo-générateurs, des structures dédiées à la navigation et d’autres éléments. Il s’agit d’un des plus grands projets de préservation des ressources en eau du monde, qui côtoie les canyons et les montagnes de la province centrale du Hubei et les collines de l’est du Sichuan. Le barrage des Trois-Gorges commande un bassin d’une superficie d’un million de kilomètres carrés, soit 55,6 % de la zone totale de drainage du bassin du Yangzi Jiang.
Lorsque l’eau atteint la hauteur voulue de 175 m, les 632 km2 de terres inondées par le réservoir des Trois-Gorges forment un lac artificiel de 600 km de long et de 1 à 2 km de large, qui occupe une superficie totale de 1 084 km2. Ce réservoir, qui peut retenir 39,3 milliards de mètres cubes d’eau, a une capacité de gestion des crues allant jusqu’à 22,15 milliards de mètres cubes. Le réservoir alimente la centrale hydroélectrique des Trois-Gorges, qui compte 34 turbines, avec une capacité installée de 22,5 millions de kilowatts et une capacité annuelle de production de 88,2 milliards de kilowatts/heure.
Évaluation des effets du projet sur le climat
L’étude de l’Administration météorologique chinoise inclut des évaluations des effets sur le climat de grands réservoirs ou lacs de diverses régions du monde: le lac Volta (Ghana), le lac Nasser, créé lors de la construction du haut barrage d’Assouan (Égypte), le barrage d’Itaipu, situé à la frontière entre le Brésil et le Paraguay, et les barrages des gorges de Longyang et de Liujaxia (Chine). Les résultats indiquent qu’en été, la température de surface des divers lacs et réservoirs est plus faible que celle des terres avoisinantes. Il s’ensuit que l’eau absorbe la chaleur et que l’échange d’énergie entre les zones attenantes et l’eau s’accroît. L’hiver, le processus est inversé et les lacs et les réservoirs deviennent des sources de chaleur, ce qui augmente l’échange d’énergie entre ceux-ci et les zones proches.
Une augmentation de l’échange d’énergie entre les réservoirs et les zones adjacentes risque de déstabiliser la structure de l’atmosphère, d’où une modification de la configuration des précipitations et de la répartition géographique de celles-ci. Toutefois, ces études des effets de grands réservoirs sur le climat indiquent que l’eau de retenue d’un grand réservoir n’a pas d’incidences significatives sur le climat d’une grande région.
Questions scientifiques
L’étude des effets du réservoir sur le climat implique trois questions scientifiques: le microclimat, les interactions entre le réservoir et des phénomènes météorologiques de diverses échelles et les effets climatiques cumulatifs du climat sur le réservoir, avec une évaluation des risques.
Caractéristiques climatiques de base de la zone du réservoir
Pour l’essentiel, le réservoir des Trois-Gorges jouit d’un climat de mousson subtropicale. Cette zone est plus chaude que l’est de la Chine, bien qu’elle se trouve à la même latitude, en raison des effets de terrain des monts Qinling. Elle se caractérise par des hivers doux, des étés chauds, des saisons des pluies avec des températures élevées et des précipitations modérées. La température annuelle moyenne se situe entre 17 et 19 °C, avec des variations saisonnières semblables à celles du bassin du Yangzi Jiang, mais des fourchettes annuelles et diurnes plus étroites. Les hivers chauds sont une caractéristique climatique propre à la région.
Les précipitations vont de 1 000 à 1 300 mm par an, avec un temps humide, sec puis de nouveau humide d’ouest en est. Sous l’influence de la mousson, le climat présente des variations saisonnières distinctives, avec des pluies qui tombent principalement d’avril à octobre, la plupart des jours pluvieux se situant en mai et en octobre, et une double crête nettement différente de la crête unique qui prévaut dans d’autres parties du bassin du Yangzi Jiang. On trouve dans la région une distribution spatiale complexe du climat, surtout dans le plan vertical. La vallée du fleuve est chaude en hiver, alors que dans les collines, les étés sont frais et les hivers sont caractérisés par un microclimat frais, brumeux et humide.
