Extreme Low Flow Estimation under Climate Change

Climate change’s impact on water availability has been widely studied, including its impact on very rare values quantified by return levels using the statistical extreme value theory. However, the application of this theory to estimate extreme low flows is barely justified due to a large temporal dependency and a physically highly bounded lower tail. One possible way of overcoming this difficulty is to simulate a very large sample of river flow time series consistent with the observations or the climate projections in order to enable empirical rare percentile estimations. In this paper, such an approach based on simulation is developed and tested for a small mountainous watershed in the French Alps. A bivariate generator of daily temperature and rainfall, developed in collaboration with Paris-Saclay University and based on hidden Markov models, is used to produce a large number of temperature and rainfall time series, further provided as input to a hydrological model to produce a similarly large sample of river flow time series. This sample is statistically analyzed in terms of low flow occurrence and intensity. This framework is adapted to the analysis of both current climate conditions and projected future climate. To study historical low flow situations, the bivariate temperature and rainfall model is fitted to the observed time series while bias-adjusted climate model outputs are used to calibrate the generator for the projections. The approach seems promising and could be further improved for use in more specific studies dedicated to the climate change impact on local low flow situations

Influence des barrages-réservoirs sur la température de l’eau : exemple d’application au bassin versant de l’Ain

L’objectif de cette communication est d’illustrer, au travers d’un jeu de données important sur l’Ain, les évolutions constatées sur les températures de l’eau et l’influence de la gestion des retenues, notamment en situation estivale. Des modèles sont calés et utilisés pour simuler ces températures selon différentes hypothèses de gestion des débits pour identifier l’effet des retenues. Des projections sur la période 1950-2099 sont faites sur la base d’un scénario climatique, d’un modèle hydrologique et de modèles de température de l’eau. Cette simulation confirme une possible et inquiétante hausse de la température de l’eau estivale liée à la hausse des températures de l’air et d’une baisse marquée des débits

Régionalisation des précipitations sur les massifs montagneux français à l’aide de régressions locales et par types de temps

Les phénomènes météorologiques en montagne sont influencés par de nombreux facteurs tels que le relief ou l’altitude, et possèdent de ce fait une grande variabilité spatiale, qui rend l’hydrométéorologie des bassins versants de montagne particulièrement complexe. Au regard de cette hétérogénéité spatiale, les postes d’observations sont à ces altitudes trop peu nombreux. Les mesures sont de plus réalisées dans des conditions parfois difficiles (neige, vent) et sont donc souvent entachées d’importantes incertitudes. En conséquence, l’estimation des stocks de neige et des précipitations, primordiale pour les gestionnaires du parc hydroélectrique d’EDF (Électricité De France), reste encore aujourd’hui sujette à des incertitudes non négligeables. Une thèse menée actuellement au sein de l’équipe hydrologie de EDF-DTG (Direction Technique Générale) a, parmi ses objectifs, le développement d’un outil d’interpolation des précipitations en zones de montagne. Ce dernier permettrait à terme de progresser vers une vision spatialisée et cartographiée de la pluie et de la neige mesurées sur les bassins versants faisant l’objet d’une prévision opérationnelle. Pour développer ce modèle, une très vaste base de données a été constituée, regroupant des données françaises (EDF-DTG et Météo France) mais également suisses, italiennes et espagnoles. Cet outil repose sur un Modèle Numérique de Terrain de maille 1 km. Sur chaque pixel, l’effet orographique, considéré comme prépondérant dans l’explication des précipitations en montagne, est modélisé par une relation linéaire reliant les précipitations à l’altitude. Cette relation s’appuie sur les points de mesure situés à proximité du pixel, dont le mode de sélection et de pondération conditionne la qualité des résultats. Une classification en types de temps est introduite, afin de prendre en compte les variations du gradient orographique de précipitation en fonction du type de circulation atmosphérique considérée. L’utilisation de la validation croisée entre les stations et du bilan hydrologique intégré sur des bassins versants, a permis d’évaluer le niveau de restitution du modèle sur les Alpes, les Pyrénées et le Massif Central. On peut considérer les résultats comme très encourageants au regard de ceux obtenus par d’autres méthodes, ce qui est sans doute le fait du caractère résolument régional du mode de reconstitution des précipitations

Évolution récente et future de la ressource en eau dans les Alpes. Résultats d’une modélisation hydrologique spatialisée sur le bassin de l’Isère à Grenoble

Comment évoluent les ressources en eau dans les Alpes sous l’effet du changement climatique ? Diminution de l’enneigement, fonte des glaciers, étiages plus sévères : autant de questions aujourd’hui cruciales pour l’ensemble des usages de l’eau dans ces régions, parmi lesquels la production hydro-électrique. Y répondre suppose à la fois de savoir modéliser finement le fonctionnement de ces hydro-systèmes et de savoir quantifier l’évolution du climat à ces échelles. Une nouvelle version spatialement distribuée du modèle hydrologique MORDOR d’EDF [1] a été déployée sur l’ensemble du bassin versant de l’Isère à Grenoble, en valorisant l’ensemble des données hydro-nivologiques disponibles sur ce bassin (mesures de débit, d’enneigement, images satellites de surfaces enneigées, bilans glaciaires…). Elle a pour objectif de répondre aux nombreux enjeux que pose l’exploitation hydro-électrique de la vallée, en simulant la réponse hydrologique en tout point du bassin et dans différents contextes climatiques. Forcée par des scénarios climatiques préalablement dé-biaisés et régionalisés, elle permet de simuler l’évolution des débits en rivière, les changements de régimes saisonniers, ou encore l’évolution des contributions glaciaires. Autant de données d’entrée précieuses pour quantifier finement les changements déjà observés et adapter au mieux la gestion et l’exploitation des aménagements de la vallée

What type of floods are rainfall-runoff models able to simulate based on a long-term atmospheric reanalysis?

International audienc

Historical floods reconstruction using NOAA 20CR global climate reanalysis over the last 150 years

International audienc