Modélisation de la montée vers un état critique de la situation de basses eaux sous forçages naturel et anthropique en région méditerranéenne

Water and life are unequally distributed. This hinders the development of societies, and leads to situations of tension, whoseintensity and frequency vary according to climatic conditions, population density and according therefore to demand. With theongoing climate change and the rising water requirements (the stock dedicated to the natural environment), the level of tensionis likely to rise, such as the frequency of very low water. The French Mediterranean territories are particularly concerned withthe fragility of water resources during summertime (a little watered season, a strong tourist appeal, etc.). In addition, everymodification in the climate regime (the decreasing of rainfall inputs, etc.) would necessarily affect more the small catchmentwith very local resources, such as rivers and living areas which don’t benefit from the influence of major rivers (Rhone, Durance,etc.).The reflection on water scarcity can therefore be focused on the structure of such a risk (sequence of steps, the impact of onefactor on the others, etc.), and on the conditions that make the system reach an undesirable situation.The approach adopted here suggests to decline this particular approach to low water. Three objectives are here stated: (1) identifyand compile, within a specific database, the essential information to understand the phenomenon; (2) characterize the meanstate of low water from local situations and through robust statistical descriptors; (3) determine the terms of its evolution tocritical states.The whole work leads first to the development of a probabilistic modeling, which is designed to be deployed in different spatialscales and in dfferent times. The reflection is then extended to the methodological and technical arrangements that would allowthe development of analytical indicators and synthetic indexes for assessing the resource level of tension.The approach finally results in simple and intuitive digital tools, that can be mobilized for operational purposes such asdecision-making support for the implementation of anticipatory measures and regulation, and that can transferable to anyMediterranean territory.L’eau et la vie sont inégalement réparties. Ceci entrave le développement des sociétés, et fait apparaître des situations de tension,dont l’intensité et la fréquence varient selon le contexte climatique, la densité des populations et donc de la demande. Avec le changement climatique en cours et la hausse des besoins en eau (dont la « réserve » à laisser aux milieux naturels), le niveau des tensions est susceptible de s’élever, et la fréquence des très basses eaux de s’accroître. Dans le sud-est de la France, l’aire soumise au climat méditerranéen est particulièrement concernée par la fragilité des ressources en eau en période estivale (une saison très peu arrosée et une forte attractivité touristique, etc.). De plus, une modification du régime climatique (diminution des apports pluviométriques, extrêmes plus marqués, etc.) affectera nécessairement davantage les bassins alimentés par des ressources très locales, tels les cours d’eau et les bassins de vie ne bénéficiant pas de l’influence des grands fleuves allogènes à l’aire climatique méditerranéenne (Rhône, Durance, etc.). La réflexion sur le manque ou la pénurie en eau, de qualité propre pour satisfaire les usages sur ces territoires, peut dès lors être portée sur la façon dont un tel risque se construit (succession des étapes, retentissement d’un facteur sur les autres, etc.), et sur la façon dont l’évolution des éléments structurels et des forçages extérieurs conduit ou non à s’approcher d’une situation indésirable.La démarche engagée ici propose de décliner cette approche particulière aux basses eaux. Il s’agit alors de répondre à un triple objectif : (1) identifier et compiler au sein d’une base de données spécifique les informations essentielles pour appréhender le phénomène ; (2) caractériser l’état moyen des basses eaux à partir de situations locales et par le biais de descripteurs statistiques robustes ; (3) déterminer les modalités de son évolution vers des états critiques. Ce travail conduit dans un premier temps au développement d’une modélisation probabiliste, laquelle est conçue pour être déployée dans différentes échelles spatiales et dans différentes temporalités. La réflexion est ensuite étendue aux modalités méthodologiques et techniques pour l’élaboration d’indicateurs analytiques et d’indices synthétiques d’évaluation de la situation de tension sur la ressource.La démarche aboutit enfin à des outils numériques simples et intuitifs, mobilisables à des fins opérationnelles comme support d’aide à la décision pour la mise en place de mesures d’anticipation et de régulation, et transposables à tout territoire méditerranéen

