Partie II. Première phase du diagnostic
4.3. Étude de sensibilité des projections absolues
4.3. Étude de sensibilité des projections absolues à
de MDES. En conséquence, ce choix d’une seule réalisation pour la première phase d’analyse interfère peu avec notre mesure de sensibilité. En complément, nous avons veillé à choisir pour chaque MDES une réalisation plutôt médiane dans le faisceau disponible, qui sera donc représentative de son positionnement.
Sensibilité au choix de la méthode de descente d’échelle
La sensibilité des débits projetés à un changement de méthode de descente d’échelle (entre DSCLIM, ANADTG, et DDWGEN) est illustrée à la figure 4.3 où l’on constate son impor- tance. La dispersion constatée résulte de nettes différences sur la modélisation des volumes précipités entre les méthodes considérées (cf. figure F.3, page 308). La méthode DDWGEN simule des précipitations hivernales plus fortes que les observations en temps présent, avec une tendance à l’augmentation de celles-ci pour le futur. Cela contraste avec les deux autres méthodes, qui surestiment légèrement les précipitations hivernales en temps présent mais projettent une stagnation (ANADTG) ou une diminution (DSCLIM) de celles-ci. Les préci- pitations sur le bassin de la Durance à Embrun étant majoritairement stockées en hiver puis générant une crue de fonte lors de la remontée des températures, les différences constatées sur les précipitations hivernales conduisent aux forts écarts visibles ici sur les débits simulés en mai-juin-juillet.6
jan mar mai jui sep nov
0 50 100 150
bQmens.(m3 /s)
1979-2008
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2035-2064
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2070-2099
Figure 4.3.: Écarts de simulation des débits dela Durance à Embrun selon laMDES utilisée (toutes choses égales par ailleurs) code couleur fig. 4.1
6. À notre connaissance, il semble toutefois exister certaines erreurs dans la façon dontDDWGEN (version de janvier 2012) procède à une multiplication des précipitations pour simuler leurs évolutions. L’impact de ces erreurs sur nos analyses globales devrait toutefois resté limité puisque la situation référente n’utilise pas cette MDES et que, de toute façon, nous ne souhaitons apprécier les sensibilités que d’une manière très générale.
Sensibilité au choix de la réalisation analogue
Les simulations obtenues avec les 100 réalisations analogues de DSCLIM sont illustrées à la figure 4.4. Les résultats de nos simulations montrent que le faisceau des débits projetés est loin d’avoir une épaisseur négligeable mais cette dispersion reste inférieure à celles liées au choix de laMDES ou du GCM. Tout comme pour les différentes options deGCM ou de MDES, ces différences de projections résultent majoritairement d’écarts sur les précipitations modélisées plutôt que sur les températures (cf. figure F.4, page 308). Avant de conclure sur ce point, rappelons qu’en pratique, toutes les réalisations analogues disponibles sont utilisées dans une approche ensembliste, la médiane et divers quantiles étant retenus pour former une enveloppe de débits projetés.
jan mar mai jui sep nov
0 50 100 150
bQmens.(m3 /s)
1979-2008
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2035-2064
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2070-2099
Figure 4.4.: Écarts de simulation des débits de la Durance à Embrun selon la réalisation analogue deMDES utilisée(toutes choses égales par ailleurs) code couleur fig. 4.1
4.3.3. Sensibilité des projections à la modélisation hydrologique
Sensibilité au choix du modèle hydrologique
Le choix du modèle hydrologique et de son niveau de complexité, est souvent source de débats passionnés en hydrologie. Pour cet exercice, nous comparons cinq modèles hydrologiques cor- respondant à des structures différentes. Classés par nombre croissant de paramètres calés, ces modèles sont les suivants : GR4J, Mordor6, SimHyd, Cequeau et Mordor. Les trois premiers modèles sont couplés avec le module neige CemaNeige, dont les paramètres sont calés avec le modèle. Les différentes projections de débits obtenues pour ces options sont illustrées à la figure 4.5. Comme précédemment, nous n’avons pas pour objectif d’analyser ici la capacité de ces modèles à représenter les observations, mais nous souhaitons juste visualiser la dispersion associée au choix du modèle. Nous noterons que les simulations en temps présent semblent plus proches lorsque les forçages sont issus d’observations (courbes continues rouges) que lorsqu’ils proviennent de la chaîne GCM-MDES (GR4J donnant des débits plus faibles et SimHyd les plus forts). En nous intéressant aux évolutions des débits projetés, les tendances sont logique- ment similaires entre les quatre modèles (GR4J etSimHyd simulant, comme en temps présent, des débits respectivement plus faibles et plus forts que Cequeau,Mordor et Mordor6).
jan mar mai jui sep nov 0
50 100 150
bQmens.(m3 /s)
1979-2008
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2035-2064
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2070-2099
Figure 4.5.: Écarts de simulation des débits dela Durance à Embrun selon le modèle hydro- logique utilisé(toutes choses égales par ailleurs) code couleur fig. 4.1 Sensibilité au choix de la période de calage du modèle hydrologique
Le choix de la période de calage peut influer notablement sur les débits simulés sur une autre période, comme nous l’avons constaté au chapitre 3. Pour l’exercice mené ici, nous repartons une fois encore de la chaîne de référence, en faisant seulement varier cette fois-ci le jeu de paramètres utilisé pourGR4J. Au total, 39 jeux différents sont testés, issus de calages sur une fenêtre glissante de 10 ans (à la manière de ce qui est fait dans leGSST,cf.section 2.1.2). Les différents régimes ainsi projetés sont illustrés à la figure 4.6. Nous retrouvons des différences non négligeables mais notons que la répartition des projections au sein du faisceau semble relativement homogène. L’enveloppe constatée n’est en effet pas le fait d’un ou deux jeux de paramètres. Nous détectons donc bien ici une source d’incertitude de simulation liée au choix de la période de calage, qui n’est pas liée à quelques échecs isolés dans la sélection de paramètres adéquats. Rappelons enfin les éléments discutés en introduction, sur le fait que toutes les erreurs associées au choix des conditions de calage ne sont pas retranscrites par ce test de sensibilité. Une part supplémentaire de dispersion provient du manque de capacité d’extrapolation climatique des paramètres mis en avant lors du chapitre 3 et dont les résultats ne sont que partiellement exploités dans ce chapitre (cf.section 4.1.3).
