L’eau et le climat: problèmes, exemples et potentiel dans le contexte de la prévision hydrologique

par Ann Calver*

Introduction

L’interaction entre l’information et les analyses hydrologiques et climatologiques offre un moyen, qui arrive maintenant à maturité, d’évaluer les régimes d’eau terrestre attendus. Le présent article traite des aspects hydrologiques de ce couplage eau-climat. Sont examinés ici les principaux secteurs d’échange d’informations entre les deux domaines qui renforcent les capacités de tous deux. Sont examinées ensuite les capacités qu’offrent les analyses hydrologiques dans l’étude des incidences des conditions climatiques, avec une description de quelques exemples spécifiques dans les contextes des crues et des ressources hydrologiques pour illustrer à la fois les potentialités et les difficultés associées à ces analyses. La dernière section de l’article porte sur les défis futurs à relever dans ce domaine de la prévision dans la phase terrestre du cycle de l’eau.

L’utilisation des analyses et de la modélisation hydrologiques pour étudier les incidences du climat ne constitue aucunement un nouveau domaine d’investigation, tout comme n’est pas nouveau le besoin d’échange de données entre les sciences atmosphériques et les sciences de la terre. En fait, il y a actuellement un élan impérieux dans ces activités, à la suite de l’amélioration perçue dans les progrès techniques des outils prédictifs et, dans de nombreuses régions du monde, d’une prise de conscience et d’une préoccupation plus fortes des possibles changements dus au climat dans les régimes hydrologiques et la disponibilité en eau. Les aspects étudiés ici sont importants non seulement à la lumière de tous changements anthropiques du système climatique, mais pour la gestion de l’eau terrestre dans les conditions omniprésentes de variabilité naturelle du système climatique.

La question de l’incidence du climat sur le domaine hydrologique est un sujet qui suscite généralement des préoccupations à grande échelle, fait l’objet d’investigations et donne lieu à la publication aussi bien d’informations de portée mondiale et de renseignements généraux que de nombreux articles universitaires traitant de points précis de recherche. Des exemples utiles de recherches à grande échelle, qui ne sont aucunement les uniques sources, comprennent Bates et al. (2008), Dialogue sur l’eau et le climat (2003), Commission européenne (2005), et OMM (2009).

Dans le présent article, on admet que dans l’étude du climat (par opposition à la météorologie) la base de temps est supérieure à l’échelle saisonnière, et l’accent est mis sur des périodes de plusieurs années et plusieurs décennies: il est bien sûr entendu que les liens entre les domaines de l’eau atmosphérique et de l’eau terrestre renforcent également les prévisions à brève échéance, bien qu’ils soient utilisés de manière quelque peu différente. Le terme hydrologie est utilisé dans le sens où il couvre la phase terrestre du cycle de l’eau (naturelle et gérée): l’interaction entre l’environnement marin et le système climatique sort du cadre de l’article, tout comme les questions de qualité de l’eau, par opposition à la quantité d’eau. Nous cherchons ici à analyser la nature et la direction de certaines avancées techniques, ainsi que leur potentiel et leurs inconvénients et à examiner quelques applications d’exemple sur des aspects majeurs, en y ajoutant des observations sur des points clefs de recherche pour aborder la fourniture de l’information appropriée.

Les flux d’information entre les domaines climatique et hydrologique

innondation Dans cette section, nous donnons un bref aperçu des principaux aspects de l’information dont disposent les climatologues et qui seraient utiles au praticien et chercheur hydrologue, ainsi que des informations que les hydrologues peuvent utilement fournir afin de renforcer la science du climat. Il est intéressant de noter que les données que les hydrologues communiquent aux climatologues sont utilisées principalement pour la capacité de modélisation du climat, alors que le flux d’information qui va des climatologues vers les hydrologues, tout en renforçant l’hydrologie prédictive, joue aussi un rôle plus direct dans la prise de décisions de politiques et de gestion, donnant une idée de la possibilité, dans la phase terrestre du cycle hydrologique, de prendre des mesures de réduction du risque.