Modeling the rise of a critical state of the low flows situation under natural and anthropogenic presures in the mediterranean basin

L’eau et la vie sont inégalement réparties. Ceci entrave le développement des sociétés, et fait apparaître des situations de tension,dont l’intensité et la fréquence varient selon le contexte climatique, la densité des populations et donc de la demande. Avec le changement climatique en cours et la hausse des besoins en eau (dont la « réserve » à laisser aux milieux naturels), le niveau des tensions est susceptible de s’élever, et la fréquence des très basses eaux de s’accroître. Dans le sud-est de la France, l’aire soumise au climat méditerranéen est particulièrement concernée par la fragilité des ressources en eau en période estivale (une saison très peu arrosée et une forte attractivité touristique, etc.). De plus, une modification du régime climatique (diminution des apports pluviométriques, extrêmes plus marqués, etc.) affectera nécessairement davantage les bassins alimentés par des ressources très locales, tels les cours d’eau et les bassins de vie ne bénéficiant pas de l’influence des grands fleuves allogènes à l’aire climatique méditerranéenne (Rhône, Durance, etc.). La réflexion sur le manque ou la pénurie en eau, de qualité propre pour satisfaire les usages sur ces territoires, peut dès lors être portée sur la façon dont un tel risque se construit (succession des étapes, retentissement d’un facteur sur les autres, etc.), et sur la façon dont l’évolution des éléments structurels et des forçages extérieurs conduit ou non à s’approcher d’une situation indésirable.La démarche engagée ici propose de décliner cette approche particulière aux basses eaux. Il s’agit alors de répondre à un triple objectif : (1) identifier et compiler au sein d’une base de données spécifique les informations essentielles pour appréhender le phénomène ; (2) caractériser l’état moyen des basses eaux à partir de situations locales et par le biais de descripteurs statistiques robustes ; (3) déterminer les modalités de son évolution vers des états critiques. Ce travail conduit dans un premier temps au développement d’une modélisation probabiliste, laquelle est conçue pour être déployée dans différentes échelles spatiales et dans différentes temporalités. La réflexion est ensuite étendue aux modalités méthodologiques et techniques pour l’élaboration d’indicateurs analytiques et d’indices synthétiques d’évaluation de la situation de tension sur la ressource.La démarche aboutit enfin à des outils numériques simples et intuitifs, mobilisables à des fins opérationnelles comme support d’aide à la décision pour la mise en place de mesures d’anticipation et de régulation, et transposables à tout territoire méditerranéen.Water and life are unequally distributed. This hinders the development of societies, and leads to situations of tension, whoseintensity and frequency vary according to climatic conditions, population density and according therefore to demand. With theongoing climate change and the rising water requirements (the stock dedicated to the natural environment), the level of tensionis likely to rise, such as the frequency of very low water. The French Mediterranean territories are particularly concerned withthe fragility of water resources during summertime (a little watered season, a strong tourist appeal, etc.). In addition, everymodification in the climate regime (the decreasing of rainfall inputs, etc.) would necessarily affect more the small catchmentwith very local resources, such as rivers and living areas which don’t benefit from the influence of major rivers (Rhone, Durance,etc.).The reflection on water scarcity can therefore be focused on the structure of such a risk (sequence of steps, the impact of onefactor on the others, etc.), and on the conditions that make the system reach an undesirable situation.The approach adopted here suggests to decline this particular approach to low water. Three objectives are here stated: (1) identifyand compile, within a specific database, the essential information to understand the phenomenon; (2) characterize the meanstate of low water from local situations and through robust statistical descriptors; (3) determine the terms of its evolution tocritical states.The whole work leads first to the development of a probabilistic modeling, which is designed to be deployed in different spatialscales and in dfferent times. The reflection is then extended to the methodological and technical arrangements that would allowthe development of analytical indicators and synthetic indexes for assessing the resource level of tension.The approach finally results in simple and intuitive digital tools, that can be mobilized for operational purposes such asdecision-making support for the implementation of anticipatory measures and regulation, and that can transferable to anyMediterranean territory

