Distribution des précipitations hivernales sur le Maroc dans le cadre d'un changement climatique : descente d'échelle et incertitudes

Olivier Thual

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) Discipline ou spécialité : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace JURY Olivier Thual (Président) Hubert Gallée (Rapporteur) Gil Mahé (Rapporteur) Laurent Li (Examinateur) Michel Déqué (Directeur de thèse) Ecole doctorale : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace (SDU2E) Unité de recherche : CNRM/Météo-France Directeur(s) de Thèse : Michel Déqué Rapporteurs : Hubert Gallée Gil Mahé Présentée et soutenue par Fatima Driouech Le mercredi 6 octobre 2010 Titre : Distribution des précipitations hivernales sur le Maroc dans le cadre d'un changement climatique : descente d'échelle et incertitudes

• future climate


• climat


• variabilité interannuelle des précipitations


• high resolution over


• méthode de correction par quantiles étendues aux régimes de temps


• changement de future

Sujets

• Milano
• Institut national polytechnique de Toulouse
• Rouché's theorem
• Arpège

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 octobre 2010
• Nombre de lectures: 76
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

THÈSE

En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par
Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse)
Discipline ou spécialité :
Sciences de l’Univers, de l’Environnement et de l’Espace

Présentée et soutenue par
Fatima Driouech
Le mercredi 6 octobre 2010

Titre :

Distribution des précipitations hivernales sur le Maroc dans le cadre d’un
changement climatique : descente d’échelle et incertitudes

JURY
Olivier Thual (Président)
Hubert Gallée (Rapporteur)
Gil Mahé (Rapporteur)
Laurent Li (Examinateur)
Michel Déqué (Directeur de thèse)
Ecole doctorale :
Sciences de l’Univers, de l’Environnement et de l’Espace (SDU2E)
Unité de recherche :
CNRM/Météo-France
Directeur(s) de Thèse :
Michel Déqué
Rapporteurs :
Hubert Gallée
Gil Mahé

