Changement climatique et cycle de l'eau
Impacts, adaptation, législation et avancées scientifiques

Coll. Environnement

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Language: Français
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Subject for Changement climatique et cycle de l'eau

Publication date:
336 p. · 15.5x24 cm · Paperback · Four-color printing
L’eau est un bien précieux dont la préservation devient une priorité absolue et la gestion de la ressource en eau fait face à un défi majeur : la capacité à s’adapter à l’excès comme à la pénurie. L’évaluation des impacts du changement climatique sur le cycle de l’eau, aux échelles globale, nationale et locale, est donc primordiale et implique de poursuivre les efforts développés pour mettre en place des systèmes de prévision ainsi que des méthodes efficaces de gestion et d’adaptation.
 
Cet ouvrage unique en langue française est entièrement orienté vers cet objectif. Il permet de mieux aborder les impacts des changements climatiques sur les ressources en eau.

Après avoir rappelé les modèles de prévision de la variabilité et du changement climatique et les scénarios utilisés pour mieux anticiper le climat futur à différentes échelles temporelles, cet ouvrage présente un état des impacts connus du changement climatique sur le cycle de l’eau. Les principes de gestion intégrée des ressources en eau dans le contexte de la variabilité climatique sont rappelés et les mesures d’adaptation au changement climatique sont discutées, ainsi que les mesures de planification à l’épreuve du climat. Sont ensuite abordés les principaux atouts et points à développer du cadre réglementaire de la politique de l’eau dans l’Union européenne, en particulier la directive-cadre sur l’eau, et les implications du changement climatique sur le système de gestion des réseaux hydrographiques. Enfin, les auteurs donnent un aperçu des programmes de recherche européens et de l’état d’avancement de la création d’interfaces entre science et législation.
Préambule
Préface
Avant-Propos
Liste des principaux acronymes

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Introduction
Projection de la variabilité et du changement climatique

1. Évolution récente du climat
1.1. Principaux faits du 4e rapport du GIEC
1.2. Détection de tendances dans le contexte de signaux fluctuants
1.3. Tendances récemment observées
2. Prévisibilité de la variabilité climatique à l’échelle saisonnière
2.1. Outils de prévisions saisonnières
2.2. Sources de prévisibilité à l’échelle saisonnière
2.3. Différences régionales dans la prévisibilité du climat
2.4. Disponibilité et formats des prévisions saisonnières
2.5. Utilité des prévisions saisonnières
3. Prévisibilité de la variabilité climatique à l’échelle décennale
3.1. Utilisation des modèles climatiques
3.2. Projections pour le futur proche
3.3. Projections pour le XXIe siècle vues par le GIEC

C H A P I T R E 2
Scénarios de changement climatique aux échelles globale et locale

1. La chaîne d’information sur le climat
1.1. Gaz à effet de serre et température atmosphérique
1.2. Scénarios SRES
1.3. Modèles climatiques globaux
2. Simulations du climat à l’échelle régionale en Europe
2.1. Descente d’échelle
2.2. PRUDENCE
2.3. ENSEMBLES
2.4. CORDEX
2.5. Euro-CORDEX
2.6. Exemple d’application à l’étude hydrologique : le projet CLIMB (FP7)
3. La justification de nouveaux scénarios du GIEC
4. Des scénarios climatiques taillés sur mesure
4.1. Définition d’une année standard
4.2. Atlas d’effets du changement climatique à l’échelle régionale
5. Conclusions et perspectives

C H A P I T RE 3
Impacts du changement climatique sur le cycle de l’eau

1. Changements récents du cycle de l’eau
2. Impacts du changement climatique sur l’eau et les ressources en eau
2.1. Augmentation de la fréquence des événements extrêmes
2.2. Acidification des écosystèmes et des eaux de surface
2.3. Impact sur les ressources littorales
2.4. Augmentation de l’intensité des sécheresses
3. Impacts du changement et de la variabilité climatique sur les ressources en eau
3.1. Débits des rivières
3.2. Eaux souterraines
3.3. Élévation du niveau de la mer
3.4. Inondations
3.5. Aridification
3.6. Qualité de l’eau et santé
3.7. Environnement et écosystèmes naturels
4. Impacts à l’échelle régionale du changement et de la variabilité climatique sur les usages de l’eau
4.1. La disponibilité rapportée à la population
4.2. Évolution des usages de l’eau
4.3. Vulnérabilité de certains territoires
4.4. Conflits et rivalités d’usages liés à la rareté de l’eau
5. Impacts institutionnels potentiels du changement climatique
5.1. Assurance
5.2. Aspects institutionnels