MODELISATION DE LA MONTEE VERS UN ETAT CRITIQUE DE LA SITUATION DE BASSES EAUX SOUS FORÇAGES NATUREL ET ANTHROPIQUE EN REGION MEDITERRANEENNE

Water and life are unequally distributed. This hinders the development of societies, and leads to situations of tension, whose intensity and frequency vary according to climatic conditions, population density and according therefore to demand. With the ongoing climate change and the rising water requirements (the stock dedicated to the natural environment), the level of tension is likely to rise, such as the frequency of very low water.The French Mediterranean territories are particularly concerned with the fragility of water resources during summertime (a little watered season, a strong tourist appeal, etc.). In addition, every modification in the climate regime (the decreasing of rainfall inputs, etc.) would necessarily affect more the small catchment with very local resources, such as rivers and living areas which don’t benefit from the influence of major rivers (Rhone, Durance, etc.).The reflection on water scarcity can therefore be focused on the structure of such a risk (sequence of steps, the impact of one factor on the others, etc.), and on the conditions that make the system reach an undesirable situation.The approach adopted here suggests to decline this particular approach to low water. Three objectives are here stated: (1) identify and compile, within a specific database, the essential information to understand the phenomenon; (2) characterize the mean state of low water from local situations and through robust statistical descriptors; (3) determine the terms of its evolution to critical states.The whole work leads first to the development of a probabilistic modeling, which is designed to be deployed in different spatial scales and in different times. e reection is then extended to the methodological and technical arrangements that would allow the development of analytical indicators and synthetic indexes for assessing the resource level of tension.The approach finally results in simple and intuitive digital tools, that can be mobilized for operational purposes such asdecision-making support for the implementation of anticipatory measures and regulation, and that can transferable to any Mediterranean territory.L’eau et la vie sont inégalement réparties. Ceci entrave le développement des sociétés, et fait apparaître des situations de tension, dont l’intensité et la fréquence varient selon le contexte climatique, la densité des populations et donc de la demande. Avec le changement climatique en cours et la hausse des besoins en eau (dont la « réserve » à laisser aux milieux naturels), le niveau des tensions est susceptible de s’élever, et la fréquence des très basses eaux de s’accroître.Dans le sud-est de la France, l’aire soumise au climat méditerranéen est particulièrement concernée par la fragilité des ressources en eau en période estivale (une saison très peu arrosée et une forte attractivité touristique, etc.). De plus, une modification du régime climatique (diminution des apports pluviométriques, extrêmes plus marqués, etc.) affectera nécessairement davantage les bassins alimentés par des ressources très locales, tels les cours d’eau et les bassins de vie ne bénéficiant pas de l’influence des grands fleuves allogènes à l’aire climatique méditerranéenne (Rhône, Durance, etc.).La réflexion sur le manque ou la pénurie en eau, de qualité propre pour satisfaire les usages sur ces territoires, peut dès lors être portée sur la façon dont un tel risque se construit (succession des étapes, retentissement d’un facteur sur les autres, etc.), et sur la façon dont l’évolution des éléments structurels et des forçages extérieurs conduit ou non à s’approcher d’une situation indésirable.La démarche engagée ici propose de décliner cette approche particulière aux basses eaux. Il s’agit alors de répondre à un triple objectif : (1) identifier et compiler au sein d’une base de données spécifique les informations essentielles pour appréhender le phénomène ; (2) caractériser l’état moyen des basses eaux à partir de situations locales et par le biais de descripteurs statistiques robustes ; (3) déterminer les modalités de son évolution vers des états critiques. Ce travail conduit dans un premier temps au développement d’une modélisation probabiliste, laquelle est conçue pour être déployée dans différentes échelles spatiales et dans différentes temporalités. La réflexion est ensuite étendue aux modalités méthodologiques et techniques pour l’élaboration d’indicateurs analytiques et d’indices synthétiques d’évaluation de la situation de tension sur la ressource.La démarche aboutit enfin à des outils numériques simples et intuitifs, mobilisables à des fins opérationnelles comme support d’aide à la décision pour la mise en place de mesures d’anticipation et de régulation, et transposables à tout territoire méditerranéen

Le retour d’expérience pour anticiper la reconstruction des territoires littoraux en conduite de crise

