Changement climatique et infrastructures - + DCLIM + CNRM Ludovic Bouilloud Dprévi/GCRI/Pôle Route
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Changement climatique et
infrastructures
Ludovic Bouilloud
Dprévi/GCRI/Pôle Route
+ DCLIM + CNRMPlan de la présentation Observation du changement climatique Scénarios du climat futur Impact du changement climatique sur les conditions météoroutières Conclusion et perspectives
Qu’est ce que le GIEC
• Le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du
Climat (GIECC ou IPCC en anglais) a été mis en place en
1988 par l’Organisation Météorologique Mondiale et par le
Programme des Nations Unis pour l’Environnement.
• Son premier objectif principal est d’évaluer l’information
scientifique et socio-économique sur le changement
climatique, ses impacts et les différentes options pour
l’atténuer ou s’y adapter.
• Le deuxième objectif principal est de produire, sur demande,
des avis scientifiques, techniques et socio-économiques à la
Conférence des Parties à la Convention Cadre des Nations
Unies sur le Changement Climatique.
Rapport pour décideurs disponible (2007)Reconstructions à partir de carottages glaciaires et
observations récentes (GIEC, 2007)
Augmentation des gaz à effet de serre sur les dernières décenniesEvolutions par rapport à la période 1961-1990
(GIEC, 2007)
Températures
moyennes globales
Niveau de la mer
Couverture de neige
au printemps (HN)Observation en Métropole
2001
stations synoptiques 160
stations automatiques 1100
postes bénévoles 3300
Un réseau dense spatialement et temporellement (dont reconstitution
de données anciennes jusqu’à environ 1850)Tendance en France sur le siècle dernier (1901-2000 )
Température hivernale (DJF) Temperature estivale (JJA)
Augmentation de la température de l’air (°C/siècle)Tendance en France sur le siècle dernier (1901-2000 )
Printemps baisse significative
Eté
baisse non signif.
hausse non signif.
hausse signif.
Tendance (%/Siècle)
Precipitation Automne
Hiver annuelleExemple : station du Col de Porte (Alpes, 1320m)
Un paramètre important pour la viabilité hivernale: l’enneigement
Températures, précipitations hivernales, neige (déc –avr) observées au
Col de Porte depuis 1960 (1320 m)Qu’apprend-on des observations ? réchauffement du système climatique sans équivoque : accroissement des températures moyennes mondiales de l’atmosphère et de l’océan, fonte généralisée de la neige et de la glace, élévation du niveau moyen mondial de la mer réchauffement marqué (supérieur à la moyenne de la France) en zone montagneuse pas de signal net sur les précipitations (dépendance à la localisation et à la saison) baisse marquée de l’enneigement à basse altitude (< 1800m) : de 30 à 50% à 1500 m en hauteur de neige et en nombre de jours avec neige au sol
Plan de la présentation Observation du changement climatique Scénarios du climat futur Impact du changement climatique sur les conditions météoroutières Conclusion et perspectives
Scénarios futurs : bases socio-économiques
• Démographie
• Aspects socio-économiques
• Changements technologiques
Plus
économique
A1 A2
Plus Plus
mondial régional
B1 B2
Plus
environnementalScénarios d’augmentation de température
Moyennes (multimodèles) et intervalles estimés du réchauffement
global en surfaceAugmentation de température en France
(scenario A1B 2071-2100)
Hiver Printemps
Eté Automne
(Déqué, 2007)Modification des précipitations (mm/j)
(2071-2100)
Hiver (A1B) Hiver (A2)
Eté (A1B) Eté (A2)
(Déqué, 2007)Evolution au cours du 21ème sciècle
Les estimations les plus probables du réchauffement au 21ème
siècle sont comprises entre 1,8° et 4° pour différents scénarios, et
probablement comprises entre 1,1° à 6,4° en tenant compte des
incertitudes de la simulation du climat
La France va continuer à se réchauffer, les précipitations à
diminuer en été, le nombre de jours de neige et de gel va
diminuer
L’impact sur l’enneigement en moyenne montagne va être
marqué, moins en haute montagne
De multiples incertitudes demeurent (scénarios, modèles,
désagrégation…)Plan de la présentation Observation du changement climatique Scénarios du climat futur Impact du changement climatique sur les conditions météoroutières Conclusion et perspectives