C H A P I T R E 4
Gestion de l’eau dans le contexte de la variabilité climatique actuelle

1. Principes de gestion intégrée des ressources en eau
1.1. Principes de gestion des bassins hydrographiques
1.2. Gestion opérationnelle
1.3. Planification
1.4. Soutien analytique
1.5. Bassins hydrographiques internationaux
1.6. Participation du public
1.7. Comment mettre la gestion des bassins en pratique ?
2. Pratiques courantes d’utilisations de données climatiques pour la conception d’infrastructures liées à l’eau.
2.1. Analyses des extrêmes
2.2. Conception d’infrastructures liées aux inondations
2.3. Conception d’infrastructures liées aux sécheresses
2.4. Autres aspect
3. Pratiques courantes et historique de gestion de la variabilité climatique
3.1. Prévisions des inondations et des sécheresses
3.2. Établissement de priorités lors de sécheresses
3.3. Gestion des réservoirs
3.4. Stratégies indigènes pour traiter des sécheresses
4. Considération de la variabilité et du changement climatique
5. Prise en compte de la variabilité climatique historique et actuelle

6. Utilisation de prévisions climatiques saisonnières
6.1. Quand utiliser des prévisions saisonnières ?
6.2. Exemples d’utilisations possibles de prévisions climatiques saisonnières
pour la gestion des ressources en eau
7. Lien entre la gestion de la variabilité climatique et l’adaptation au changement climatique


C H A P I T R E 5
Adaptation au changement climatique dans le secteur de l’eau

1. Prise en compte des incertitudes futures dans la gestion de l’eau
2. Quelles sont les exigences en matière d’adaptation pour la gestion de l’eau ?
2.1. Gestion des risques climatiques dans le contexte de la gestion intégrée des ressources en eau
2.2. Zones côtières
2.3. Larges bassins versants
2.4. Sécheresses dans les zones arides
3. Gestion des risques et adaptation dans le contexte des politiques de l’eau
3.1. Mécanismes globaux
3.2. Mécanismes régionaux
3.3. Les politiques nationales face aux changements climatiques et l’eau
3.4. Mise en œuvre d’initiatives locales
4. De l’intégration de l’adaptation et de l’atténuation à la mal-adaptation
5. Conclusions


C H A P I T R E 6
Mesures à l’épreuve du climat

1. Gestion de l’eau à l’épreuve du climat : débats et paradigmes
1.1. Gestion fondamentale des ressources en eau à l’épreuve du climat
1.2. Gestion adaptative à l’épreuve du climat
2. Conceptualiser la mise à l’épreuve du climat
2.1. Explorer le futur avec une vision de mise à l’épreuve du climat
2.2. Évaluation des stratégies d’adaptation
3. Transparence
4. Frontières entre la science, la législation et la société


C H A P I T R E 7
Cadre réglementaire de la politique de l’eau dans l’Union européenne – Implications du changement climatique

1. Le cadre réglementaire établi par la directive-cadre sur l’eau
1.1. Objectifs
1.2. Mesures techniques
1.3. Les directives « filles »
1.4. Intégration des autres législations environnementales
1.5. Étapes critiques de la DCE
1.6. Dispositions de la DCE concernant la participation du public
1.7. Stratégie commune de mise en œuvre de la DCE
2. Incidences du changement climatique sur la réglementation
2.1. DCE et changement climatique
2.2. Directives parentes et tendances dans le domaine des inondations et sécheresses
2.3. Au niveau international
3. Perspectives vis-à-vis du changement climatique (en Europe)
3.1. Plan d’action pour la sauvegarde des ressources en eau de l’Europe
3.2. Stratégie d’adaptation au changement climatique de l’UE
4. Conclusions et perspectives pour la politique de l’eau de l’UE