Évolution du climat dans la zone du réservoir et du bassin du Yangzi Jiang
Au cours des 50 dernières années, on a observé dans la zone du réservoir une tendance à la hausse des températures moyennes annuelles, l’augmentation la plus marquée ayant eu lieu lors des 10 dernières années, bien qu’elle ait été sensiblement plus faible que celle du bassin du Yangzi Jiang. Tant dans la zone du réservoir que dans le bassin du fleuve, les précipitations annuelles varient significativement, ce que montrent les statistiques interdécennales. Dans la zone du réservoir, on a noté des variations limitées des précipitations annuelles entre les années 60 et les années 90, mais les pluies ont sensiblement diminué au cours des 10 dernières années. Le bassin du fleuve est devenu anormalement humide dans les années 90, mais a été anormalement sec d’autres années. Au cours des 50 dernières années environ, on a observé une diminution du nombre de jours de pluie, de la vitesse moyenne annuelle du vent et de l’humidité relative dans la zone du réservoir et le bassin du Yangzi Jiang, mais moins dans la zone du réservoir que dans le bassin du fleuve.
Lors des 50 dernières années, on a constaté une tendance à la variation des épisodes de sécheresse et des crues correspondant en gros à celle observée dans le cours inférieur et moyen du fleuve. Dans la zone du réservoir, il y a eu une réduction significative de l’incidence annuelle des processus pluvieux consécutifs, des jours consécutifs de pluie et des précipitations totales dues à des processus pluvieux consécutifs, mais une augmentation significative du nombre de jours de sécheresse, d’où une tendance à l’aggravation des épisodes de sécheresse et une tendance incertaine pour les crues. On a observé une augmentation non significative du nombre de jours de chaleur dans l’ensemble du bassin du Yangzi Jiang et une augmentation significative dans la zone du réservoir. Le nombre de jours d’orage et de brouillard a sensiblement diminué tant dans la zone du réservoir que dans le bassin du fleuve.
Au cours des 100 dernières années (1883–2011), on a noté une tendance à l’élévation des températures moyennes annuelles dans le bassin du Yangzi Jiang. Toutefois, il y a eu une tendance au refroidissement dans le cours supérieur du fleuve et la zone du réservoir des Trois-Gorges. On a observé une variationsignificative chaud-froid-chaud tant dans la zone du réservoir que dans le bassin du Yangzi Jiang. Cependant, la tendance au réchauffement de la zone du réservoir s’est notablement réduite dans les années 90 par rapport aux autres régions du pays. On constate, dans la zone du réservoir, une tendance à la variation des épisodes de sécheresses et des crues semblable à celle du bassin du fleuve, mais en corrélation sensible avec le cours supérieur du fleuve.
Principaux facteurs influant sur le climat de la zone du réservoir des Trois-Gorges
La zone du réservoir et le bassin du Yangzi Jiang sont sensibles aux incidences des changements climatiques. Les variations du climat dans les deux zones subissent l’influence non seulement des conditions géographiques locales, mais aussi de grands systèmes climatiques. Le facteur le plus important est la variation de la circulation atmosphérique en Asie. D’autres facteurs de forçage externe tels que la température de la mer en surface et l’enneigement jouent également un rôle significatif. Des études anciennes ont montré qu’il existait une corrélation importante entre les variations interdécennales des grands facteurs climatiques et les variations des précipitations dans le bassin du fleuve.
Après 1987, l’anticyclone subtropical du Pacifique Ouest s’est déplacé significativement vers l’ouest et le sud. Entre le milieu des années 80 et les années 90, l’anticyclone d’Asie du Sud s’est aussi sensiblement renforcé, avec un plus fort enneigement des hauteurs et une humidité anormale en été, surtout dans le cours inférieur et moyen du Yangzi Jiang. Ensuite, à partir des années 90, l’anticyclone d’Asie du Sud s’est anormalement affaibli, d’où un enneigement sensiblement plus faible des hauteurs, qui persiste à ce jour. Dans l’est de la Chine, des bandes pluvieuses ont entamé un déplacement décennal vers le nord, ce qui a notablement réduit les précipitations dans le bassin du fleuve aux alentours de l’an 2000.
