Chapter 2. Climate change in the Mediterranean region

La région méditerranéenne est reconnue comme étant une des régions au monde particulièrement sensible au changement climatique. Plusieurs raisons expliquent cette forte sensibilité du cycle de l’eau en Méditerranée au changement climatique. Tout d’abord, le bassin méditerranéen se trouve dans une zone de transition entre le climat tempéré des latitudes moyennes et le climat plus chaud et sec de l’Afrique du Nord. Un autre facteur d’explication provient de ses caractéristiques géographiques, i.e. une mer semi-fermée entourée de montagnes et de régions littorales très urbanisées. Ces facteurs climatiques, géographiques et anthropiques contribuent aussi à la forte variabilité spatiale et temporelle des conditions climatiques, océaniques et hydrologiques rencontrées en Méditerranée. L’analyse des tendances observées des moyennes annuelles sur le dernier demi-siècle montre des évolutions des composantes du cycle de l’eau en Méditerranée avec, globalement en Méditerranée, une augmentation de la température, une diminution des précipitations et des apports des fleuves à la mer, et une augmentation de l’évaporation. Les projections climatiques des modèles globaux ou régionaux du climat indiquent que ce réchauffement et assèchement va se poursuivre, avec une amplitude de ces changements qui dépend principalement après 2050 du scénario d’émission. Les projections climatiques indiquent aussi une augmentation en fréquence et intensité des vagues de chaleur. Néanmoins, la distribution spatiale détaillée des changements en température, et encore plus des changements en précipitation, demeure encore incertaine. Les modèles de climat prévoient clairement une augmentation de la température de la mer en surface sous l’effet du changement climatique, qui se propage aux couches profondes océaniques. Il est attendu que la circulation thermohaline de la Méditerranée va évoluer sous l’effet de ce réchauffement de la mer et des changements encore incertains de la salinité. Les échanges de chaleur et d’eau au détroit de Gibraltar devraient aussi être modifiés en conséquence, et donc la source de chaleur et de sel que représente la mer Méditerranée pour l’Atlantique Nord. Il n’y a cependant pas à ce jour de consensus entre les modèles sur les caractéristiques d’évolution de la circulation thermohaline de la Méditerranée et des échanges avec l’Océan Atlantique

Utilização de simulações numéricas como apoio no estudo de precipitação na Ilha da Madeira (Portugal)

The Madeira is a small mountainous island (~740 km2) located in the North Atlantic Ocean (32°75'N and 17°00'W), and after the disaster occurred on 20 February 2010, when extreme precipitation induced flash floods and landslides in some spots of the island, efforts have been directed toward the understanding of the precipitation affecting the island. The occurrence of extreme precipitation in three seasons in the last years have raised questions mainly about the atmospheric conditions that may lead to the development of intense precipitation with high impact at the surface. Our goals in this work are to identify and describe the large- and meso- scale features associated to four periods of significant accumulated precipitation during the autumn 2012. The precipitation recorded by the Madeira meteorological network is analyzed, as well as satellite images in order to describe the characteristics of the precipitation systems that reached the Madeira in each period. The synoptic scale conditions are described thank to the 6-hourly ARPEGE operational analyses. The four periods were associated with different large-scale precipitating systems. The mesoscale environment and precipitating systems have been then studied thank to very-high resolution numerical simulations using the MESO-NH non-hydrostatic model. The numerical experiments were carried out using as initial and boundary conditions the ARPEGE analyses. The model was configured in two two-way nested domains: the larger domain with a grid spacing of 2.5 km and 600x500 points, and the inner domain, with 600x600 grid points and an horizontal resolution of 0.5 km. The simulations compared well with the rain gauge observations over the island. The simulation shows a strong impact of the mountainous island on the spatial distribution and volume of precipitation. The 500 m resolution simulation evidences the relationship between the local topography and precipitation