Des modèles globaux aux études d’impact
Scénarios
socio-économiques
globaux
Evaluation en parallèle des incertitudes :
•Scénarios globaux
Évolution du climat : •Évolution climatique et désagrégation
modélisation du •Connaissance des systèmes, de leur
système Terre vulnérabilité et capacité d’adaptation
Désagrégation des scénarios :
estimation des variables
météorologiques à échelle fine
Adaptation
Systèmes
Impact
VulnérabilitéImpact du changement climatique sur la
météorologie routière
Un domaine nouveau pour le Pôle Route : de multiples perspectives
de recherche
Etude préliminaire à l’impact du changement climatique
Utilisation d’un modèle de simulation de comportement de la neige sur
les chaussées routières : ISBA-Route/CROCUS
Sensibilité au changement climatique à partir de la saison de viabilité
hivernale 2004/2005 avec de nombreux épisodes de neige en plaineLe modèle ISBA-Route/CROCUS et les conditions
atmosphériques
rayonnement
solaire Modification des flux de surface sous l’effet
rayonnement précipitations flux du changement climatique
infrarouge net turbulents
MANTEAU NEIGEUX : CROCUS
CROCUS - hauteur et type de neige
(ex: neige saturée en eau liquide)
INTERFACE
Transferts thermiques INTERFACE : COUPLAGE
et hydriques
-Transferts thermiques et hydriques entre la
Revêtement route et la neige
Drainage
de surface -Configuration de l’interface sol/neige
Drainage latéral
(enrobé drainant)
(ex:regel)
Route
ISBA-Route
10 m CHAUSSEE : ISBA – Route
Sol naturel Modélisation du comportement thermique
et hydrique des chaussées
(température,eau, glace)
flux nulEtude de sensibilité sur l’hiver 2004/2005
Augmentation constante de température de l’air pour plusieurs scénarios :
- B1 : augmentation de 1.8°
- A1B : augmentation de 2.8°
- A1FI : augmentation de 4°
Prise en compte de la conséquence de cette augmentation sur la phase
des précipitations
Prise en compte de la conséquence de cette augmentation sur le
rayonnement infrarouge incidentRésultats sur la présence de neige sur les
chaussées
Nombre de jours avec présence de neige sur les chaussées
Cas initial ∆T = + 1.8°
∆T = + 4°
∆T = + 2.8°Résultats sur la température des chaussées en
profondeur (-27 cm)
Nombre de jours avec température en profondeur négative
Cas initial ∆T = + 1.8°
∆T = + 4°
∆T = + 2.8°Méthode basée sur les paramètres climatiques
Indice de Gel
Climat
présent
Hiver rigoureux Hiver rigoureux
exceptionnel non exceptionnel
Scénario A2
régionalisé
2070-2100
(source C. Mauduit et al.)Méthode basée sur les paramètres climatiques
Evolution du nombre de jours par an avec chutes de neige
Climat Scénario A2
présent régionalisé
2070-2100
(source C. Mauduit et al.)Plan de la présentation Observation du changement climatique Scénarios du climat futur Impact du changement climatique sur les conditions météoroutières Conclusion et perspectives
Conclusions et perspectives Les premières études montrent un impact sur les conditions météoroutières, notamment pour les scénarios les plus pessimistes Impacts et certitudes très variables selon les régions Mais de nombreuses incertitudes existent (scénarios, modèles, régionalisation, vulnérabilité…) et l’impact est difficilement quantifiable Points à aborder pour les futures études d’impacts : - Caractérisation de la vulnérabilité des infrastructures (et à quels paramètres climatiques?) - Utilisation de scénarios climatiques régionalisés - Quantification de l’impact et des incertitudes associées
Exemple d’une station : le Col de Porte
(Alpes, 1320m)
Mesures automatiques au pas de temps horaire des paramètres météorologiques et
nivologiques
Paramètres météorologiques
• Température et humidité de l'air
• Vitesse du vent
• Précipitations (liquides et solides)
Vent • Rayonnements atmosphériques
• Rayonnements de la neige…
Rayonnements Paramètres nivologiques
• Hauteur de neige
• Equivalent en eau du manteau
Température
Humidité • Profils (structure et température) du
Précipitations
manteau..Utiliser la tendance passée pour connaître
la moyenne de la période à venir ?