Les aspects clefs de l’information sur l’eau qui sont utiles aux spécialistes du climat sont la configuration topographique de la région à l’étude, y compris celle des principales nappes d’eau, le caractère des classes de sol et d’aquifère et leurs distributions et l’utilisation et la gestion des sols, aussi bien urbaines que rurales. Les aspects plus hautement dynamiques sont les niveaux des cours d’eau et nappes et la teneur en eau du sol et de l’aquifère, ainsi que les températures à la surface et l’état de croissance de la végétation. Il faut rendre l’échelle de fourniture d’information compatible avec la résolution opérationnelle des modèles de la circulation générale (de l’atmosphère générale) (GCM), qui est généralement de 150-300 km et avec les modèles climatiques régionaux (RCM) (aux alentours de 25-50 km). La sauvegarde et l’enregistrement des données sont importants, ainsi que les transformations d’échelle. On se tourne de plus en plus vers les données de télédétection pour obtenir une bonne couverture spatiale, quoique parfois avec des variables utiles plutôt qu’idéalement choisies.

La figure 1 représente l’interface atmosphère/surface continentale du modèle unifié du bureau météorologique du Royaume-Uni (MetUM) (voir, par exemple, Cullen, 1993; Essery et al., 2003) dans lequel sont soulignés les liens et rétroactions à travers la limite atmosphère/terre. Le modèle MetUM a été conçu pour obtenir des configurations à utiliser dans les prévisions météorologiques et les prédictions du climat: DePreSys, par exemple, traite des prévisions décennales, PRECIS sert de modèle climatique régional et HadGEM sert de modèle climatique mondial donnant des prévisions à une échéance allant jusqu’à un siècle. Des formulations MetUM sont utilisées dans nombre de pays outre le Royaume-Uni, notamment en Australie, en Inde, en République de Corée, en Nouvelle-Zélande, en Norvège et en Afrique du Sud. Il importe de noter qu’alors qu’un certain volume de modélisation hydrologique est effectué dans des systèmes couplés à des modèles atmosphériques, un plus grand volume est sans doute effectué en mode non couplé, sur le facteur atmosphère.

		Figure 1 — Représentation schématique de l’interface atmosphère/surface continentale du modèle unifié du bureau météorologique du Royaume-Uni. M1 … M4 humidité du sol dans chacune de quatre couches de sol; Ts1 … Ts4 température du sol dans ces couches; rs résistance stomatique ou de surface; ra résistance atmosphérique; T* température à la surface; Ta température atmosphérique; et qa humidité spécifique de l’atmosphère (diagramme reproduit avec la permission du bureau Met du Royaume-Uni).

Les principales données de sortie des modèles climatiques qui sont utiles aux hydrologues sont les champs de précipitations et de température à une gamme d’échelles temporelles et spatiales. Avec, souvent, une transformation poussée à des échelles plus fines, ces informations, combinées à d’autres données régionales et/ou de bassin versant, facilitent les analyses statistiques et/ou à base physique du système hydrologique. La disponibilité de relevés hydrologiques passés permet de tester des méthodes pour en évaluer les performances avant de les utiliser en mode prédictif avec des facteurs climatiques futurs. Même si on s’inquiète parfois que les conditions de l’avenir risquent d’être en dehors de conditions testées par le passé, les essais, avec les relevés, sont une sage démarche, s’ils sont possibles.

De bonnes prédictions des précipitations dans l’espace et dans le temps sont de toute évidence un besoin essentiel, comme le sont également les champs de température et de vent pour déterminer les conditions de neige et de glace et l’évaporation. Pour certains risques, notamment les inondations, il est indispensable de disposer de données fiables sur les extrêmes de précipitations, y compris de courtes durées: c’est le cas pour la quantification de la fréquence à long terme ainsi que pour les données en temps (presque) réel, en ce sens que les intensités à court terme peuvent revêtir une importance hydrologique cruciale. La valeur et la direction de toute tendance climatique sont de précieux indicateurs, même lorsque des prévisions numériques spécifiques ne sont pas possibles: elles sont particulièrement utiles si la cause de la tendance est correctement identifiable. L’incertitude scientifique qui entoure les projections climatiques est en cours de quantification: il est important pour le praticien d’avoir une expression de la fiabilité des projections climatiques. Pour faire de bonnes projections hydrologiques il faut manifestement d’autres données en plus des données climatiques, plus particulièrement d’autres informations sur l’environnement et des données des sciences sociales et économiques, y compris des possibilités d’adaptation. Cette nécessité ouvre la voie, à son tour, à l’exploration, non seulement de la quantité d’eau, examinée ici, mais également de la qualité de l’eau, de la qualité de l’environnement et des questions alimentaires et sanitaires.