Chapter 3. Hydro-meteorological extremes

Les régions méditerranéennes sont particulièrement soumises aux risques hydrométéorologiques, comme les pluies intenses et les crues rapides, les tempêtes induisant des submersions marines et des fortes houles, les vagues de chaleur et les sécheresses favorisant les feux de forêts. L’intensité et la fréquence de ces événements hydrométéorologiques extrêmes sont susceptibles d’évoluer sous l’effet du changement climatique. L’analyse de ces événements extrêmes repose sur l’observation, l’analyse de données et la modélisation numérique afin d’interpréter et d’extrapoler les observations et de prévoir les évolutions à venir. L’étude des extrêmes est cependant une tâche particulièrement complexe. Les événements extrêmes sont rares par nature. Les bases de données disponibles ne s’enrichissent donc que très progressivement. Ces événements sont par ailleurs souvent caractérisés par de fortes hétérogénéités spatiales et temporelles que les réseaux de mesure existants peuvent difficilement capturer précisément. La mesure de valeurs exceptionnellement élevées, pour lesquelles les réseaux de mesure n’ont pas été conçus et ajustés, peut aussi être entachée d’incertitudes importantes. Tout ceci explique notre niveau de connaissance encore aujourd’hui imparfait et les conclusions parfois contradictoires des études scientifiques sur les évolutions passées et futures. Nos connaissances ont cependant fortement progressé ces dernières années grâce à un certain nombre de programmes de recherche dédiés et à la mise en place de bases de données partagées. Ce chapitre présente l’état des connaissances sur les phénomènes extrêmes hydro-climatiques autour de la Méditerranée, leur répartition géographique et saisonnière, leurs évolutions passées et à venir. Les questions non résolues et les incertitudes sont aussi exposées et discutées

A GPS network for tropospheric tomography in the framework of the Mediterranean hydrometeorological observatory Cévennes-Vivarais (south-eastern France)

International audienceThe Mediterranean hydrometeorological observatory Cévennes-Vivarais (OHM-CV) coordinates hydrometeorological observations (radars, rain gauges, water level stations) on a regional scale in southeastern France. In the framework of OHM-CV, temporary GPS measurements have been carried out for 2 months in autumn 2002, when the heaviest rainfall are expected. These measurements increase the spatial density of the existing permanent GPS network, by adding three more receivers between the Mediterranean coast and the Cévennes-Vivarais range to monitor maritime source of water vapour flow feeding the precipitating systems over the Cévennes-Vivarais region. In addition, a local network of 18 receivers covered an area of 30 by 30 km within the field of view of the meteorological radar. These regional and local networks of permanent and temporary stations are used to monitor the precipitable water vapour (PWV) with high temporal resolution (15 min). Also, the dense local network provided data which have been inverted using tomographic techniques to obtain the 3-D field of tropospheric water vapour content. This study presents methodological tests for retrieving GPS tropospheric observations from dense networks, with the aim of assessing the uncertainties of GPS retrievals. Using optimal tropospheric GPS retrieval methods, high resolution measurements of PWV on a local scale (a few kilometres) are discussed for rain events. Finally, the results of 3-D fields of water vapour densities from GPS tomography are analysed with respect to precipitation fields derived from a meteorological radar, showing a good correlation between precipitation and water vapour depletion areas

The 8 and 9 September 2002 flash flood event in France: a model intercomparison

Within the framework of the European Interreg IIIb Medocc program, the HYDROPTIMET project aims at the optimization of the hydrometeorological forecasting tools in the context of intense precipitation within complex topography. Therefore, some meteorological forecast models and hydrological models were tested on four Mediterranean flash-flood events. One of them occured in France where the South-eastern ridge of the French “Massif Central”, the Gard region, experienced a devastating flood on 8 and 9 September 2002. 24 people were killed during this event and the economic damage was estimated at 1.2 billion euros. To built the next generation of the hydrometeorological forecasting chain that will be able to capture such localized and fast events and the resulting discharges, the forecasted rain fields might be improved to be relevant for hydrological purposes. In such context, this paper presents the results of the evaluation methodology proposed by Yates et al. (2005) that highlights the relevant hydrological scales of a simulated rain field. Simulated rain fields of 7 meteorological model runs concerning with the French event are therefore evaluated for different accumulation times. The dynamics of these models are either based on non-hydrostatic or hydrostatic equation systems. Moreover, these models were run under different configurations (resolution, initial conditions). The classical score analysis and the areal evaluation of the simulated rain fields are then performed in order to put forward the main simulation characteristics that improve the quantitative precipitation forecast. The conclusions draw some recommendations on the value of the quantitative precipitation forecasts and way to use it for quantitative discharge forecasts within mountainous areas

