Projets de recherche Hydro-CH2018

Hydro-CH2018 a notamment pour objectif d’améliorer la compréhension des processus hydrologiques afin de combler les déficits de connaissances concernant les impacts des changements climatiques sur les ressources en eau de la Suisse. À cet effet, différents projets de recherche ont été lancés avec la participation de nombreux instituts de recherche suisses.

Nouveaux scénarios hydrologiques pour la Suisse

Ce projet vise à actualiser les scénarios hydrologiques pour la Suisse en s’appuyant sur les nouveaux scénarios climatiques (scénarios CH2018), et à créer ainsi les bases nécessaires à des mesures d’adaptation ainsi qu’à des études d’impact plus approfondies. Le nouveau jeu de données permettra d’étudier les évolutions des processus hydrologiques induites par le climat ainsi que d’analyser et d’évaluer les changements touchant le cycle de l’eau. Par rapport aux anciens scénarios (CH2011), il offrira une meilleure représentation des extrêmes hydrologiques et des fluctuations. Des projections transitoires donneront en outre une plus grande souplesse aux évaluations.

Quantification de la part respective des débits résultant de la fonte des neiges et de la fonte des glaciers

Schnee- und Gletscherschmelze
Vue du Val Maighels et du glacier de Maighels (Rhin antérieur) depuis le Piz Tagliola
© Markus Weiler

La neige et les glaciers sont très sensibles aux changements de température. La part des débits des cours d’eau suisses due à la pluie, à la fonte des neiges et à la fonte des glaciers se modifie donc sous l’effet des changements climatiques. Ce phénomène a des conséquences sur la disponibilité des ressources hydriques, en particulier pendant les périodes de sécheresse. Ce projet vise donc à modéliser la part respective des débits journaliers due à la glace, à la neige et à la pluie dans tous les bassins versants de Suisse pour la période de 1970 à 2100. Il ne s’agit pas de déterminer la provenance de chaque particule d’eau, mais de quantifier la mesure dans laquelle le débit dépend de chacune de ces composantes à certaines dates, c’est-à-dire les effets respectifs des apports d’eau dus à la pluie, à la fonte des neiges et à la fonte des glaciers. La part respective de ces différents éléments lors d’événements extrêmes revêt un intérêt particulier, tout comme les fluctuations au fil du temps et les grandes tendances. Cette étude est par ailleurs intégrée à un projet similaire mené par la Commission Internationale de l’Hydrologie du Bassin du Rhin pour tout le bassin versant du Rhin jusqu’à l’échelle de Lobith à la frontière germano-néerlandaise.

Évaluation de futurs scénarios hydrologiques au moyen de données climatiques stochastiques

Dans le cadre de ce projet de recherche, les scénarios climatiques CH2018 régionaux (valeurs journalières, trame de 12 km de côté) sont transposés à l’aide d’un générateur de temps stochastique sur une trame de 2 km de côté à résolution horaire. Ces données climatiques à haute résolution sont ensuite utilisées pour la modélisation hydrologique. Il s’agit ainsi d’obtenir une réduction des incertitudes touchant l’évaluation de futurs extrêmes hydrologiques, en particulier les fortes précipitations et les crues. Les calculs seront effectués pour trois bassins versants, ceux de la Thur, de la Petite Emme et de la Maggia, puis comparés avec les résultats d’autres projets de recherche Hydro-CH2018.

FORHYCS-ICE : couplage de trois modèles de système environnemental (hydrologie, glacier et forêt) en vue d’améliorer les projections hydrologiques

Au cours des dernières décennies, de nombreuses études ont été menées au sujet des impacts des changements climatiques sur différents systèmes environnementaux. Elles reposaient le plus souvent sur l’analyse d’approches (modélisées) réalisées par certaines disciplines scientifiques pour un système déterminé (p. ex. forêt, cycle de l’eau, glacier). Dans le cadre de ce projet, trois modèles de système sont pour la première fois couplés : on étudie simultanément les impacts des changements climatiques sur l’hydrologie, sur les glaciers et sur l’évolution et la composition de la forêt. L’objectif est de réussir à établir des prévisions interdisciplinaires cohérentes qui soient valables pour tous ces systèmes.

AgriAdapt : impacts des changements climatiques et des modifications de l’exploitation sur les rendements et les ressources en eau dans le Seeland bernois

Les changements climatiques accroissent les besoins en eau des plantes dans la production agricole. En parallèle, la disponibilité de l’eau diminue en été en raison de la baisse des précipitations et de l’augmentation de l’évaporation. Une adaptation climatique de l’agriculture axée sur l’irrigation est susceptible d’aggraver les conflits d’usage de l’eau et de conduire à une surexploitation de la ressource. Ce projet de recherche est donc consacré à la question de savoir dans quelle mesure il est possible de maintenir la production agricole malgré les changements climatiques et quelles mesures d’adaptation sont nécessaires à cet effet (p. ex. irrigation, choix des cultures). Il étudie notamment les impacts des changements climatiques et de l’adaptation de l’agriculture sur les ressources en eaux souterraines. Le domaine d’étude choisi est le Seeland bernois, qui fait l’objet d’une agriculture intensive et où l’irrigation repose largement sur les eaux souterraines, ressource qui revêt aussi une grande importance pour l’approvisionnement en eau potable de la région.