Analyses hydrologiques des effets du climat

L’analyse hydrologique englobe de nombreux types d’approches, du fait de la diversité des processus et de la grande variabilité spatiale et temporelle, de l’éventail de niveaux de données disponibles et de la diversité des besoins qui sous-tendent cette analyse. Le domaine hydrologique est un système à multiples variables dans lequel il est difficile de démêler les effets séparés du climat et d’autres facteurs qui ont une incidence sur le régime hydrologique terrestre. Alors que les processus atmosphérique et de surface de la terre sont, à des degrés divers, couplés dans la modélisation du climat global et régional, le détail des régimes hydrologiques est fréquemment aussi bien servi, et dans certains cas mieux, par des modèles essentiellement hydrologiques régis par des séries temporelles de données climatiques, en particulier les précipitations et la température. Ces derniers modèles ont, dans de nombreux cas, atteint un degré de maturité dont on peut tirer parti en termes, par exemple, de formulations de détails subrégionaux et structuraux des bassins versants, de transferts d’eau latéraux et de génération de crue à réaction rapide avec représentation en annexe des niveaux d’inondation. L’idée, essentiellement, est que, pour étudier les aspects de la réaction hydrologique aux facteurs du climat, il y a de nombreuses méthodes qui ne sont pas nécessairement couplées intimement avec des systèmes de modèle climatique: il existe une vaste gamme de modèles génériques qui sont disponibles et certains modèles sont encapsulés dans des progiciels, avec divers niveaux de code d’accès. Les modèles vont de formulations simples, pauvres en paramètres, à des systèmes eau de surface et eaux souterraines pleinement couplés d’équations différentielles partielles résolues par des schémas numériques et offrant une variabilité spatiale en trois dimensions. Alors que les formulations plus détaillées offrent manifestement davantage de variables hydrologiques et plus de définition spatiale, il faut noter que des représentations complexes ne sont pas toujours les plus appropriées, en particulier lorsque les données sont rares. Les analyses statistiques de données hydrologiques s’inscrivent en complément de ces approches de modélisation. Les futurs scénarios hydrologiques sont fréquemment évalués par l’examen des distributions de la fréquence attendue se rapportant à des périodes particulières ainsi que de séries de temps transitoires.

Beaucoup de travaux sont en cours dans l’exploration des effets de la variabilité et des changements du climat sur des aspects de l’environnement hydrologique et il n’est pas évident de choisir quels exemples spécifiques il faut analyser. Tout en reconnaissant que les avis peuvent diverger quant aux plus pertinents, quelques observations sont offertes ci-dessous sur une sélection de travaux portant sur le déficit hydrique et l’excédent d’eau; ils servent à démontrer les points d’intérêt et points pertinents au-delà de l’application individuelle en termes de capacités et d’insuffisances génériques.

Risque de crue à grande échelle

Une étude des risques de crue au Royaume-Uni a été réalisée en 2002-2004 par un groupe de scientifiques travaillant avec l’équipe «Foresight» (Prévoyance) de ce qui était alors le Ministère du commerce et de l’industrie. Ils ont étudié plus précisément les conditions susceptibles de survenir dans les prévisions climatiques pour la période 2030-2100 afin d’étayer l’élaboration des politiques. Les «scénarios d’avenir» socio-économiques transgouvernementaux (Department of Trade and Industry, 2002) représentés dans la figure 2 ont été retenus pour représenter un ensemble inclusif de possibilités de développement. Ils ont un assez bon degré d’applicabilité générique dans des régions plus vastes (quoique le «développement conventionnel» soit sans doute moins transférable), couvrant le niveau de gouvernance et la gamme des aspirations/valeurs sociales.

		Figure 2 — Scénarios de futurs socio-économiques, avec le système de gouvernance représenté sur l’axe vertical et les valeurs sociales indiquées sur l’axe horizontal (reproduction autorisée d’une figure du rapport Floods Foresight du Royaume-Uni (Evans et al., 2004)).