The catastrophic flash-flood event of 8–9 September 2002 in the Gard region, France: a first case study for the Cévennes–Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory

The Cévennes–Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory (OHM-CV) is a research initiative aimed at improving the understanding and modeling of the Mediterranean intense rain events that frequently result in devastating flash floods in southern France. A primary objective is to bring together the skills of meteorologists and hydrologists, modelers and instrumentalists, researchers and practitioners, to cope with these rather unpredictable events. In line with previously published flash-flood monographs, the present paper aims at documenting the 8–9 September 2002 catastrophic event, which resulted in 24 casualties and an economic damage evaluated at 1.2 billion euros (i.e., about 1 billion U.S. dollars) in the Gard region, France. A description of the synoptic meteorological situation is first given and shows that no particular precursor indicated the imminence of such an extreme event. Then, radar and rain gauge analyses are used to assess the magnitude of the rain event, which was particularly remarkable for its spatial extent with rain amounts greater than 200 mm in 24 h over 5500 km2. The maximum values of 600–700 mm observed locally are among the highest daily records in the region. The preliminary results of the postevent hydrological investigation show that the hydrologic response of the upstream watersheds of the Gard and Vidourle Rivers is consistent with the marked space–time structure of the rain event. It is noteworthy that peak specific discharges were very high over most of the affected areas (5–10 m3 s−1 km−2) and reached locally extraordinary values of more than 20 m3 s−1 km−2. A preliminary analysis indicates contrasting hydrological behaviors that seem to be related to geomorphological factors, notably the influence of karst in part of the region. An overview of the ongoing meteorological and hydrological research projects devoted to this case study within the OHM-CV is finally presented

Juvenile neuropsychiatric systemic lupus erythematosus: identification of novel central neuroinflammation biomarkers

International audienceIntroduction Juvenile systemic lupus erythematosus (j-SLE) is a rare chronic autoimmune disease affecting multiple organs. Ranging from minor features, such as headache or mild cognitive impairment, to serious and life-threatening presentations, j-neuropsychiatric SLE (j-NPSLE) is a therapeutic challenge. Thus, the diagnosis of NPSLE remains difficult, especially in pediatrics, with no specific biomarker of the disease yet validated. Objectives To identify central nervous system (CNS) disease biomarkers of j-NPSLE. Methods A 5-year retrospective tertiary reference monocentric j-SLE study. A combination of standardized diagnostic criteria and multidisciplinary pediatric clinical expertise was combined to attribute NP involvement in the context of j-SLE. Neopterin and interferon-alpha (IFN-α) protein levels in cerebrospinal fluid (CSF) were assessed, together with routine biological and radiological investigations. Results Among 51 patients with j-SLE included, 39% presented with j-NPSLE. J-NPSLE was diagnosed at onset of j-SLE in 65% of patients. No specific routine biological or radiological marker of j-NPSLE was identified. However, CSF neopterin levels were significantly higher in active j-NPSLE with CNS involvement than in j-SLE alone ( p = 0.0008). Neopterin and IFN-α protein levels in CSF were significantly higher at diagnosis of j-NPSLE with CNS involvement than after resolution of NP features (respectively p = 0.0015 and p = 0.0010) upon immunosuppressive treatment in all patients tested ( n = 10). Both biomarkers correlated strongly with each other ( R s = 0.832, p < 0.0001, n = 23 paired samples). Conclusion CSF IFN-α and neopterin constitute promising biomarkers useful in the diagnosis and monitoring of activity in j-NPSLE