jan mar mai jui sep nov
0 50 100 150
bQmens.(m3 /s)
1979-2008
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2035-2064
jan mar mai jui sep nov
0 50 100
150 2070-2099
Figure 4.6.: Écarts de simulation des débits de la Durance à Embrun selon la période de calage du modèle hydrologique (toutes choses égales par ailleurs)
4.3.4. Synthèse des sensibilités constatées sur les projections absolues
L’exercice mené ici nous a permis de visualiser les sensibilités des projections de débits de la Durance à Embrun en temps présent et futur, face à différents choix de modélisation parmi les configurations à notre disposition. Ces sensibilités sont étudiées indépendamment les unes des autres, vis-à-vis d’une configuration particulière, choisie comme référence. Afin de faciliter leur comparaison, nous avons regroupé ces résultats sur la figure 4.7, où sont visibles les degrés de dispersion associés aux différents maillons considérés pour les trois périodes considérées dans nos analyses.
D’une manière générale, tous les maillons étudiés ici conduisent à une dispersion non négli- geable sur les projections émises. Le choix duGCM constitue une source majeure de variabilité des projections, la dispersion étant plus élevée pour l’échéance de milieu de siècle que pour celle de fin de siècle. Pour cette dernière échéance, nous voyons aussi qu’un seul membre du fais- ceau se détache largement des autres. Concernant l’impact du choix de la MDES, nos travaux laissent entrevoir qu’il est également important. Le nombre trop faible d’options comparées et le comportement parfois atypique de la version de DDWGEN utilisée ici ne nous permettent cependant pas de tirer de conclusions claires sur ce point. En effet, lorsque DDWGEN est laissée de côté, les dispersions obtenues sont presque ramenées à des niveaux équivalents à celles associées aux autres choix de modélisation. Nous devons toutefois reconnaître que le fait d’écarter un comportement atypique est toujours discutable car, sous couvert de filtrage des incohérences, il peut conduire à nier une variabilité des modèles. En ce qui concerne la modélisation hydrologique, l’utilisation d’un modèle plutôt qu’un autre entraîne également des différences importantes sur les projections, mais cette sensibilité reste inférieure à celles liées au choix duGCM ou de laMDES. Nous noterons que les choix de la réalisation analogue et de la période de calage de GR4J-CemaNeige entraînent des niveaux de dispersion équiva- lents, qui se rapprochent de ceux observés pour un changement de modèle hydrologique, les modèles sélectionnés ayant pourtant des structures bien différentes. Pour finir, précisons que nous avons testé plusieurs versions de la configuration de référence à partir de laquelle les dif- férentes sensibilités sont estimées (notamment en changeant le modèle hydrologique référent) et qu’elles conduisent à des interprétations similaires à celles présentées ici.
Profitons de cette synthèse pour insister sur le fait que les sensibilités discutées jusqu’à présent sont estimées sur des projections absolues de débits. Ce qualificatif absolu signifie que nous étudions indépendamment les dispersions obtenues sur différentes échéances de simulation (ex.1979-2008 , 2035-2064, 2070-2099). Même si nous sommes amenés à comparer visuellement ces évolutions temporelles, cette comparaison se distingue nettement de l’étude de sensibilité des projections relatives de débits (△Qbpresent→f utur) qui fait l’objet de la section suivante.
0 50 100 150
1979-2008
bQmens.(m3/s)
0 50 100 150
2035-2064
0 50 100 150
2070-2099
Sensibilité au choix du GCM (XXX DSCLIM-réal.90 GR4J-1961-2008)
0 50 100 150
bQmens.(m3/s)
0 50 100 150
0 50 100
Sensibilité au choix de la MDES (CNCM33-run1 XXX-réal.med. GR4J-1961-2008)150
0 50 100 150
bQmens.(m3/s)
0 50 100 150
0 50 100
Sensibilité au choix de la réalisation analogue (CNCM33-run1 DSCLIM-réal.XXX GR4J-1961-2008)150
0 50 100 150
bQmens.(m3/s)
0 50 100 150
0 50 100
Sensibilité au choix du modèle hydrologique (CNCM33-run1 DSCLIM-réal.90 XXX-1961-2008)150
0 50 100 150
bQmens.(m3/s)
0 50 100 150
0 50 100
Sensibilité au calage modèle hydrologique (CNCM33-run1 DSCLIM-réal.90 GR4J-XXX-XXX)150
SGES_SRA1B GCMS_CNCM33−1 MDES_DSCLIM SCEA_90 MHYD_GR4 CALM_1961−2008 1979−2008 obs. mens. med.
1979−2008 sim. mens. med. de ref. (alimenté par obs.)
2070−2099 enveloppe des sim. mens. pour les différents _REFcas(6=GCMS ou6=MDES ou6=calages...)
Figure 4.7.: Synthèse des sensibilités des débits projetés pourla Durance à Embrun au choix effectués sur les différents maillons de la chaîne de modélisation
Écarts liés à chaque maillon analysé indépendamment, les autres étant fixés à une situation choisie (servant de référence) : CNCM33-run1 + DSCLIM-sce90 + GR4J-cal-1961-2008