Chacun de ces scénarios socio-économiques était lié à un scénario climatique probable (Hulme et al., 2002), en termes de scénarios mondiaux d’émissions de gaz à effet de serre jugés compatibles avec les caractéristiques de développement. L’échelle estimative des effets des facteurs climatiques ainsi que les autres influences sur le risque de crue implicites dans les scénarios de développement (comme la réglementation environnementale, le changement du niveau de la mer, l’urbanisation, le développement des infrastructures, etc.) ont été évaluées par des groupes d’experts. Les résultats ont alors été intégrés dans une version modifiée (Hall et al., 2003) d’un système logiciel existant pour déterminer, par des procédures hydrologiques et hydrauliques quantitatives mais assez générales dans leur approche, l’ampleur spatiale attendue de crue fluviale (événement de probabilité 1/100 ans) et côtière (événement de probabilité 1/200 ans) et les implications de coûts associées en termes sociaux et d’infrastructures. On trouve de nombreux détails sur ces méthodes dans Evans et al. (2004). La figure 3 montre quelques résultats de cette procédure sous forme de dommages annuels moyens dus aux crues pour les années 80 dans les quatre scénarios combinés climatiques et socio-économiques. D’autres explorations numériques ont introduit des mesures d’atténuation pour évaluer l’effet des actions visant à réduire le risque de crue.

Figure 3 — Changement des coûts annuels moyens des dommages causés par des crues (en livres sterling par maille de 10 km par 10 km) en Angleterre et au Pays de Galles d’ici les années 80, estimé par le projet Floods Foresight du Royaume-Uni dans les quatre scénarios de la figure 2 (reproduction autorisée d’une figure du rapport Floods Foresight du Royaume-Uni (Evans et al., 2004)).

Ce projet de prévoyance des crues a sans nul doute été déterminant pour rehausser au Royaume-Uni le profil de l’échelle possible des impacts climatiques et a suscité un intérêt par exemple en Chine, en Inde, au Japon, aux Pays-Bas et aux États-Unis d’Amérique. Il s’agit manifestement d’une démarche assez générale, qui a les avantages et les inconvénients inhérents à une telle procédure. Les inconvénients s’articulent autour de la nécessité inévitable de procéder à des approximations, qui devrait être reconnue par les scientifiques, mais le degré auquel cette nécessité apparaît dans les résumés de résultats est discutable. Citons par exemple la détermination par les groupes d’experts de classements et de multiplicateurs (ce qui, tout en étant probablement la meilleure approche que l’on puisse adopter, ne donne peut-être pas de résultats répétables), l’utilisation des prévisions du climat mondial avec des scénarios de développement local, et l’estimation des principales plutôt que de toutes les sources de crue. Les avantages consistent en l’élaboration de bonnes estimations dans un large éventail de disciplines, y compris la climatologie et l’hydrologie, pour explorer le risque futur de crue et les options de gestion.

La modélisation des incertitudes dans les probabilités de crue

Par contraste avec le type ci-dessus d’approche assez générale du risque de crue dans un climat changé, le prochain exemple étudié ici est une approche de modélisation détaillée du risque de crue fluviale, par laquelle on tente, en particulier, de quantifier les erreurs associées aux aspects de l’évaluation. Lorsqu’on utilise les précipitations prévues issues d’un modèle climatique comme entrées dans des systèmes de modélisation hydrologique pour prédire les régimes de débit des rivières, l’incertitude enregistre des résultats d’un éventail de sources. Celles-ci peuvent inclure la structure du GCM utilisé, les scénarios d’émissions, la structure du RCM, la réduction d’échelle des données climatiques pour alimenter des modèles d’écoulement et la structure des modèles hydrologiques. La figure 4 donne un exemple de l’importance relative de ces sources d’incertitude pour une étude rapportée par Kay et al. (2009). La forme sous-jacente de la figure est fondée sur une courbe de fréquence de crue, rapportant ici le changement de l’ampleur du débit de pointe de crue à sa période de retour moyenne. Le changement concerne les flux projetés 2071-2100 par comparaison avec les événements de référence observés (1985-2001) causés par une gamme de facteurs.

		Figure 4 — Sources d’incertitude, représentées par des couleurs différentes, dans les relations magnitude/fréquence des crues à partir de diverses sources. Les changements concernent la différence entre la base 1985-2001 et 2071-2100; les résultats sont indiqués pour le bassin hydrologique de 86 km2 de la rivière Duddon au nord-ouest de l’Angleterre (crue annuelle moyenne 120 m3/s). Les courbes de la «variabilité naturelle actuelle» indiquent les limites moyennes et supérieures et inférieures à 90 % (obtenues par réétalonnage) (d’après Kay et al., 2009).