HyMeX: A 10-Year Multidisciplinary Program on the Mediterranean Water Cycle

Drobinski, P. ... et. al.-- 20 pages, 10 figures, 1 table, supplement material http://journals.ametsoc.org/doi/suppl/10.1175/BAMS-D-12-00244.1HyMeX strives to improve our understanding of the Mediterranean water cycle, its variability from the weather-scale events to the seasonal and interannual scales, and its characteristics over one decade (2010–20), with a special focus on hydrometeorological extremes and the associated social and economic vulnerability of the Mediterranean territoriesHyMeX was developed by an international group of scientists and is currently funded by a large number of agencies. It has been the beneficiary of financial contributions from CNRS; Météo-France; CNES; IRSTEA; INRA; ANR; Collectivité Territoriale de Corse; KIT; CNR; Université de Toulouse; Grenoble Universités; EUMETSAT; EUMETNET; AEMet; Université Blaise Pascal, Clermont Ferrand; Université de la Méditerranée (Aix-Marseille II); Université Montpellier 2; CETEMPS; Italian Civil Protection Department; Université Paris- Sud 11; IGN; EPFL; NASA; New Mexico Tech; IFSTTAR; Mercator Ocean; NOAA; ENEA; TU Delft; CEA; ONERA; IMEDEA; SOCIB; ETH; MeteoCat; Consorzio LAMMA; IRD; National Observatory of Athens; Ministerio de Ciencia e Innovación; CIMA; BRGM; Wageningen University and Research Center; Department of Geophysics, University of Zagreb; Institute of Oceanography and Fisheries, Split, Croatia; INGV; OGS; Maroc Météo; DHMZ; ARPA Piemonte; ARPA-SIMC Emilia-Romagna; ARPA Calabria; ARPA Friuli Venezia Giulia; ARPA Liguria; ISPRA; University of Connecticut; Università degli Studi dell'Aquila; Università di Bologna; Università degli Studi di Torino; Università degli Studi della Basilicata; Università La Sapienza di Roma; Università degli Studi di Padova; Università del Salento; Universitat de Barcelona; Universitat de les Illes Balears; Universidad de Castilla-La Mancha; Universidad Complutense de Madrid; MeteoSwiss; and DLR. It also received support from the European Community's Seventh Framework Programme (e.g., PERSEUS, CLIM-RUN)Peer reviewe

Chapter 2. Climate change in the Mediterranean region

La région méditerranéenne est reconnue comme étant une des régions au monde particulièrement sensible au changement climatique. Plusieurs raisons expliquent cette forte sensibilité du cycle de l’eau en Méditerranée au changement climatique. Tout d’abord, le bassin méditerranéen se trouve dans une zone de transition entre le climat tempéré des latitudes moyennes et le climat plus chaud et sec de l’Afrique du Nord. Un autre facteur d’explication provient de ses caractéristiques géographiques, i. e. une mer semi-fermée entourée de montagnes et de régions littorales très urbanisées. Ces facteurs climatiques, géographiques et anthropiques contribuent aussi à la forte variabilité spatiale et temporelle des conditions climatiques, océaniques et hydrologiques rencontrées en Méditerranée.L’analyse des tendances observées des moyennes annuelles sur le dernier demi-siècle montre des évolutions des composantes du cycle de l’eau en Méditerranée avec, globalement en Méditerranée, une augmentation de la température, une diminution des précipitations et des apports des fleuves à la mer, et une augmentation de l’évaporation. Les projections climatiques des modèles globaux ou régionaux du climat indiquent que ce réchauffement et assèchement va se poursuivre, avec une amplitude de ces changements qui dépend principalement après 2050 du scénario d’émission. Les projections climatiques indiquent aussi une augmentation en fréquence et intensité des vagues de chaleur. Néanmoins, la distribution spatiale détaillée des changements en température, et encore plus des changements en précipitation, demeure encore incertaine.Les modèles de climat prévoient clairement une augmentation de la température de la mer en surface sous l’effet du changement climatique, qui se propage aux couches profondes océaniques. Il est attendu que la circulation thermohaline de la Méditerranée va évoluer sous l’effet de ce réchauffement de la mer et des changements encore incertains de la salinité. Les échanges de chaleur et d’eau au détroit de Gibraltar devraient aussi être modifiés en conséquence, et donc la source de chaleur et de sel que représente la mer Méditerranée pour l’Atlantique Nord. Il n’y a cependant pas à ce jour de consensus entre les modèles sur les caractéristiques d’évolution de la circulation thermohaline de la Méditerranée et des échanges avec l’Océan Atlantique