Changement climatique

Eaux souterraines : comment suivre les effets du changement climatique ?

Plan national d’adaptation au changement climatique

Le Plan national d’adaptation au changement climatique (PNACC) adopté en 2011 a pour objectif de présenter des mesures concrètes, opérationnelles pour préparer, de 2011 à 2015, la France à faire face et à tirer parti de nouvelles conditions climatiques.

Établissement d’un réseau de référence piézométrique pour le suivi de l’impact du changement climatique sur les eaux souterraines

Le niveau des nappes d’eau souterraine dépend pour beaucoup d’entre elles de l’infiltration des eaux météoriques et sera donc nécessairement touché par le changement climatique si celui-ci provoque des modifications du régime d’infiltration des pluies efficaces (intensité, période).

Pour évaluer et suivre les conséquences du changement climatique sur les eaux souterraines, l’OFB a confié au BRGM une étude de trois ans (2010-2012) en vue d’établir un réseau de référence piézométrique pour le suivi de l’impact du changement climatique sur les eaux souterraines.

La définition du réseau piézométrique dédié au changement climatique a été basée sur une analyse multi-critères combinant :

• des paramètres susceptibles de caractériser l’impact potentiel du changement climatique,
• des paramètres hydrogéologiques.

Cette étude nationale a identifié 237 masses d’eau souterraines à suivre en priorité du fait de leur sensibilité au changement climatique. Pour cela, le référentiel des masses d’eau souterraines existant a été combiné avec l’estimation de l’évolution de la pluie efficace (différence entre les précipitations et l’évapotranspiration réelle) à l’horizon 2041-2065. Sur ces 237 masses d’eau, 105 piézomètres existants ont ensuite été sélectionnés (un ouvrage par masse d’eau, avec un classement par priorité de suivi selon la longueur de la chronique, la pérennité et l’absence d’influence d’un pompage extérieur sur un point d’eau voisin du piézomètre) ; ils constitueront la base du futur réseau. Restent 130 masses d’eau pour lesquelles un travail complémentaire doit être réalisé pour identifier un piézomètre pertinent.

En Bretagne, 2 piézomètres ont été proposés pour faire partie de ce futur réseau :

• sur la masse d’eau souterraine FRGG006 - Laïta : piézomètre de Ploërdut (03128X0011/F) en priorité 1,
• sur la masse d’eau souterraine FRGG004 - Odet : piézomètre de Landrévarzec (03107X0008/F) en priorité 2.

Pour compléter ce réseau de suivi, la mise en place d’un indicateur standardisé de suivi du niveau de nappes est proposé, en tant que démarche à caractère exploratoire. Pour la définition d"un index piézométrique standardisé, les principes de calcul du SPI (Standardized Precipitation Index, défini par Mac Kee et al. (1993), très utilisé aux Etats-Unis comme indicateur sécheresse) ont été retenus. L’index piézométrique standardisé (SPLI, Standardized Piezometric Level Index) a ainsi été calculé. Le SPLI permettrait de caractériser l’état piézométrique des nappes libres de façon homogène au niveau régional ou national, de suivre l’évolution dans le temps de cet état et de quantifier l’intensité des impacts climatiques.

Les rapports BRGM correspondant aux 3 années de l’étude sur l’établissement d’un réseau de référence piézométrique pour le suivi de l’impact du changement climatique sur les eaux souterraines sont consultables en ligne :

• Année 1 : rapport BRGM/RP-59286-FR
• Année 2 : rapport BRGM/RP-61020-FR
• Année 3 : rapport BRGM/RP-61807-FR

Réflexions exploratoires sur l’utilisation des données de température et de conductivité collectées via les stations du réseau de surveillance de l’état quantitatif des eaux souterraines

Une réflexion a été menée sur l’utilisation des données de conductivité et de température dans le cadre du réseau national de surveillance quantité DCE (réseau piézométrique national) : rapport BRGM/RP-63123-FR.