Tem pérature m oyenne à Paris Montsouris
13,5
tendance 1991-2000
13 Normales 1961-1990
12,5
12
tm (°C)
11,5
11
températures vraies
tendance 1961-1990 utilisée sur
10,5 tendance 1961-1990
la période 1991-2000
10
1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999
Utilisation de modèles de climat grande échelle (GCM)Les valeurs extrêmes, plusieurs cas de
figure
L’exemple de la température :
Changement de la moyenne
Changement de la variance
Changement de la moyenne et de la
varianceRésultats sur la température de surface des
chaussées
Nombre de jours avec température de surface négative
Cas initial ∆T = + 1.8°
∆T = + 4°
∆T = + 2.8°Changement climatique en zones urbaines
Modèle atmosphérique
AROME, Méso-NH, …
TEB
Paramétrisation des
échanges entre surfaces
bâties et atmosphère
Modèle de canopée urbaine
TEB
Source : Masson BLM 2000Le grand pari de l’agglomération parisienne
2
TEMPERATURE NOCTURNE
0
0
8
FORETS (A. Peter)
+
MATERIAUX PLUS REFLECHISSANTS (Transsolar) 2
0
3
ATTENUATION entre 2 et 3°C 0State of knowledge (1/2)
Unwanted climate event Critical climate Amount Predictions Predictions Geography Time
parameter of change availiability : certainty Consider. Consider.
qualitative, certain, uncertain,
quantitative or unknown.
impossible How expressed?
Extreme rainfall events Max. intensity in Intens: + likely Qualitative Likely Difficult Yet not
(heavy showers [mm/h] and detected
and long rain [mm/24h] Freq: ?
periods) After 2050
Seasonal and annual Average + North. Eur in Quantitative : North. Eur in Has begun
average rainfall intensity Winter Winter
[mm/month] North. Eur Very likely o.m :
- - South. Eur South. Eur. Very likely Resol: 250 1%/dec.
km
Sea level rise Rise [m] ++ XXI Cent.: Quantitative > 0.2m is Global Has begun
(0,2 to 0,6m) certain Not uniform >2 cm /dec.
Except ice cap
collapse
Maximum temperature Maximum [T°C] ++ XXI Cent.: Quantitative Certain
and number of Average max.
consecutive hot [T°C on 24h] Taver. Global: Quantitative Certain More over
days (heat waves) Heat wave 1,8 to 4,0 °C continental Has begun
duration (best estim. Quantitative Very likely Eur. and Med.
[number of /scen.)
consecutive
days], [hw/year] 5 to 30 days
Drought (consecutive dry Drought ++ over South. Quantitative Very Likely South. Eur Has begun
days) duration Eur. and Med.
[number of
consecutive
days], [d/year]State of knowledge (2/2)
Unwanted climate event Critical climate Amount Predictions Predictions certainty Geography Time
parameter of change availiability : certain, uncertain, Consider. Consider.
qualitative, unknown.
quantitative or How expressed?
impossible
Snowfall Max. snowfall in Int: + Qualitative Likely Extr.
24h [m/day] North Eur
Snow duration Freq: -
at the ground Duration: -- Quantitative Certain Whole Has
[nb of days] Eur begun
Frost (number of icy Minimum [T°C] + Quantitative Likely Whole Has
days) Average [min. Eur. begun
T°C on 24h] ++ Quantitative Certain
Frost duration
Whole “
[number of Eur.
-- Quantitative Certain Whole
days/year]
Eur. “
Thaw (number of days Thaw days + or – Qualitative Certain in North. + North. Has
with temperature [number of days depending on Eur. and Cont. begun
zero-crossings) with 0°C
crossings]
the regions Eur.
- South.
Extreme wind speed Max. speed + or – Qualitative Likely in North + North. Yet not
(worst gales) [km/h] depending on recorded
Poor in South. - South
the regions
Fog days Fog days ? Not yet possible Unknown Observed
[number of days
with fog] (local effects – locally
vertical resolution) (less
pollution)Conséquences identifiées du changement
climatique pour la route
Impacts positifs:
- diminution des dégâts liés au gel
- diminution du nombre d’épisodes de routes enneigées et gelées
Impacts négatifs:
- augmentation de certains risques naturels menaçant la sécurité
routière : épisodes de précipitations (pluie et neige) intenses,
glissement de terrains, vents forts
- fonte du pergélisol
- érosion marine des routes côtières
- endommagement des enrobés du aux plus fréquents et plus intenses
épisodes de caniculeTempérature de surface durant une vague de chaleur
(Juillet 2006)
Température de
70 surface
60
50
Température (°C)
40
30
20
10
Température
de l’air
0
15/7/06 6:00 16/7/06 6:00 17/7/06 6:00 18/7/06 6:00 19/7/06 6:00
dateTempérature de surface durant une vague de chaleur
(Juillet 2006)
Augmentation de Ts< 4°C.
Augmentation de Tair:
5°C. et I.R. Rad.:+7.3%Vous pouvez aussi lire