Cinq GCM ont été utilisés (HadCM3, CSIRO-Mk2, CGCM2, ECHAM4 et CCSR), ainsi que huit RCM et deux modèles de bassins versants, un modèle conceptuel comportant peu de paramètres et un modèle d’écoulement et d’acheminement basé sur une grille, les combinaisons précises de modèles étant détaillées dans Kay et al. (op. cit.). La figure concerne un bassin versant de cours d’eau particulier au Royaume-Uni: des résultats sont aussi disponibles pour plusieurs autres bassins versants du Royaume-Uni, avec des physionomies différentes. Il faut être conscient d’une importante donnée de départ mesurée: il s’agit de l’ampleur de la variation de la courbe de fréquence de crue que l’on doit attendre de la variabilité «naturelle» du climat, sans considération d’aucune pression climatique anthropique. On se rapproche de la variabilité «actuelle» dans les présents travaux par rééchantillonnage mensuel répété des données de référence: la question de savoir s’il s’agit là d’une vraie image de l’ampleur de la variabilité du climat autre que résultant des émissions est non résolue.

Une conclusion de l’étude donne à penser que l’incertitude provenant des GCM est la plus grande des sources d’incertitude qui ont été testées. Le résultat de GCM le plus aberrant (voir figure 4) est le modèle CCSR qui est relativement extrême en termes des précipitations d’hiver qu’il prédit pour le Royaume-Uni. Les limitations s’appliquant même à une investigation très détaillée sont examinées dans l’étude.

L’approche utilisée dans cet exemple, consistant à prendre des données RCM dont l’échelle a été réduite pour alimenter des modèles de bassin versant hydrologique et déduire des séries de temps de passage à partir desquelles des métriques de crues futures peuvent être établies, est une approche que le Gouvernement britannique a adoptée comme base de ses directives sur les facteurs dont il faut tenir compte dans la conception des plans de gestion des crues à la lumière de la variabilité du climat (Department for Environment, Food and Rural Affairs, 2006; Department of Communities and Local Government, 2006). Les avis sont actualisés à mesure que les scénarios climatiques évoluent.

Les travaux de la figure 4 s’inscrivent dans une suite de recherches dont le but est d’offrir une mesure de confiance articulée autour des meilleures estimations des impacts des crues à partir des facteurs climatiques. D’une manière qui ressemble quelque peu à la présentation des résultats GCM en termes de convergence des signaux de changement entre divers résultats de modèles, Bell et al. (2009), par exemple, ont étudié la question de savoir si différents résultats d’ampleur-fréquence des crues sous diverses projections climatiques pour des régions du Royaume-Uni montrent ou non une convergence en termes du signal de la direction du changement du débit de pointe de crue pour une gamme d’intervalles de récurrence. Il s’agit là d’un net progrès dans la définition de la robustesse des projections hydrologiques et un pas vers l’indication de résultats probabilistes à partir d’ensembles (partiels). Même dans un pays comme le Royaume-Uni, relativement petit, mais plutôt riche en données, le modèle, même de la direction du changement dans (disons) une crue ayant un intervalle de récurrence de 50 ans, est perçu comme étant complexe et accompagné de marges d’erreur considérables. Ces approches sont à un stade exploratoire intéressant de recherche plutôt qu’à un stade déjà mûr au niveau de l’application pratique. L’évaluation d’approches relativement complètes comme celles-ci de l’impact hydrologique dû au climat souligne le vaste éventail de composantes qui peuvent être prises en compte, la variabilité ainsi produite et le jugement averti qu’il faut exercer dans l’utilisation de ces informations pour l’élaboration des politiques et la gestion en matière de risques de crue.

Demande et ressources en eau

Le dernier exemple dans cette section passe de l’étude des effets du climat sur les crues à une étude des incidences sur les ressources en eau et analyse à nouveau l’étude d’un exemple à la lumière des leçons plus générales qui peuvent être tirées à propos des avantages et des inconvénients de techniques particulières. La figure 5 montre une analyse de la disponibilité en eau dans un scénario de changement du climat et de la demande en Afrique orientale et australe, couvrant une région de quelque 12,8 millions de km2 avec une population de plus de 300 millions. Une approche uniforme et réaliste appliquée sur 20 pays a été recherchée afin de couvrir les variations spatiales et temporelles de la disponibilité et des demandes en eau, sous l’impulsion du Programme des Nations Unies pour l’environnement et de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture.