En outre, à la fin des années 70, la mousson d’été d’Asie de l’Est a subi un affaiblissement interdécennal sensible. Il s’est ensuivi que la zone du réservoir et le bassin du Yangzi Jiang ont connu un accroissement interdécennal de la pluviosité estivale, bien que le bassin soit devenu anormalement sec après 2000 sous l’influence d’une mousson d’été d’Asie de l’Est nettement renforcée.
La température de la mer en surface, autre facteur important de forçage externe, aurait également une influence sur la sécheresse et les variations des crues, essentiellement en modifiant la localisation et l’intensité de l’anticyclone subtropical du Pacifique Ouest.
Le climat de la zone du réservoir après sa mise en eau
Le niveau de l’eau du réservoir des Trois-Gorges a commencé à passer de 69 à 135 m en juin 2003. Il a atteint 156 m en octobre 2006. En 2008 et 2009, des essais d’un mois à 172 m ont été réalisés. Lorsque l’eau a atteint son plus haut niveau – 175 m –, le 25 octobre 2010, une autre série d’essais a commencé, au cours de laquelle le niveau de l’eau a été maintenu à 175 m en dehors de la saison des crues (octobre–avril), puis à son plus bas niveau, 145 m, avant le début de cette saison (habituellement en juin).
Variations des éléments météorologiques de base
Après la mise en eau (2004–2011), on a observé, dans la plupart des secteurs de la zone du réservoir des Trois-Gorges, une élévation de la température par rapport à la période précédant l’opération (1996–2003), avec une température annuelle moyenne de 17,9 à 18,9 °C, soit une élévation de 0,2 °C. La hausse de température la plus significative s’est produite au centre de la zone du réservoir, ou à Qianjiang (+0,47 °C), au sud de cette zone, suivie de Laifeng (+0,39 °C). Toutefois, l’élévation de la température n’a pas dépassé la limite statistique de fiabilité, égale à 95 %. Plus précisément, on a observé une élévation moyenne de la température de 0,3 à 1,1 °C pendant les mois d’hiver et de printemps, et de 0,1 à 0,4 °C pendant les mois d’été. On a signalé, dans la zone du réservoir, de vastes fluctuations interannuelles des températures maximales et minimales, bien que celles-ci aient connu une tendance à la hausse de 0,3 et 0,6 °C respectivement.
L’élévation de la température a été plus faible sur les rives du réservoir que sur d’autres sites de la zone du réservoir. Il apparaît que les sites situés à proximité du barrage des Trois- Gorges connaissent une tendance au refroidissement. Une comparaison entre les sites proches et éloignés de la zone du réservoir montre qu’à la suite de la mise en eau, les sites voisins de cette zone ont subi des variations de température en raison de l’expansion de la surface de l’eau, ainsi qu’un réchauffement en hiver et un léger refroidissement en été.
Une analyse des données satellitaires produites par les instruments MODIS indique que la température de surface a connu une tendance à la baisse depuis 2001 à proximité de la zone du réservoir, et en particulier de la zone du barrage et des cours supérieur et moyen du Yangzi Jiang. Si l’on tient compte de la tendance à l’élévation de la température dans la zone du réservoir depuis 50 ans, cela correspond à la tendance aux variations de température dans le sud-ouest de la Chine et le bassin du fleuve. On peut en conclure que la mise en eau du réservoir n’a pas eu d’incidences significatives sur les variations de température dans la zone de celui-ci.
Après la mise en eau, la plupart des secteurs de la zone du réservoir ont connu une diminution à divers degrés des précipitations annuelles, située généralement entre 3 et 4 %. Le secteur oriental de cette zone a connu une baisse significative des précipitations, bien qu’on n’ait noté aucun changement manifeste de la répartition des précipitations dans l’ensemble de la zone. Une analyse des données satellitaires issues de la mission TRMM indique que le secteur sud des monts Qinling et les secteurs situés à proximité du barrage ont connu une augmentation sensible des précipitations, alors que le secteur situé en aval et le sud-est de la zone du réservoir ont connu une baisse des précipitations (p. 51). L’analyse d’un vaste secteur indique que la zone du réservoir se trouve à la limite de deux zones méridionales, l’une relativement humide et l’autre relativement sèche. Dans ce contexte, les variations des précipitations dans la zone du réservoir portent la marque régionale d’une évolution du climat sur une zone plus vaste.