The cyclonic risk in the French Antilles is quite well known but it presents atypical and uncertain characteristics. Added to this, the specific features of coastal territories (such as insularity) reinforce their vulnerability and limit their ability to rebuild and adapt. The island of Saint-Martin demonstrates how difficult this process can be, even two years after the passage of hurricanes Irma, José and Maria in 2017. Indeed, if the decisions and actions carried out during an exceptional event mainly focus on managing the emergency in order to get out of the crisis as quickly as possible, one can wonder about the long-term effects of anticipation: in times of extreme crisis, can we anticipate some actions and their consequences in order to facilitate the reconstruction phase? In order to help crisis managers to integrate the objective of operational continuity and territorial reconstruction into decision-making, a global experience feedback (resulting from around forty interviews) was carried out on this cyclonic crisis of 2017

Le retour d’expérience pour penser la reconstruction des territoires littoraux en conduite de crise

International audienc

Le retour d’expérience pour penser la reconstruction des territoires littoraux en conduite de crise

International audienc

Outils de modélisation probabiliste et réflexive des situations de tension sur la ressource en eau en zone méditerranéenne : exemple du gardon (France)

National audienc

Modélisation de la criticité des situations de basses eaux en région méditerranéenne - Application au bassin versant des Gardons

International audienc

Modélisation heuristique de la criticité des basses eaux en région méditerranéenne

International audienceThe expected impacts of climate change on water supplies give rise to many questions about the emergence of situations of tension between resources and uses, especially for territories already fragile hydrological regime. In France, the area subject to the Mediterranean climate is particularly concerned by the water availability issue during summertime, because it is a hot and sparsely watered area and because it attracts more temporary and permanent people every year. Thus, one can wonder how the risk of water scarcity is structured and how the evolution of its components can lead to a critical situation, in which the system’s state generating the risk can be changed. Such a reflection should then focuses on the advent of a critical situation: dynamic balance, technical aspects, regulatory, policy, etc. In our purposes, we are intending to develop a methodology allowing a chronological and probabilistic modeling of the criticity of low flows through kindenograms (from kindunos, danger). We therefore propose to decline this approach for low flows situations, defined as a delicate balance, at both particular time and place, between the available water resource and the combined environmental and societal demand. The low flows' state, conditioned by natural and human forcings, would then translate an "hydric deficiency", to satisfy at least one water use, over short or long periods.Les impacts attendus du changement climatique sur les réserves en eau soulèvent de nombreuses interrogations quant à l'émergence de situations de tension entre ressources et usages, notamment pour des territoires au régime hydrologique déjà fragile. En France, l'aire soumise au climat méditerranéen est particulièrement concernée par la question de disponibilité en eau en période estivale, parce qu'il s'agit d'une région chaude et peu arrosée et parce qu'elle attire chaque année davantage de populations (temporaires et pérennes). On peut donc s'interroger sur la façon dont le risque de manque d'eau de qualité se structure et sur la façon dont l'évolution de ses composants conduit ou non à s'approcher d'une situation critique dans laquelle, ou en fonction de laquelle, l'état du système producteur du risque peut lui-même être modifié. La réflexion porte alors sur l'avènement d'une situation critique : équilibre dynamique, aspects technique, règlementaire, politique, etc. Dans notre propos, il s'agit donc de montrer comment on peut amorcer une modélisation chronologique et probabiliste de la criticité des basses eaux, au travers de kindénogrammes (de kindunos, le danger). Nous nous proposons de décliner cette approche pour les situations de basses eaux, qui correspondent à un équilibre fragile, à un moment et en un lieu, entre la ressource en eau disponible et les demandes environnementales et sociétales. Leur état, conditionné par les forçages naturels et les pressions exercées par les activités humaines, peut ainsi traduire une carence hydrique pour satisfaire un ou plusieurs usages de l'eau sur des périodes plus ou moins longues

Aridité et sécheresse : heuristique d'une modélisation parétienne et bayésienne de la tension sur la ressource en eau dans le sud-est de la France