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Recherche européenne sur le changement climatique et l’eau – Exemples et perspectives

1. Intégration des avancées scientifiques dans le contexte de la gestion des eaux vis-à-vis du changement climatique.
2. Financement de la recherche à l’échelle de l’UE
2.1. Projets de recherche du 5e PCRD
2.2. Projets ciblés et intégrés du 6e PCRD
2.3. Projets ERA-NET du 6e PCRD
2.4. Le 7e PCRD
2.5. Projets de démonstration – Programme LIFE
3. Quelques exemples de projets de recherche en soutien à la législation traitant du changement climatique et des ressources en eau
3.1. Recherche sur les scénarios climatiques
3.2. Recherche sur les impacts du changement climatique sur le cycle de l’eau
3.3. Recherche sur les options et coûts en matière d’atténuation-adaptation
3.4. Recherche sur les sécheresses et la rareté de l’eau
3.5. Recherche sur les inondations
3.6. Perspectives et besoins de recherche
4. Conclusions

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Besoins d’interface entre la science et la législation dans le domaine de la gestion des risques climatiques

1. Rappels du fondement scientifique des politiques de l’eau et du climat
1.1. Étapes clés de la législation environnementale
1.2. « Interfaces environnementales » et leurs liens avec la législation
1.3. Identification des besoins de recherche en soutien à la législation environnementale
1.4. Processus de consultation (implication des scientifiques)
2. Interactions avec la communauté scientifique
2.1. Science et législation : des partenaires « naturels » ?
2.2. Besoins de synthèse et de traduction
2.3. Plateformes d’échanges
3. Besoins d’une politique intégrée
3.1. Améliorations des liens entre la législation et la recherche
3.2. Pratiques d’intégration de la science dans le processus législatif
3.3. Besoin d’interface entre la science et la législation
3.4. Développements scientifiques vers une politique environnementale intégrée
4. Conclusions, perspectives
4.1. Besoins de reconnaissance de la fonction de « médiateur-traducteur »
4.2. Liens effectifs entre la science et la législation de l’international vers le régional
4.3. Recommandations

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Conclusion, perspectives

1. Besoins de recherche
2. Renforcement des réseaux multidisciplinaires-sectoriels
3. Anticipation des révisions à venir


Bibliographie
Index

Pourquoi écrire un livre sur les relations entre le changement climatique et le cycle de l’eau ? Cette préoccupation s’inscrit dans un débat plus vaste, engagé il y a plus de vingt ans : la planète est en train de vivre un changement climatique majeur provoqué par l’action de l’homme, qui a des impacts considérables, en particulier sur le cycle de l’eau. Les scientifiques en ont pris conscience, les décideurs travaillent sur les mesures à prendre, sur la politique à mettre en place pour s’adapter à la situation et pour éventuellement l’enrayer.

Cet ouvrage est une contribution inédite en ce sens qu’il aborde successivement tous les aspects du problème, allant de ce que la communauté scientifique sait sur le changement climatique, sur les impacts attendus pour la planète – en particulier sur le cycle de l’eau –, mais aussi sur les mesures d’adaptation qui sont progressivement mises en place, sur la législation qui est progressivement élaborée (en particulier au niveau européen), et enfin il promeut l’idée qu’il faut absolument faire travailler ensemble toutes les communautés concernées.

Rappelons quel est l’enjeu. Depuis quelques décennies les scientifiques observent des événements inquiétants à la surface de la Terre. Il ne se passe pas un mois sans que les médias ne nous annoncent des catastrophes majeures : inondations violentes, sécheresses, érosions littorales intenses, contaminations de nappes d’eau, glissements de terrain, atteintes à la biodiversité, etc. Pendant longtemps les scientifiques étaient réticents à relier systématiquement ces événements au changement climatique global. Leur discours commence à évoluer, et désormais ils confirment souvent un lien direct pour nombre de ces catastrophes.

