Explore2

Le projet Explore2 : Impacts du changement climatique sur la ressource en eau à horizon 2100

Le projet Explore2, piloté par l'Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE) et l’Office International de l’eau (OiEau), s’inscrit dans la suite de l’étude Explore 2070 (2010-2012). Il a été officiellement lancé en juillet 2021, et les résultats ont été présentés en 2024.

Co-financé par les partenaires du projet, le Ministère en charge de l’écologie et l’Office français de la biodiversité (OFB), le projet Explore2 a pour objectif :

d’actualiser les connaissances de l'impact du changement climatique sur l’hydrologie en se basant sur trois scénarios d’émissions de gaz à effet de serre (RCP2.6 – émissions faibles compatibles avec les accords de Paris, RCP4.5 – émissions modérées et RCP8.5 – fortes émissions) du 5^e rapport du GIEC,
d’accompagner les acteurs des territoires dans la compréhension et l’utilisation de ces résultats pour adapter leurs stratégies de gestion de la ressource en eau. Ces nouvelles projections hydroclimatiques seront utiles pour la révision des schémas directeurs d’aménagement de gestion des eaux ( SDAGE ), des projets de territoire pour la gestion de l’eau (PTGE), des plans climat air énergie territoriaux (PCAET), ainsi que l’élaboration des programmes d’actions de prévention contre les inondations (PAPI).

L'ensemble des données produites dans le cadre d'Explore2 ainsi que des documents d'accompagnement sont mis à disposition sur un portail de services hydroclimatiques dédié à l'eau, baptisé DRIAS-eau, "Des futurs de l'eau".

Les étapes des projections hydrologiques ou hydrogéologiques

Les projections hydro(géo)logiques visent à évaluer l'impact du changement climatique sur la ressource en eau, via la modélisation des différentes composantes du cycle de l'eau (hydrologie de surface et hydrogéologie. Pour cela, il est mis en œuvre une chaine de modélisation, qui comprend :

des trajectoires de forçage radiatif (Radiative Concentration Patheways, RCPs), c'est-à-dire des scénarios d'évolution des quantités de gaz à effet de serre émises au cours du 21e siècle,
des modèles de circulation générale (General Circulation Models, GCMs), c'est-à-dire des modèles climatiques simulant le climat de la Terre entière sur des mailles de calcul grossières,
des modèles climatiques régionaux (Regional Climate Models, RCMs), c'est-à-dire des modèles climatiques simulant le climat sur des zones plus restreintes et sur des mailles de calcul plus fines,
un ou des modèles de descente d'échelle ou de correction de biais, qui visent à corriger les défauts des simulations climatiques en affinant la résolution spatiale et en corrigeant leurs erreurs, Dans le cadre des simulations climatiques Explore2, deux méthodes statistiques ont été utilisées (ADAMONT et CDF-t), en s’appuyant les données de la réanalyse SAFRAN comme référence,
des modèles hydro(géo)logiques, qui utilisent les projections climatiques pour produire des projections hydrologiques.

Ces étapes sont récapitulées dans la Figure 1 (plus bas).

Les modèles climatiques

Les scénarios climatiques utilisés sont des simulations climatiques régionalisées issues de la base internationale EURO-CORDEX, pilotées par un sous-ensemble des projections climatiques globales CMIP5 (Coupled model intercomparison project - La phase CMIP5 a nourri le 5^e rapport d’évaluation du GIEC 2013-2014) pour plusieurs scénarios de concentration en gaz à effet de serre pour la période continue 2006-2100. À des fins de référence, des simulations historiques ont été produites de la même manière pour la période 1970-2005.

La Figure 2 (plus bas) rappelle la liste des modèles climatiques globaux et régionaux utilisés par l’ensemble Explore2, ainsi que les variables mis à disposition sur le portail DRIAS-Climat (https://www.drias-climat.fr/).

Pour plus d'information, vous pouvez consulter le document de synthèse.

Les modèles hydrologiques

Neuf modèles pour l’hydrologie de surface ont été appliqués pour produire les débits journaliers futurs à l’échelle de grands bassins versants ou à l’échelle de la France. La Figure 3 (plus bas) liste les neufs modèles et leurs caractéristiques.

La plate-forme AquiFR, le modèle EROS et le MOdèle Nord Aquitain MONA ont été mobilisés pour simuler l’hydrogéologie sur des domaines disjoints. La Figure 4 (plus bas) présente les 3 modèles.