Bilan hydrique et sécheresse

Les scénarios climatiques CH2018 ne tiennent pas compte des changements à venir dans l’utilisation du sol ou dans l’irrigation. Il convient donc de se demander quels seraient en Suisse les impacts de ces facteurs sur le cycle de l’eau et les ressources en eau. Ce projet s’est donc fixé comme objectif de fournir des informations sur les impacts de différents scénarios d’évolution du climat et d’utilisation du sol sur les ressources en eau disponibles en Suisse. Dans ce contexte, il est prévu d’accorder une attention particulière à la durabilité de la consommation d’eau pour l’irrigation.

Dynamique des eaux souterraines et stockage dans les bassins versants alpins

Dans les régions alpines, les changements climatiques provoqueront un déplacement du moment auquel la fonte des neiges se produit, ce qui aura des répercussions sur les débits : ceux-ci tendront à diminuer au printemps et en été, et à augmenter en hiver. Selon la région, les eaux souterraines pourront atténuer quelque peu ces impacts, même si leur recharge va elle aussi évoluer sous l’effet des changements climatiques. Le projet vise à étudier les interdépendances entre le stockage d’eau souterraine et l’évolution de la couverture neigeuse sous l’effet des changements climatiques dans les bassins versants alpins, et les impacts de ces phénomènes sur le régime d’écoulement. À cet effet, il s’agit avant tout de mieux comprendre les relations entre géomorphologie, géologie, hydrogéologie, stockage des eaux souterraines et dynamique des écoulements.

Potentiel des réservoirs à buts multiples en matière d’atténuation des impacts de la sécheresse estivale

Speichersee
© Manfred Stähli, WSL

Les lacs naturels et artificiels, les bassins de retenue et autres réservoirs sont d’ores et déjà utilisés pour stocker l’eau à de multiples fins. Ils ont le potentiel de permettre de faire face aux pénuries d’eau locales et régionales qui ne manqueront pas d’augmenter à l’avenir sous l’effet conjugué des changements climatiques, de la croissance démographique et de l’intensification de l’agriculture. La fonte des neiges et des glaciers, qui fournit aujourd’hui une part significative des ressources en eau disponibles lors des canicules estivales, disparaîtra en bonne partie. L’augmentation des exigences relatives à l’usage de l’eau due aux facteurs mentionnés plus haut provoquera à son tour une hausse des besoins en réservoirs d’eau utilisables à diverses fins. Ce projet de recherche étudie le potentiel des réservoirs à buts multiples en matière d’atténuation de la sécheresse estivale dans les grandes régions hydrologiques de Suisse et pour des études de cas choisies.

Impacts sur la température de l’eau

En Suisse, la température des eaux de surface a augmenté de 1 à 2 degrés au cours des 30 dernières années. Elle continuera de croître sous l’effet de la hausse attendue de la température de l’air, ce qui aura des répercussions sur les écosystèmes aquatiques et sur la qualité de l’eau. Ce projet de recherche étudie à l’aide de modèles les impacts des changements climatiques sur les températures des lacs et des cours d’eau suisses ainsi que les corrélations entre ces dernières. Lors d’une étape ultérieure, il s’agira d’analyser plus en détail les impacts sur les services écosystémiques (p. ex. déplacement des zones piscicoles) et d’élaborer des bases pour les mesures de gestion des eaux.

Modification de la température des eaux souterraines

Grundwassertemperatur Basel
Régime hydraulique et thermique des eaux souterraines à Bâle-Ville (moyenne 2010-2015).
© Jannis Epting, Universität Basel

Les impacts des changements climatiques sur les ressources d’eau souterraine sont encore mal connus. On sait toutefois qu’ils ne sont pas les mêmes selon que la ressource se situe en terrain meuble, dans de la roche, dans une zone urbanisée ou dans une région agricole, et qu’ils diffèrent encore concernant le principal processus de recharge des eaux souterraines. Pour comprendre les processus généraux à l’œuvre et les facteurs spécifiques aux différents sites, il est nécessaire de caractériser les conditions hydrauliques et thermiques ayant des effets tant directs (rafraîchissement/réchauffement) qu’indirects (changements climatiques) sur la formation de ces eaux. Reposant sur une sélection de ressources d’eau souterraine représentatives situées en terrain meuble sur le territoire suisse, ce projet de recherche est donc axé sur une caractérisation de l’état actuel hydraulique et thermique, dont il s’attache à tirer les paramètres clés (taux de recharge, durée de rétention, propriétés du stockage, etc.). Une comparaison des conditions spécifiques à différentes ressources d’eau souterraine constitue le fondement qui permettra une transposition à de telles ressources en général (situations types).

Dernière modification 08.11.2018

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