Figure 5 — Différences estimatives de la disponibilité combinée en eau de surface et en eaux souterraines (GW) entre 1961-1990 et 2050 selon une projection de changement de climat accompagnée par une forte demande en eau: le stress hydrique est indiqué par des valeurs négatives (d’après Meigh et al., 1998).

Cette méthode (Meigh et al., 1999) s’articule essentiellement autour d’une estimation des flux d’eau de surface, du rendement des eaux souterraines et de la demande en eau sur une grille graduée latitude-longitude au pas de 0,5 degré, à l’aide d’estimations numériques et de modèles conceptuels imbriqués, dont les paramètres sont tirés de données disponibles à grande échelle, comme la couverture de la surface terrestre, le type de sol, le type d’aquifère, les distributions de la population et du bétail. Du remplissage de données et certains systèmes de sous-modèles ont été incorporés et des composantes de modèles hydrologiques ont été testées sur des données de 1961 à 1990. Des projections climatiques jusqu’à 2050 (Hulme, 1996) et des scénarios de demande en eau ont été examinés pour des populations urbaines et rurales et pour des aménagements agricoles et industriels. Les détails des résultats sont donnés dans Meigh et al (op. cit.). Il en ressort qu’en somme l’augmentation des populations et la tendance à l’amélioration des conditions de vie semblent indiquer la probabilité d’augmentations substantielles des proportions de pays touchés par la rareté de l’eau; dans l’exemple de l’étude, le Soudan, l’Érythrée et le Mozambique sont particulièrement exposés aux risques dus aux changements de la disponibilité en eau, et il est prévu que des parties de l’Afrique du Sud et des régions autour du Lac Victoria connaîtront une aggravation de problèmes existants.

Ce modèle semi-distribué de modélisation des ressources en eau avec améliorations subséquentes est utilisé en Afrique de l’Ouest, dans le Bassin de la mer Caspienne, la région himalayenne du bassin du Gange et du Brahmapoutre et le continent sud-américain. Les avantages de ce type d’approche résident dans sa conception pour une application spatialement distribuée à la lumière de conditions de grave pénurie de données et dans l’utilisation de variables de substitution efficaces pour étudier la question. On peut considérer qu’il est plus judicieux d’utiliser de telles méthodes pour explorer les tendances et la planification aux échelles régionales plutôt que pour estimer les éléments spécifiques des demandes locales.

La dernière section du présent article est un bref exposé des défis à relever au-delà des connaissances et informations incontestables que des études comme les exemples décrits dans cette grande section ont déjà apportées aux hydrologues et aux autres spécialistes.

Défis à relever

Nous avons dit dans l’introduction que la planification et la gestion efficaces du domaine hydrologique sont impératives que le climat varie naturellement et/ou anthropiquement. Une grande partie des recherches récentes ont été axées sur des changements futurs possibles de la température et des précipitations dans le cadre d’une modification anthropique du climat mais, dans de nombreuses régions du monde, le climat actuel pose d’importants problèmes de gestion de l’eau en termes de déficit et/ou d’excédent d’eau, en particulier là où la variabilité naturelle est grande. Il a été avancé que, dans de nombreuses régions, des questions ayant trait essentiellement à la variabilité du climat prendront peut-être le dessus sur les questions de changement du climat pendant une période considérable. En termes de changements anthropiques du climat, il est important de noter que, dans environ un tiers de notre planète (Bates et al., 2008), la direction attendue du changement des précipitations 2090-2099 par comparaison avec celle de 1980-1990 est, selon le scénario d’émissions SRES A1B (où il y aura une croissance économique rapide, une convergence entre les régions et des sources d’énergie équilibrées), indéterminée à partir des projections multi-GCM.

