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Chapitre 2: climat et risques hydrologiques Risques hydrologiques et am´ enagem

Chapitre 2: climat et risques hydrologiques Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire Christophe Ancey Chapitre 2: climat et risques hydrologiques crue du Gard, septembre 2002 •Variabilit´ e des pr´ ecipitations • comment marche l’atmosph` ere ? • passage d’une perturbation • changement climatique •Dangers hydrologiques • inondation et crue • crue torrentielle • d´ ebˆ acle • avalanche Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 2 Variabilité des précipitations Deux causes principales : •rotation de la terre (instabilit´ e, oscillation NAO) •action du soleil comme source de chaleur Des causes secondaires : •courant marin (p. ex. gulf stream) •activit´ e solaire (cycles de 11-14 ans sauf durant le Petit ˆ Age Glaciaire : le minimum de Maunder au XVIIe s) •´ eruption volcanique (p. ex. ´ eruption du Tambora en 1815 ( ( l’ann´ ee sans ´ et´ e ) )) •variation d’excentricit´ e (cycle de 100 000 ans) et pr´ ecession des ´ equinoxes (cycle de 20 000 ans environ) Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 3 Circulation atmosphérique Mod` ele de Palm´ en-Newton Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 4 Positionnement des centres de pression Variation annuelle : action du soleil et force du jet stream Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 5 Cheminement du jet stream polaire crue du Gard, septembre 2002 On part d’une situation o` u le jet stream part du Tibet (air chaud) puis remonte vers les r´ egions polaires ; c’est la situation classique rencontr´ ee en ´ et´ e (ﬁg. a et d). L’hiver, le courant se met ` a osciller entre le 60 et le 40° parall` eles, avec en g´ en´ eral quatre ` a cinq ondulations, qui donnent naissance ` a des centres d´ epressionnaires (c et d). Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 6 Oscillations polaires et australes Instabilit´ es du jet stream (ondes de Rossby) Trois grands syst` emes concernent l’Europe : •l’anticyclone des A¸ cores (hautes pressions) •d´ epression islandaise (basses pressions) •l’anticyclone centr´ e sur la Sib´ erie. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 7 Oscillation Nord Atlantique North Atlantic Oscillation (NAO) : cycle ∼10 ans Indice NAO : indice donnant la diﬀ´ erence relative de pression entre les A¸ cores et l’Islande Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 8 Conséquences d’un NAO positif Anticyclone des A¸ cores plus fort que d’habitude et/ou que la d´ epression islandaise est plus creus´ ee. Cette diﬀ´ erence accrue de pression favorise donc les vents forts atlantiques, aboutissant le plus souvent ` a des hivers humides et doux sur les Alpes et des temps froids et secs sur le nord de l’Europe (ainsi qu’au Canada et au Groenland). Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 9 Conséquences d’un NAO négatif Le gradient de pression entre les r´ egions polaires et subtropicales reste faible, entraˆ ınant des vents et des passages perturb´ es atlantiques de plus faible intensit´ e et moins fr´ equents que d’ordinaire, alors que dans le mˆ eme temps, l’anticyclone centr´ e sur la Sib´ erie envoie de l’air polaire froid. Une grande partie de l’Europe est alors plong´ ee dans un temps sec et tr` es froid ; les vents d’ouest d’altitude sont non seulement moins forts, mais ´ egalement d´ ecal´ es vers le sud. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 10 Conséquences du changement climatique •augmentation des temp´ eratures ` a la surface •humidit´ e accrue de l’atmosph` ere •augmentation du niveau des mers •disparition de la banquise, fonte du perg´ elisol, et retrait glaciaire •r´ eduction de l’enneigement •un lien peu ´ evident entre accroissement des pr´ ecipitations extrˆ emes et crues Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 11 Un effet plus marqué pour la Suisse 1900 1950 2000 -15 -10 -5 0 5 10 années (a) Col du Grand Saint Bernard 1900 1950 2000 -5 0 5 10 15 20 25 années (b) Genève 1900 1950 2000 -10 -5 0 5 10 15 20 années (c) Berne 1900 1950 2000 -5 0 5 10 15 20 25 années (d) Sion Si ` a l’´ echelle de la plan` ete, la temp´ erature moyenne a augment´ e de 1 °C depuis 1900, le r´ echauﬀement a ´ et´ e plus marqu´ e en Suisse avec en g´ en´ eral un accroissement sup´ erieur ` a 2 °C. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 12 Projection des températures ´ Ecart ` a la normale calcul´ ee sur la p´ eriode 1981-2010 de la moyenne globale des temp´ eratures de surface (°C). Sc´ enarios du GIEC RCP2.6 (en vert) et RCP8.5 (en orange). Les observations historiques HadCRUT4 sont indiqu´ ees avec un trait noir. Les enveloppes trac´ ees correspondent ` a un intervalle de conﬁance de 95 % pour l’ensemble des mod` eles de climat ayant particip´ e aux simulations du GIEC. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 13 Dangers hydrologiques Autoroute A1 ` a Coppet, juin 2013 Danger ou risque hydrologique les ph´ enom` enes ou risques induits par l’eau sous forme liquide ou solide : •les d´ ebordements de cours d’eau (crue, inondation) et certains ´ ecoulements souterrains (remont´ ee de nappe) ; •les crues torrentielles (lave torrentielle, charriage, lahar, d´ ebˆ acle glaciaire) ; •les avalanches de neige. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 14 Phénomènes hydrologiques extrêmes Lanslevillard 1970 Certains ph´ enom` enes hydrologiques sont extrˆ emes parce que les pr´ ecipitations ` a leur origine sont extrˆ emes. Avantages de leur ´ etude : •lien simple entre cause et cons´ equence •le futur est le reﬂet du pass´ e •un outil statistique : th´ eorie des valeurs extrˆ emes •borne sup´ erieure des ph´ enom` enes Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 15 Phénomènes hydrologiques extrêmes Lanslevillard, avalanche de l’Arcelle mai 1983 Certains ph´ enom` enes hydrologiques sont extrˆ emes parce qu’ils r´ esultent d’un concours de circonstances. Combinaison de facteurs dont aucun n’est extrˆ eme pris s´ epar´ ement, qui donne naissance ` a un ph´ enom` ene d’intensit´ e extrˆ eme Cas des horsains (outliers en anglais) : une ( ( aberration statistique ) ) selon les statisticiens. Physiquement, des ( ( r` egles du jeu ) ) plus compliqu´ ees... Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 16 Inondation et crue Des cin´ etiques diﬀ´ erentes •inondation : mont´ ee des eaux lentes, couvrant de grandes surfaces sur des p´ eriodes longues •crue : mont´ ee rapide des eaux, occupation du lit majeur sur des p´ eriodes courts Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 17 Inondations Inondations de juin 2013 en Suisse (Berne), Autriche (plaine du Danube, Melk), Allemagne (Bavi` ere, Straubing) Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 18 Inondations Sc´ enarios m´ et´ eorologiques responsables des inondations : •inondations hivernales, caus´ ees par des d´ epressions d’ouest associ´ ees ` a un front chaud : pr´ ecipitations longues, continues et parfois intenses. Crue de la Seine de 1910 •inondations dues ` a la fonte des neiges se produisent lorsque le stock neigeux est encore important au printemps. Crue de l’Arc en juin 1956 •inondations dues aux pr´ ecipitations convectives d’´ et´ e peuvent avoir des eﬀets catastrophiques sur des r´ egions fortement urbanis´ ees. Inondation de Berne en aoˆ ut 2005 •inondations dues aux grandes mar´ ees. Tempˆ ete de janvier 1953 (Pays Bas et Grande Bretagne). Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 19 Inondations: dommages Statistiques des inondations catas- trophiques par continent sur la p´ eriode 1985–1999 d’apr` es les donn´ ees de M¨ unchenRe Inondation Pertes ´ economiques Pertes en vie humaine nombre millions US$ nombre Europe 430 (18 %) 41 230 (15 %) 1 800 (1 %) Asie 900 (37 %) 192 690 (69 %) 222 780 (88 %) Am´ erique du Nord et centrale 420 (17 %) 37 540 (13 %) 3 670 (2 %) Am´ erique du Sud 210 (9 %) 4 130 (1 %) 4 480 (2 %) Afrique 330 (14 %) 1 950 (1 %) 15 810 (6 %) Oc´ eanie 130 (5 %) 2 280 (1 %) 3 290 (1%) totaux 2410 279 810 251 820 Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 20 Inondations: crues de la seine Des crues fr´ equentes 1910, 1924, 1945, 1955, 1982, 1988, 1995, 1999, 2001,2013, 2016, 2018. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 21 Inondations: information historique abondante Crues du Tage (pont romain d’Alcantara) Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 22 Inondations: information historique abondante Crue de 1941 du Cher (chˆ ateau de Chenonceau) Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 23 Inondations liées aux marées et tempêtes raz de mar´ ee de 1953 sur les Pays-Bas. Tempˆ ete Xynthia en 2010 en Vend´ ee. Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 24 Inondations d’été Inondations d’aoˆ ut 2005 en Suisse centrale et orientale (ici Klosters) Risques hydrologiques et am´ enagement du territoire 25 Inondations à la fonte des neiges Inondation de la plaine de l’Is` ere ` a Grenoble (mai 2008) uploads/Philosophie/ chapitre-2 1 .pdf