Le suivi en continu de la température dans les piézomètres peut permettre de suivre l’évolution de la température dans les eaux souterraines afin d’évaluer l’impact du changement climatique (réchauffement potentiel). Une étude BRGM est en cours en 2015 pour activer la mesure de la température sur les points du réseau piézométrique national identifiés pour intégrer le réseau piézométrique national pour le suivi de l’impact du changement climatique sur les eaux souterraines. Des tests de faisabilité seront notamment menés pour les mesures de température et de conductivité sur ces ouvrages.

Les conséquences du changement climatique climatique : vers une diminution de la recharge ?

Projet CLIMAWAT
CLIMAWAT est un projet de recherche de trois ans (2011-2013) financé par l’Union Européenne dans le cadre du programme Interreg France (Manche – Angleterre). Les partenaires du projet sont l’Université de Brighton, l’Université d’East Anglia, l’Université de Bretagne Occidentale, l’Université de Rennes et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).
Le projet CLIMAWAT a pour but d’étudier les impacts des changements climatiques (en particulier la précipitation) sur la recharge des aquifères fracturés (craie et granite), ainsi que sur la quantité et la qualité des eaux souterraines.
Les deux bassins versants étudiés dans ce projet sont le bassin versant de Patcham, (Brighton, Royaume-Uni) et le bassin versant de Ploemeur (Bretagne, France).

Modélisation de la baisse de la recharge sur des bassins versants bretons
Dans l’article «Partitioning a regional groundwater flow system into shallow local and deep regional flow compartments» (Goderniaux et al., 2013), une modélisation hydrogéologique a été réalisée à l’échelle régionale sur des bassins versants bretons (Aven, Belon, Isole et Ellé [Finistère et Morbihan]) couvrant une superficie de 1385 km2 afin d’étudier la répartition de la recharge entre les différents compartiments souterrains.

La modélisation montre l’impact de la baisse de la recharge sur un bassin versant breton (c’est-à-dire la baisse de la quantité d’eau qui s’infiltre vers les sols puis vers les nappes ) : la baisse d’un facteur 5 de la recharge effective (de 500 à 100 mm) fait baisser la surface de drainage (correspondant plus ou moins aux rivières) de 39% à 10%.

Evolution des surfaces drainage en fonction de différentes valeurs de recharge - Goderniaux et al., 2013

Goderniaux et al., 2013

Evolution des surfaces drainage en fonction de différentes valeurs de recharge - Goderniaux et al., 2013

Les zones en rouge correspondent aux secteurs où la rivière disparait en raison d’une baisse du niveau de la nappe – (a) recharge=500 mm/an, (b) recharge=300 mm/an, (c) recharge=100 mm/an, et (d) recharge=20 mm/an – Bassin versant intégrant les rivières Aven, Belon, Isole et Ellé (Finistère et Morbihan).

Projections climatiques à l’échelle régionale

Tendances climatiques régionales et influence sur la recharge

Le Centre de Ressources et d’Expertise Scientifique sur l’Eau en Bretagne (CRESEB) travaille avec un groupe technique et scientifique à l’élaboration d’un guide sur le Débit Minimum Biologique (DMB) et la gestion quantitative de la ressource en eau. L’objectif est de chercher à définir une gestion quantitative équilibrée de la ressource en eau dans les bassins bretons en intégrant la préservation des milieux aquatiques et la vie piscicole.

Afin de caractériser l’équilibre entre la ressource en eau et les usages, et pour examiner son évolution possible, des modélisations intégrant des scénarios de gestion et de climat ont été proposées. Le travail a été mené par Géosciences Rennes sur le bassin versant de l’Isole, de l’Ellé et de la Laïta (Finistère et Morbihan).

Une analyse des anomalies de précipitations et de températures saisonnières et annuelles, a été réalisée en utilisant une approche multi-modèles (15 modèles CMIP3, 8 ARPEGE, et 11 ENSEMBLES (Production d’ensembles de simulations de l’échelle mensuelle à séculaire) / cf. le portail DRIAS [Météo-France, CERFACS, CNRM, IPSL]), en désagrégation statistique, sur la période 2046-2065 comparée à la climatologie 1961-1990.