Depuis la publication en 2014 du 5e rapport du GIEC, nous disposons de nouvelles sorties de modèles sur la durée du XXIe siècle. Nous savons bien que ces projections sont imparfaites et qu’elles sont affectées par de fortes incertitudes, que les modélisateurs travaillent désormais à réduire. Ces projections sont fondées sur quatre scénarios, allant d’une hypothèse optimiste (suppression totale et immédiate de toute émission de gaz à effet de serre à la surface de la Terre) à une hypothèse pessimiste (on ne change rien à rien, scénario que les Anglo-Saxons nomment business as usual). Nous avons désormais vingt-cinq ans de recul depuis le premier rapport du GIEC (1990). Il est donc possible de comparer ses projections avec les données instrumentales. Il apparaît que le climat de la Terre évolue selon la trajectoire la plus pessimiste (scénario RCP8.5) et que cette tendance est vérifiée pour plusieurs paramètres (température, niveau des océans, acidité de l’océan, albédo, précipitations, etc.).

Cet ouvrage est plus particulièrement dédié aux impacts sur le cycle de l’eau. En effet, les modèles révèlent qu’une très forte redistribution géographique des précipitations est attendue à la surface des continents. D’ici la fin du siècle, on peut s’attendre à des déficits de précipitations pouvant atteindre 25 % dans de nombreuses régions (zone péri-méditerranéenne, Amérique centrale, sud de l’Afrique, Chili, nord du Brésil, etc.) et donc à des sécheresses catastrophiques. On a d’ores et déjà pu constater des réductions du débit de certaines rivières : c’est le cas pour les fleuves et rivières du sud de la France (-30 % en trente ans). Simultanément, d’autres régions seront sujettes à un fort accroissement des précipitations (Philippines, sud de la Chine, Inde, Scandinavie, Québec, Sibérie), et donc à des inondations majeures.

On sait bien que l’eau est un bien précieux qu’il faut préserver à tout prix et que cette préservation va devenir une priorité absolue à l’avenir. Parallèlement, le stress climatique a commencé à affecter toutes les espèces biologiques, et donc la biodiversité. Parmi celles-ci, l’espèce humaine est concernée en premier lieu. En 2006, le concept de « réfugiés climatiques » est apparu dans le rapport d’un groupe de travail présidé par l’économiste Sir Nicolas Stern, ancien vice-directeur de la Banque mondiale. Ce rapport accorde une place privilégiée au problème croissant de l’eau dans le monde (inondations, sécheresses, eau potable, etc.). Dans ses conclusions, il annonce que dans les dix ans (2006 à 2016), ce sont environ 200 millions de réfugiés climatiques qui seront amenés à se déplacer à la suite de perturbations climatiques affectant principalement le cycle de l’eau. Bien que ce chiffre parût excessif en 2006, il semble hélas se confirmer : en effet, le Norwegian Refugee Council a évalué à plus de 32 millions le nombre de personnes déplacées à la surface de la planète durant l’année 2012, pour des raisons climatiques. Nous sommes donc en train de vivre une crise qui débute et qui, si rien n’est fait, devrait prendre des proportions que personne ne souhaite.

On comprend dès lors que l’un des défis majeurs que nous devons désormais relever est bien l’évaluation la plus précise possible des impacts du changement climatique en cours sur le cycle de l’eau, et ce à l’échelle de la planète. Pour cela, il faut poursuivre les efforts développés pour mettre en place des systèmes de prévision, des méthodes de gestion et d’adaptation, et cet ouvrage est entièrement orienté vers cet objectif. Que faire désormais ? Il faudrait travailler simultanément selon trois pistes principales :

– tout d’abord, poursuivre l’étude du problème à un niveau international (c’est ce qui est réalisé par l’ONU, à travers les travaux du GIEC), à un niveau européen (l’EU finance des programmes de recherche tels que le 7e PCRD et désormais Horizon 2020). Ces programmes ont abordé le problème de l’eau (par exemple, comment prévoir puis gérer des événements extrêmes tels que les sécheresses ou les inondations ?). Des réseaux européens ont été conçus et financés : ils obtiennent déjà des résultats encourageants. Des législations sont mises en place, telles que la DCE (directive-cadre sur l’eau) ;