Cela étant, cette dernière section examine brièvement les défis de la recherche pour l’avenir. Il serait profitable de quantifier la variabilité naturelle du climat, base sur laquelle opèrent les effets provoqués par les activités humaines. En général, il serait bon de savoir où survient la plus grande sensibilité dans les prédictions. Il est également utile de quantifier, comme beaucoup de travaux le font de plus en plus, les incertitudes attribuables à diverses sources dans les projections des futurs climatique et hydrologique. Autre aspect important: il serait bon, bien que cela soit sans aucun doute une difficulté, de distinguer, dans la réponse hydrologique comportant tant de variables, les effets distincts sur les régimes hydrologiques de facteurs au-delà du facteur climat, et en particulier de l’utilisation du sol et des pratiques et régimes de gestion de l’eau de surface et des eaux souterraines, notamment parce que de nombreuses mesures d’adaptation sont le plus facilement réalisées par ces voies.

Afin d’atteindre certaines des aspirations ci-dessus, les méthodes de transfert de l’information climatique et hydrologique entre les échelles spatiale et temporelle, bien qu’elles fassent l’objet de recherches actives en termes à la fois de procédures statistiques et à base physique (voir, par exemple, Fowler et al., 2007), restent un domaine où il y a des possibilités d’amélioration afin de capter les effets des processus physiques, aussi bien atmosphériques que terrestres. Il a cependant été remarqué que, par exemple, même une bonne réduction d’échelle d’un modèle à grande échelle qui est lui-même imprécis et/ou inexact aboutira à des données plus finement discrétisées dont la qualité et l’intérêt sont douteux. Il reste qu’il faut absolument, en particulier pour la quantification du risque de crue, une estimation plus fiable des précipitations extrêmes, en particulier en cas de discrétisation fine en temps.

Les données de sortie des modèles climatiques remises aux hydrologues et, en fait, les données de sortie hydrologiques remises aux utilisateurs, sont fournies sous forme d’ensembles et devraient être accompagnées d’une mesure quelconque de fiabilité. Les recherches peuvent être aussi utilement dirigées dans une plus grande mesure vers une cohérence spatiale dans les estimations du changement du régime hydrologique, par opposition à des panoplies d’estimations aux points de grille (largement indépendantes) tracées dans un sens spatial. Cela est intéressant pour étudier des mesures d’adaptation et, comme pour d’autres aspects de la recherche, devrait couvrir les procédures pour les zones de faible aussi bien que de haute disponibilité de données.

La multiplicité des variables du système hydrologique a été mentionnée ci-dessus. Il serait bon d’inclure dans les méthodes et modèles hydrologiques une représentation judicieusement dynamique du domaine en termes de caractéristiques (au-delà de la teneur en eau et des flux d’eau), qui puisse répondre aux changements du climat y compris l’utilisation du sol, les pratiques de gestion de l’eau et les caractéristiques de développement socio-économique et de l’infrastructure. Cette incorporation de degrés de rétroaction sous conditions de changements climatiques ouvre la voie à l’évaluation plus réaliste des options d’adaptation. Des expressions facilement compréhensibles du risque devraient accompagner ces explorations de scénarios hydrologiques transitoires.

Dans la perspective de la politique et de la gestion de l’eau, les futurs climatologiques et hydrologiques devraient être accompagnés d’estimations de fiabilité et/ou de conseils à l’intention des dirigeants prenant en compte les marges d’incertitude. Il peut aussi être profitable d’aborder le problème en considérant quelles sont les politiques et mesures hydrologiques qui, étant donné les conditions économiques et politiques, pourraient être facilement mise en œuvre pour faire face aux besoins actuels, tout en protégeant la gestion de l’eau pour l’avenir. Wilby (2008), par exemple, préconise des solutions de «faible regret» gardant ouvertes des options futures d’adaptation. Des scénarios climatiques et les scénarios hydrologiques dérivés peuvent servir de cadre pour mesurer l’impact des interventions proposées au lieu d’être considérés comme des déterminants dès l’origine des mesures.

Ces types de recherches et de mesures bénéficient manifestement de l’effort collaboratif et du partage de l’information entre les communautés scientifiques et nationales. L’élucidation des influences distinctes et variées sur le comportement du cycle de l’eau, bien que constituant un enjeu, offre beaucoup de potentiel pour évaluer les risques relatifs de changements hydrologiques et leurs distributions dans le temps et dans l’espace, ainsi que l’occasion d’explorer des options d’adaptation pour des régimes hydrologiques sûrs dans des conditions climatiques changeantes.

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* Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford, Oxon (Royaume-Uni).