International audienceDrought is a recurrent phenomenon, particularly in the Mediterranean area. In this paper, we propose to define it as a conjectured societal phenomenon locally dependent both on anthropogenic activity and on climate variability. In view of global warming, it seems necessary to develop a methodology adapted to the estimation of the stress on water resources (gap between natural supply and societal demand). The Bayesian paradigm could respond to such a need and make it possible to go beyond the classical mass balances, which are imprecise and concern vast territories. We thus propose a reflection on how the Bayes theorem can be implemented, in the framework of drought modelling, for a French geographical area, regularly affected. This solution has the advantage of being incremental and valid both for drought as a socio-physical phenomenon and for the perception that populations and managers or decision makers have of it, insofar as the brain’s mode of reasoning would be Bayesian (S. Dehaenne). Taking into account the different aspects of drought (physical, productive and psychological) would therefore be done with the same conceptual basis. To perform such calculations, we must first have probability distributions describing different natural and anthropogenic variables. The choice of these variables as well as their formatting, and then the calculation of the distributions proves to be a decisive first step. A work on the recession phases of several stations was thus carried out as an illustration. From long chronicles (45 recessions at Générargues; Gardon d’Anduze) public (Hydro Bank) of average daily flows and shorter chronicles (6 recessions at dead dawn; Galeizon, Gardon d’Alès), but of high quality, discrete probability distributions were established. Class sizes fit Pareto’s law (power model). The distribution of the parameters (Constant: C; and Slope: P) can be reduced to a Gaussian distribution. Three types of information: the values of the variables, the class sizes or the parameters of the Paretian models can thus be introduced into the Bayesian network. Work in progress will make it possible to know, from different points of view (ergodicity, computability, effectiveness, practicality and speed of implementation…), which information is the best to use.La sécheresse est un phénomène récurrent, en particulier, en milieu méditerranéen. Nous proposons dans cet article de la définir comme un phénomène sociétal conjoncturel dépendant localement tant de l'activité anthropique que de la variabilité climatique. En raison du réchauffement climatique, il semble nécessaire de développer une méthodologie adaptée à l'estimation de la tension sur la ressource en eau (écart entre l'offre naturelle et la demande sociétale). Le paradigme bayésien pourrait répondre à un tel besoin et permettre de dépasser les bilans de masse classiques, imprécis et concernant de vastes territoires. Nous proposons donc une réflexion discursive sur la façon dont le théorème de Bayes peut-être mis en oeuvre, dans le cadre d'une modélisation de la sécheresse, pour un secteur géographique français, régulièrement affecté. Cette solution présente l'avantage de pouvoir être incrémentale et d'être valide tant pour la sécheresse comme phénomène sociophysique que pour la perception que les populations et les gestionnaires ou décideurs en ont, dans la mesure où le mode de raisonnement du cerveau serait bayésien (S. Dehaenne). La prise en compte des différents volets de la sécheresse (physique, productif et psychologique) se ferait ainsi avec une même base conceptuelle. Pour engager de tels calculs, nous devons d'abord disposer de distributions de probabilité décrivant différentes variables naturelles et anthropiques. Le choix de ces variables ainsi que leur mise en forme, puis le calcul des distributions s'avèrent être une première étape déterminante. Un travail sur les phases de récession de plusieurs stations a ainsi été réalisé à titre illustratif, en mettant en oeuvre un modèle parétien discret. À partir de chroniques longues (45 récessions à Générargues ; Gardon d'Anduze) publiques (Banque Hydro) de débits moyens journaliers et de chroniques plus courtes (6 récessions à l'Aube morte ; Galeizon, Gardon d'Alès), mais de haute qualité, des distributions de probabilité discrètes ont été établies. Les effectifs par classe s'ajustent à une loi de Pareto (modèle de puissance). La distribution des paramètres (Constante : C ; et Pente : P) peut être ramenée à une forme gaussienne. Trois types d'information : les valeurs des variables, les effectifs par classe ou les paramètres des modèles parétiens peuvent être introduits dans le réseau bayésien. Un travail en cours permettra de savoir, selon différents points de vue (ergodicité, calculabilité, effectivité, praticité et rapidité de mise en oeuvre…), quelle peut être la meilleure information à utiliser