Pour plus d’information, vous pouvez consulter la page DRIAS-Eau dédiée aux modèles hydro(géo)logiques : https://drias-eau.fr/accompagnement/sections/304

Figure 1 : Les différentes étapes des projections hydrologiques

Figure 2 : Liste des projections climatiques composant l’ensemble Explore2 et leur couverture temporelle

Figure 3 : Quelques caractéristiques des modèles d’hydrologie de surface utilisés dans le projet Explore2

Figure 4 : Quelques caractéristiques des modèles d’hydrogéologie utilisés dans le projet Explore2

Les résultats d’Explore2

Les simulations hydrologiques Explore2 ont été obtenues par application de neuf modèles d'hydrologie de surface qui ont pu fournir des résultats sur l’ensemble de la France métropolitaine (six d’entre eux) ou sur des grands bassins versants (Loire-Bretagne pour EROS, Loire pour MORDOR-TS, et Loire et Rhône pour J2000). La plate-forme AquiFR, le modèle EROS et le MOdèle Nord Aquitain MONA ont produit des résultats pour les couches aquifères affleurantes ou profondes, sur des domaines disjoints. Enfin, le modèle de recharge (RECHARGE) a produit des résultats sur l’ensemble de la France sur les masses d’eau souterraines.

Les modèles hydrologiques ont été alimentés soit par les projections climatiques issues d’ADAMONT (CTRIP, SIM2, AquiFR) compte tenu des exigences des modèles hydrologiques (accès nécessaire à des données infra-journalières), soit par l’ensemble des projections ADAMONT et CDF-t : la Figure 5 récapitule les simulations réalisées.

Les résultats ont été présentés selon 4 narratifs

Pour rappel, Explore2-Climat est basé sur 17 projections EURO-CORDEX à 12 km de résolution qui ont été corrigées de leurs biais par les méthodes ADAMONT (Verfaillie et al. 2017) et CDF-t (Michelangeli et al. 2009). Parmi ces projections, quatre narratifs ont été sélectionnés en co-construction avec des hydrologues, pour illustrer des futurs possibles du climat en France métropolitaine. Le critère de sélection porte sur les changements moyens de température et précipitations futurs : les quatre narratifs doivent correspondre à des changements contrastés, pour rendre compte de la dispersion de l’ensemble Explore2-Climat tout en restant cohérent avec l’intervalle de confiance des projections CMIP6. Ils sont destinés à être utilisés en entrée de projections hydro-climatiques qui illustreront des futurs possibles de l’eau en France métropolitaine.

Les narratifs sélectionnés, identifiés par des couleurs, sont (cf. Figure 6 plus bas) :

le narratif orange : fort réchauffement et fort assèchement en été (et en annuel)
le narratif jaune : changements futurs relativement peu marqués
le narratif violet : fort réchauffement et forts contrastes saisonniers en précipitations
le narratif vert : réchauffement marqué et augmentation des précipitations

Résultats pour les eaux souterraines sur le Bassin parisien

Sur le Bassin parisien, sous le scénario d’émissions modérées en fin de siècle, les projections s’accordent sur une tendance à l’augmentation qui amène à dépasser les niveaux jugés extrêmes sur la période de référence (la confiance de ces résultats est modérée).

Sous le scénario de fortes émissions, la dispersion entre projections est la plus importante, mais des tendances se dégagent des résultats, avec des augmentations des niveaux de nappe sur le Bassin parisien, la Basse-Normandie, la région Hauts-de-France et le nord du bassin de la Loire (la confiance de ces résultats est modérée).

Les cartes récapitulatives sont présentées en Figure 7 (plus bas).

Données disponibles

Les données produites sont accessibles dans l’espace Données et Produits de DRIAS-Eau : https://www.drias-eau.fr/commande

Les données sont gratuites mais nécessitent la création d’un compte utilisateur.

Figure 5 : Données simulées par les modèles hydrogéologiques et ensemble de points disposant de débits simulés

Figure 6 : les 4 narratifs

Figure 7 : Changements projetés pour la hauteur de nappe moyenne annuelle pour quatre futurs contrastés (narratifs d’Explore2) sous scénario de fortes émissions en fin de siècle (référence : 1976-2005)