Après la mise en eau, on a observé, dans la zone du réservoir, une humidité relative en moyenne annuelle située entre 74 et 78 %, avec une variabilité interannuelle limitée, soit une baisse de 2,4 %. Cette baisse a été de 1 à 3 % en été et de moins de 1 % en hiver. L’humidité absolue a légèrement augmenté. On a noté dans cette zone une tendance à la diminution de la vitesse moyenne annuelle du vent se situant entre 0,4 et 2,1 m/s. La vitesse du vent mesurée sur des sites proches ou distants de la zone en question a subi des variations limitées, ce qui montre que le réservoir a eu peu d’effets.
Évolution de l’occurrence de grands phénomènes climatiques
Après la mise en eau, on a observé, dans la zone du réservoir,une augmentation de 32 % des journées chaudes et une diminution de 21 % des journées froides, les deux valeurs ayant dépassé la limite statistique de fiabilité, égale à 95 %. Toutefois, le nombre annuel de journées de sécheresse enregistré a légèrement baissé, bien qu’il ait légèrement augmenté vers la fin de l’été. Le nombre de jours de tempêtes de pluie a également diminué, mais ces pluies ont augmenté d’intensité. Le nombre de jours consécutifs de pluie et de foudre a eu tendance à baisser. L’augmentation du nombre de jours de brume a commencé à attirer l’attention.
Modélisation numérique des effets sur le climat
La modélisation du climat régional indique que le réservoir a certains effets sur le climat des zones avoisinantes, mais pas au-delà d’un rayon de 20 km. Le réservoir réduit notablement la température de l’air au-dessus de la surface de l’eau, de 1 °C en hiver et de 1,5 °C en été, mais seulement de 0,1 °C au-dessus des terres proches de l’eau. L’effet de refroidissement par évaporation fait descendre l’air, d’où une raréfaction des précipitations. Cependant, la diminution des précipitations est faible en hiver – 1 à 2 % dans un rayon de 10 km –, et plus élevée en été – 10 %. Ces 10 % diminuent, atteignant 3 % dans un rayon de 10 km et 1 % dans un rayon de 20 km.
Les résultats de la modélisation numérique du climat indiquent que le réservoir peut influer sur les variations de la température, de l’humidité et du vent à l’échelle locale – dans un rayon de 10 km –, mais on ne sait pas jusqu’à quel point. Le fait de savoir si les incidences peuvent être régionales (dans un rayon de 100 km) reste sujet à controverse.
Causes possibles des phénomènes extrêmes
Le milieu, les conditions climatiques particulières et les activités humaines dans la zone du réservoir influent également sur le temps. Ces dernières années, on a noté dans cette zone une diminution du nombre de jours de brouillard dus au réchauffement climatique, mais malheureusement, des activités humaines en accroissement constant aggravent le problème, d’où une augmentation du nombre de jours de brume. Les phénomènes climatiques extrêmes observés dans la région sont étroitement liés à l’évolution de la circulationatmosphérique en Asie de l’Est, des glaces de mer de l’Arctique et de la température de surface des mers tropicales ainsi qu’à l’anomalie thermique du Qinghai et du plateau tibétain.
Les principales sécheresses et inondations qui se sont produites sont dues principalement à des variations anormales de facteurs climatiques à grande échelle qui se produisent dans tout le pays. On a observé toute une série de tels phénomènes en Chine: fortes tempêtes de pluies et inondations à Chongqing l’été 2007, basses températures ayant provoqué des catastrophes dans la sud du pays début 2008, et journées consécutives exceptionnelles de pluie en amont de la zone du réservoir à l’automne 2008, avec une probabilité de 1 sur 50 ans.
