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PROPOSITION DE SUJET DE STAGE (6 mois) Titre du sujet : Impact des changements

PROPOSITION DE SUJET DE STAGE (6 mois) Titre du sujet : Impact des changements climatiques récent et futur sur différents indicateurs de sécheresse Organisme ou service proposant le sujet : Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME) Equipe VDR (Variabilité-Détection-Rétroactions) 42 Avenue G Coriolis, 31057 Toulouse cedex 1 Responsables scientifiques : NOM : DOUVILLE Prénom : Hervé téléphone : 05 61 07 96 25 télécopie : 05 61 07 96 10 Mél : Herve.Douville@meteo.fr NOM : DECHARME Prénom : Bertrand téléphone : 05 61 07 96 18 télécopie : 05 61 07 96 10 Mél : Bertrand.Decharme@meteo.fr Situation du sujet de recherche : L’origine anthropique du réchauffement global observé au cours du 20ème siècle est aujourd’hui considérée comme très probable. Ce réchauffement devrait s’accélérer au cours du 21ème siècle et conduire à une intensification du cycle hydrologique global (Douville et al. 2006a). Néanmoins, l’évolution des précipitations continentales demeurant très incertaine (Douville et al. 2006b) et l’évapotranspiration semblant dans un premier temps devoir augmenter (Wang et al. 2010), se pose la question d’une évolution à la hausse des risques de sécheresse aussi bien sous les tropiques qu’aux moyennes latitudes en été (Burke et al. 2006). Ce stage se propose d’aborder globalement cette question sous différents angles et en utilisant différents indicateurs mensuels de sécheresse : déficit de précipitations, indice empirique SPEI basé sur les précipitations et les températures (via l’équation de Thornthwaite) observées ou simulées, indice d’humidité du sol simulé (Sheffield et Wood 2008), débits observés ou simulés sur les grands bassins (Alkama et al. 2010b). Dans un premier temps, l’indice SPEI reconstruit par Vicente-Serrano et al. (2010) à partir des observations du CRU (1901-2006) sera comparé aux indices d’humidité du sol et de débits déduits de simulations off-line (1950-2006) du modèle hydrologique ISBA (Decharme et Douville 2007, Alkama et al. 2010a), lui-même confronté aux observations de débits du GRDC (Global Runoff Data Centre). Les relations entre les différents indices de sécheresse et le poids respectif des précipitations et des températures dans leur variabilité seront également analysés. Dans un second temps, certaines des simulations CMIP5 réalisées avec le modèle CNRM-CM5 en vue de la rédaction du prochain rapport du GIEC seront utilisées pour évaluer l’impact du changement climatique sur les indicateurs de sécheresse, soit directement à partir des sorties mensuelles du modèle de climat, soit en utilisant les anomalies simulées de température et de précipitations pour forcer une nouvelle simulation off-line du modèle hydrologique ISBA. Prolongement en thèse: Le prolongement envisagé consisterait à ajouter une composante biophysique à l’évaluation des conséquences hydrologiques du réchauffement global, en privilégiant toujours la question des sécheresses également envisagées sous l’angle de la végétation. D’une part l’option A-gs du modèle hydrologique ISBA pourrait être mise en œuvre de manière à avoir une simulation explicite de la photosynthèse et des indices foliaires dont la variabilité récente pourrait être comparée à différents jeux de données satellitaires. D’autre part, un module de végétation dynamique pourrait être développé, validé et appliqué de manière à aborder la question de la migration des principaux écosystèmes et de leur vulnaribilité aux événements climatiques extrêmes, en particulier les sécheresses. Cette thèse serait encadrée par Christine Delire (équipe ASTER du CNRM), pourrait être dirigée par Hervé Douville (équipe VDR du CNRM), mais pourrait également se faire en co-tutelle ou en partenariat avec l’INRA. Références bibliographiques: Alkama R., B. Decharme, H. Douville, M. Becker, A. Cazenave, J. Sheffield, A. Voldoire, S. Tyteca, and P. Le Moigne (2010a) Global evaluation of the ISBA-TRIP continental hydrologic system. Part 1: A twofold constraint using GRACE Terrestrial Water Storage estimates and in-situ river discharges. J. Hydrometeorology, 11, 583- 600. Alkama R., B. Decharme, H. Douville, and A. Ribes (2010b) Trends in global and basin- scale runoff over the late 20th century? Methodological issues and sources of uncertainty. J. Climate (révisé). Burke E.J., S.J. Brown, N. Christidis (2006) Modeling the recent evolution of global drought and projections for the twenty-first century with the Hadley Centre climate model. J. Hydromet., 7, 1113-1125. Decharme B., H. Douville (2007) Global validation of the ISBA Sub-Grid Hydrology. Climate Dyn., 29, 21-37, doi:10.1007/s00382-006-0216-7. Douville H., K. Laval, D. Cariolle, S. Planton, J-C. André (2006a): Eau et Climat. "Les Eaux Continentales". Rapport sur la Science et la Technologie, Académie des Sciences, Editions Tech. & Doc., Chapitre 4, 201-238. Douville H., D. Salas-Mélia, S. Tyteca (2006b): On the tropical origin of uncertainties in the global land precipitation response to global warming. Climate Dynamics, 26, 367- 385, doi:10.1007/s00382-005-0088-2. Sheffield J., E. Wood (2008) Global trends and variability in soil moisture and drought characteristics, 1950-2000, from observation-driven simulations of the terrestrial hydrologic cycle. J. Climate, 21, 432-458. Vincente-Serrano S.M., S. Beguria, J.I. Lopez-Moreno, M. Angulo, A.Kenawy (2010) A new global 0.5° gridded dataset (1901-2006) of a mu ltiscalar drought index: comparison with current drought index datasets based on the Palmer Drought Severity Index. J. Hydromet., 11, 1033-1043. Wang K., R. Dickinson, M. Wild, S. Liang (2010) Evidence for decadal variation in global terrestrial evapotranspiration between 1982 and 2002: 2. Results. J. Geophys. Res., 115, D20113. uploads/Geographie/ stage-m2-drought.pdf