Les projections et les grandes tendances en Bretagne indiquées dans le guide du CRESEB sont les suivantes : « Les grandes tendances en Bretagne pour le milieu du 21e siècle montrent un réchauffement des températures moyennes, surtout en hiver, et un assèchement en été au niveau du cumul de précipitations. (…) Les précipitations sont d’une manière générale inférieure d’une dizaine de pourcents, avec des déficits marqués en été et en automne (septembre/octobre) pour l’ensemble des projections. »

Montée du niveau marin induite par le changement climatique : conséquences sur l’intrusion saline dans les aquifères côtiers

Les aquifères côtiers sont en contact avec la mer ou l’océan et sont plus ou moins sensibles aux intrusions salines en conditions naturelles et sous influence anthropique ( prélèvement par pompage). Ces intrusions constituent un problème qui sera amplifié dans un contexte d’augmentation du niveau marin et de modification des conditions de recharge, lié au changement climatique.

En 1996, une étude de la vulnérabilité intrinsèque et anthropique des aquifères bretons aux intrusions salines avait été réalisée en analysant les données de 9400 forages (examen de la densité de forages) : rapport BRGM/RP-39298-FR. La côte Nord de la Bretagne avait été identifiée comme vulnérable aux intrusions salines. 

Un état des connaissances des aquifères côtiers à l’échelle de la France métropolitaine et une cartographie de la vulnérabilité de ces aquifères ont été réalisés par le BRGM en 2010-2011 à la demande de l’ ONEMA : rapport BRGM/RP-60829-FR. Cette cartographie nationale de la vulnérabilité des aquifères a permis d’identifier la côte Nord-Est de la Bretagne comme fortement sensible aux intrusions salines.

D'autre part, l'étude régionale menée en 2019 confirme la vulnérabilité du littoral breton aux intrusions salines.

Un site Internet pour aider les pays européens à s’adapter au changement climatique

Le changement climatique est une réalité et ses effets auront des conséquences de plus en plus lourdes sur les systèmes humains et naturels. Parmi ces systèmes, les eaux souterraines pourraient être menacées en raison de la baisse potentielle des pluies efficaces qui permettent la recharge des nappes .

Pour prévenir les impacts les plus graves du changement climatique, le réchauffement de la planète doit être limité à 2°C au-dessus des températures de l’ère pré-industrielle, ce qui correspond à n’envisager que 1,2°C au-dessus du niveau actuel. Pour ne pas dépasser ce niveau, l’Europe tente de mettre en œuvre des initiatives d’atténuation du réchauffement et encourage les autres nations et régions à faire de même. Dans le même temps, l’Union Européenne met au point une stratégie d’adaptation aux impacts du changement climatique, dans le cas où ils ne peuvent plus être évités.

Ces mesures d’adaptation sont nécessaires pour protéger les personnes, les bâtiments, les infrastructures, les entreprises et les écosystèmes. Leur importance et leur nature variant d’une région à l’autre en Europe, la plupart des initiatives d’adaptation seront prises au niveau national, régional ou local. La capacité à faire face et à s’adapter varie également selon les populations et les secteurs économiques au sein de l’Europe.

L’Union européenne peut compléter et appuyer les activités de ses États membres en favorisant une plus grande coordination et le partage d’informations entre ses membres, et en veillant à ce que les considérations d’adaptation soient abordées dans toutes les politiques pertinentes de l’Union Européenne.

C’est dans ce contexte de coordination et de partage d’informations que la Commission européenne en partenariat avec l’Agence Européenne de l’Environnement (AEE) a mis en ligne depuis le 23 mars 2012, une plate-forme européenne pour s’adapter au changement climatique (CLIMAT-ADAPT) : http://climate-adapt.eea.europa.eu.

Le site vise à soutenir l’Europe dans son adaptation au changement climatique. Il permet aux utilisateurs d’accéder et de partager des informations sur :

• le changement climatique attendu en Europe,
• la vulnérabilité actuelle et future des régions et des secteurs,
• les stratégies d’adaptations nationales et transnationales,
• les études de cas d’adaptation et les options potentielles d’adaptation,
• les outils d’aide à la planification de l’adaptation.