Les longs épisodes de sécheresse qui se sont produits dans le cours inférieur et moyen du Yangzi Jiang au printemps 2011 et le passage soudain de la sécheresse à des inondations pendant l’été sont dus à une configuration anormale de la température de surface de la partie tropicale du Pacifique et de l’océan Indien, à l’enneigement du Qinghai et du plateau tibétain et à la circulation atmosphérique d’Eurasie.
Prévision de l’évolution du climat
Une analyse poussée des futures incidences possibles de l’évolution du climat sur le projet indique:
• Qu’une augmentation de la variabilité des précipitations annuelles dans la zone du réservoir pourrait provoquer une fluctuation de l’écoulement dans le cours supérieur du Yangzi Jiang, d’où des variations plus importantes du niveau de l’eau dans le réservoir, ce qui accroîtrait l’instabilité et nuirait à la sécurité de l’exploitation du barrage;
• Qu’un accroissement de la fréquence et de l’intensité des phénomènes climatiques extrêmes pourrait entraîner des inondations exceptionnelles, ce qui compliquerait le travail de maîtrise des crues;
• Qu’une augmentation de la variabilité interannuelle des précipitations pourrait conduire à une multiplication des épisodes de sécheresse, surtout lors de la saison sèche, ce qui nuirait au remplissage du réservoir des Trois-Gorges et, partant, à la production d’électricité, à la navigation et au milieu aqueux;
• Qu’une élévation de la température risquerait d’accroître l’eutrophisation des plans d’eau, d’où une augmentation de la vulnérabilité des écosystèmes naturels de la zone du réservoir.
Pour réduire toute incidence négative que pourrait avoir l’évolution du climat, on va mettre en place et améliorer constamment au niveau microstratégique un système de gestion de l’adaptation en vue de garantir la sécurité de l’exploitation du réservoir. Au niveau macrostratégique, les autorités nationales et locales vont soutenir une planification et une élaboration de politiques visant l’adaptation. Ainsi, l’adaptation au changement climatique et la gestion des risques de catastrophes seront intégrées dans la planification de l’essor de la zone du réservoir, ce qui permettra un développement socio-économique durable. Les mesures précises à adopter pourraient inclure:
• L’étude et la détermination des seuils au-delà desquels des catastrophes météorologiques risquent de se produire dans la zone du réservoir;
• L’amélioration du réseau d’observation du temps et la mise en place d’une infrastructure des transports dans la localité;
• Le développement des activités de prévention de la pollution et de lutte contre celle-ci dans la zone du reservoir;
• L’optimisation de la programmation du projet des Trois-Gorges et le renforcement de la coordination avec les projets de protection des eaux du cours supérieur du Yangzi Jiang;
• Le renforcement de l’élaboration de techniques novatrices de prévision hydrologique susceptibles de s’appliquer à diverses périodes de prévision;
• L’optimisation du plan de résistance aux sécheresses du projet;
• L’adoption de mesures positives d’adaptation de l’industrie;
• Le développement des activités de protection écologique de l’environnement dans la zone du réservoir.
La mise en place de services climatologiques
L’étude du climat de la zone du réservoir des Trois-Gorges par l’Administration météorologique chinoise a permi de mieux cerner les causes des phénomènes extrêmes observés depuis sa mise en eau et de conclure que les effets du projet sont minimaux dans un rayon de 10 km. Une analyse plus poussée des incidences à venir de l’évolution du climat a révélé que cette évolution pouvait comporter des risques et/ou des avantages pour cette zone. Un service climatologique destiné au projet de contrôle des eaux des Trois-Gorges, fondé sur l’étude météorologique chinoise et sur le système de gestion de l’adaptation, va être créé dans le cadre national des services climatologiques chinois en vue de faciliter la prise de décisions pour atténuer les risques et obtenir un maximum d’avantages.
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1 Administration météorologique chinoise
2 Centre climatologique national, Administration météorologique chinoise, Centre climatologique de Beijing
3 Commission des ressources en eau de Changjiang, Ministère des ressources en eau, Chine
4 Service météorologique de la province de Hubei, Administration météorologique chinoise
5 Institut de physique de l’atmosphère, Académie chinoise des sciences
6 Centre national de météorologie satellitaire, Administration météorologique chinoise