Remerciements
Ces remerciements sont avant tout l’expression de ma reconnaissance envers tous ceux
qui se sont montrés disposés à collaborer à ce travail et à le soutenir.
Je présente toute ma gratitude à mon directeur de thèse, Michel Déqué, pour la
confiance qu'il m'a accordée, pour la qualité de son encadrement et pour l'aide et le soutien
qu'il m'a apporté tout au long de cette thèse. J'ai été à la fois très heureuse et honorée d'avoir
travaillé avec lui.
Je présente mes sincères remerciements à Abdalah Mokssit pour m'avoir permis de
m'inscrire en thèse, pour son aide et son soutien.
Je remercie Emilia Sánchez-Gómez pour sa contribution à ce travail et ses conseils
précieux.
Je remercie les collègues d'HydroSciences Montpellier, dont particulièrement
Claudine Dieulin, Marianne Milano et Natalie Rouché, qui m'ont beaucoup apporté en
matière d'hydrologie.
Je remercie Alain Braun pour toute l'aide qu'il n'a pas hésité à m'apporter tout au long
de cette thèse.
Je remercie Laurent Jacquin pour son soutien à cette thèse.
Je remercie Noureddine Semane dont la présence et le soutien à la fin des travaux de
cette thèse m'ont beaucoup apporté.
Je remercie Rachida El Ouaraini, Rachid Sebbari, M. El Hamly et Tarik El Hairech
pour leur aide et soutien.
Je remercie Jean-Philippe Piedelièvre, Samuel Somot et Jean-François Guérémy pour
les discussions fructueuses et pour leur soutien à cette thèse.
Je remercie l’ensemble des membres du jury de thèse : Olivier Thual qui a bien voulu
présider le jury, Hubet Galée et Gil Mahé qui ont accepté d’être rapporteurs, ainsi que Laurent
Li.
Ma gratitude va à Météo-France et la Direction de la Météorologie Nationale qui
m’ont permis d’entreprendre ce travail dans les meilleures conditions qui soient.
Je voudrais enfin remercier ma famille et tout particulièrement mon mari Mohamed
Laghdaf qui m'a continuellement soutenu et encouragé.
12Résumé
Dans le contexte du changement climatique, il est nécessaire d’affiner les informations
relatives à l’évolution du climat dans un pays, susceptible d’être négativement impacté par le
réchauffement global, comme le Maroc. En effet, les différentes études de projections futures,
dont celles du GIEC, sont basées majoritairement sur les sorties de modèles climatiques à
faible résolution qui ne permettent pas d’aborder les échelles régionales et locales.
La première partie de ce travail concerne l’étude des tendances et évolutions observées
au niveau du climat du Maroc à travers un certain nombre d’indices climatiques. Outre la
forte variabilité interannuelle des précipitations et l’augmentation de la fréquence des
sécheresses depuis le début des années 1980, la distribution des précipitations du Maroc a
bien connu un changement au cours de la période 1961-2008. Ce changement, consistant en
une évolution vers des conditions plus sèches, a coïncidé avec une augmentation de la
température moyenne en toutes saisons.
L’évaluation des changements futurs est réalisée tout d’abord à l’aide d’une descente
d’échelle dynamique effectuée avec le modèle ARPEGE-Climat dans sa version à résolution
variable. L’examen des capacités du modèle, dont la résolution est de l’ordre de 50km sur le
Maroc, a montré son aptitude à simuler correctement la circulation de grande échelle ainsi que
la variabilité interannuelle des précipitations marocaines en dépit d’une sous-estimation de
leur quantité. A l’horizon 2021-2050, une baisse des cumuls généralisée à tout le pays
concernerait la saison d’hiver (DJF). Si on se limite à la zone située à l’ouest des montagnes
de l’Atlas, la baisse concernerait la partie la plus pluvieuse de l’année (ONDJFM). Cette
baisse serait accompagnée d’une diminution du nombre de jours humides et du nombre
d’événements de fortes précipitations ainsi que d’une augmentation de la persistance
temporelle de la sécheresse. Ce changement de la distribution des précipitations coïnciderait
avec un réchauffement qui se manifesterait à la fois aux échelles saisonnière et annuelle.
Les sorties d’une dizaine de modèles régionaux de climat (MRC) du projet FP6-
ENSEMBLES, sont utilisées pour balayer une partie de la marge des incertitudes relatives aux
changements climatiques et notamment celles inhérentes à la modélisation. Les changements
futurs issus de ces MRC, compatibles dans l’ensemble avec ceux issus d’ARPEGE-Climat,
optent dans la plupart des cas pour une réduction des cumuls pluviométriques de l’hiver
accompagnée généralement d’une baisse du nombre d’événements de fortes précipitations et
d’une augmentation du nombre maximal de jours consécutifs secs.
L’examen, réalisé à la fois à l’aide du modèle ARPEGE-Climat et des MRC
d’ENSEMBLES, de la possibilité d’utilisation d’une méthode de réduction d’échelle
statistique basée sur les régimes de temps de l’Atlantique nord pour la déduction des
changements futurs des précipitations locales, montre la déficience de ce type d’approche
dans le cas de la pluviométrie hivernale marocaine.
La méthode de correction par quantiles étendues aux régimes de temps de l’Atlantique
nord et appliquée aux sorties d’ARPEGE-Climat confirme le signe des changements issus de
ce modèles, malgré un effet légèrement modérateur de leurs amplitudes.
L’évaluation des impacts potentiels sur l’hydrologie à l’aide du modèle hydrologique
GR2M et des scénarios climatiques d’ARPEGE-Climat, montre une future réduction des
débits mensuels au niveau du bassin versant de la Moulouya du fait de la concomitance de
précipitations moins abondantes et d'une évapotranspiration potentielle accrue par
l'augmentation de température.
Enfin, une descente d’échelle dynamique réalisée à l’aide du modèle à aire limitée
ALADIN-Climat à très haute résolution (12km) sur la moitié nord du pays permet de
confirmer dans l’ensemble les projections issues d’ARPEGE-Climat à la fois en termes de
moyennes et d’extrêmes.
3Abstract
In the context of climate change, it is important to improve climate information
concerning countries that may be negatively impacted by global warming such as Morocco.
Indeed, various studies of future projections, including IPCC ones, are mainly based on the
outputs of low resolution climate models that do not allow accessing the regional and local
scales.
The first part of this work focuses on the study and analysis of observed climate
evolution and trends in Morocco through a set of climate indices. Moroccan rainfall is
characterized by a high interannual variability and more frequent droughts have occurred
since the early 1980s. Furthermore, a clear change is shown in the distribution of precipitation
during the period 1961-2008. It consists in a shift towards warmer and drier conditions.
The assessment of future climate changes is done, firstly, using a variable resolution
version of the global GCM ARPEGE-Climat with high resolution over Morocco (50km). The
examination of this version capability shows the ability of the model to well reproduce the
large scale circulation as well as the interannual variability of Moroccan rainfall despite an
underestimation of its amount. A reduction of winter rainfall over the whole country is
projected by the model for 2021-2050. In the regi