– par ailleurs, il faut poursuivre l’effort de réduction des gaz à effet de serre. Le responsable principal du changement climatique est d’origine anthropique : nous émettons trop de gaz à effet de serre (CO2, CH4, etc.). Ce défi climatique nouveau n’a pas un caractère inéluctable et il convient de mettre en place très vite des contre-mesures visant à réduire nos émissions. De nombreux pays ne font pas suffisamment d’efforts. Néanmoins, beaucoup se sont lancés dans une réflexion active sur l’attitude à adopter désormais. Pour être efficace, ce type d’action ne peut être engagé qu’à l’échelle globale. Depuis vingt-cinq ans, les diverses conférences internationales dédiées à cet effort de réduction se sont pour la plupart soldées par des succès mitigés, pour ne pas dire des échecs. Un grand rendez-vous nous attend désormais à la fin de l’année 2015 : la COP21 doit se tenir à Paris ; plus de 190 pays devraient signer un engagement à réduire leurs émissions de 50 % d’ici 2050. Espérons qu’ils y parviennent enfin, et qu’ensuite cet engagement soit réellement mis en application ;

– enfin, il reste un domaine peu abordé, qui devrait apporter un éclairage nouveau : celui de l’étude de situations climatiques analogues à l’actuelle, qui se sont produites dans le passé. La paléoclimatologie nous apprend que nous avons déjà connu une situation semblable à la période actuelle Holocène : l’Eémien (stade 5e). Cette période se situe il y a 125 000 ans. La température était alors probablement plus élevée de +2 ˚C et le niveau des océans était plus haut de ≈ 4 m. Cette période n’est pas exactement analogue à l’Holocène car l’insolation était alors plus élevée, mais son étude approfondie permettrait de comprendre comment la planète a réagi à un réchauffement de même ordre de grandeur que celui vers lequel nous nous dirigeons, de comprendre comment elle s’y est adaptée, comment les écosystèmes et la biodiversité ont été affectés, comment le cycle de l’eau a été impacté. Un point critique qui va devoir être étudié est l’impact de la vitesse du réchauffement sur la capacité d’adaptation et de résilience des écosystèmes et de la biodiversité. Là aussi, l’étude de l’environnement éémien par des palynologues devrait faire progresser la connaissance sur ce problème. Il semble donc indispensable qu’un programme de recherche majeur soit lancé par l’Europe sur l’étude de cet épisode climatique clé, pour une meilleure compréhension du futur.

On a déjà beaucoup écrit sur le sujet. En revanche, alors que généralement les communautés concernées travaillent indépendamment, cet ouvrage ouvre des pistes pour rapprocher les scientifiques, les industriels, les décideurs, les parties prenantes. La démarche de rapprochement qui est développée en détail dans cet ouvrage est très originale et en fait un ouvrage unique, qui intéressera non seulement les décideurs et les politiques, mais aussi les parties prenantes, le monde de la recherche et le monde académique.

Francis Grousset
Directeur de recherche CNRS honoraire
• Professionnels de l’eau (gestionnaires, législateurs, industriels).
• Chercheurs et étudiants en master, étudiants en écoles d’ingénieurs.
• Isabelle La Jeunesse est Docteur en géographie de l’environnement et Maître de conférences au département de géographie de l’Université François-Rabelais de Tours, chercheur à l'UMR CNRS 7324 CITERES et chercheur associé à l'UMR CNRS 6554 LETG-Angers. Elle participe à de nombreux programmes de recherche européens dans le domaine de l’environnement et du changement climatique.

• Philippe Quevauviller a une HDR en chimie, il est Docteur en chimie et en océanographie et est Professeur associé à la Vrije Universiteit Brussel à Bruxelles (VUB). En poste à la Commission européenne depuis 1989, il a contribué au développement de réglementations européennes dans le domaine de l’eau et est désormais en charge de programmes de recherche européens dans le domaine de la sécurité des citoyens vis-à-vis des catastrophes. Il est membre de comités éditoriaux de revues techniques et scientifiques et auteur de nombreux ouvrages et articles dans la presse scientifique internationale.