5 Identifier les modélisations hydrologiques disponibles
Un modèle hydrologique permet de traduire une évolution de la météorologie et du climat en une évolution des débits en rivière, éventuellement du niveau des nappes souterraines et d’autres variables traduisant l’évolution du contenu en eau des compartiments du cycle hydrologique continental. Ce type de modèles permet de répondre à des questions comme << Si le climat change de telle façon, comment va changer le débit de ma rivière ? >> ou << Quel était le débit de ma rivière lors d’un épisode ancien de sécheresse pour lequel on n’a pas de mesure ? >>.
5.1 les limites générales
Les modèles hydrologiques ont pour l’instant et en règle général deux limites importantes :
Ils modélisent uniquement les processus naturels de transformation de la météo et du climat en hydrologie. Cela vaut principalment pour les modèles d’hydrologie de surface, cela est moins vrai pour les modèles hydrogéologiques qui sont contraints de prendre en compte – du mieux possible – les prélèvements en nappe ;
Ils considèrent le plus souvent que le bassin versant modélisé comme constant au cours du temps. Les modèles actuels ne prennent par exemple pas en compte l’évolution passée et projetée de l’occupation du sol.
Ces deux hypothèses sont donc à garder clairement à l’esprit lors de toute interpétation des résultats d’un modèle hydrologique. De plus, il n’est pas inopportun de rappeler ici qu’un modèle hydrologique est un modèle, et donc qu’il représente forcément de manière imparfaite le bassin versant concerné, même s’il a fait l’objet d’une calibration approfondie, et même dans le cadre des deux hypothèses fortes ci-dessus.
5.2 La diversité des modèles hydrologiques
À cette étape-là de l’aventure, vous tombez sur un grimoire dans lequel se trouve une description d’un projet de recherche appelé Explore2. Si vous n’avez pas encore croisé la route de ce projet, vous pouvez vous rendre à la page de ce livre où se trouve une copie de ce grimoire. La connaissance de cette page vous sera gandement utile pour comprendre la teneur des paragraphes suivants. Après cette lecture, rendez-vous ici-même.
Il existe une grande diversité de types de modèles hydrologiques, avec leurs avantages et inconvénients, leurs forces et leurs faiblesses. C’est pour cela que dans le projet national Explore2, un ensemble de modèles est utilisé pour traduire les évolutions possibles du climat en évolutions possibles de l’hydrologie. La description de l’ensemble des modèles peut être trouvé dans le rapport de diagnostic des modèles hydrologiques du projet Explore226 
, au chapitre 10, Annexe. : Présentation des modèles hydrologiques.
5.2.1 Les modèles d’hydrologie de surface
Les 9 modèles d’hydrologie de surface mis en oeuvre dans le cadre d’Explore2 sont décrits sur la page dédiée du portail DRIAS-Eau. Le tableau ci-dessous liste ces 9 modèles et leurs principales caractéristiques. Deux types principaux peuvent être identifiés : d’une part les modèles conceptuels, le plus souvent calés à l’aide d’observations de débit, et d’autre part des modèles à base physique qui s’appuient sur un assemblage de processus physiques élémentaires. Tous les modèles listés ci-dessous sont distribués, c’est-à-dire qu’ils peuvent produire des simulations de débit en plusieurs points du réseau hydrographique.
| Nom | Organisme | Type | Région |
|---|---|---|---|
| CTRIP | Météo-France | à base physique | France |
| EROS | BRGM | conceptuel | Bretagne et Loire |
| GRSD | INRAE | conceptuel | France |
| J2000 | INRAE | à base physique | Loire et Rhône |
| MORDOR-SD | EDF | conceptuel | France |
| MORDOR-SD | EDF | conceptuel | Loire |
| ORCHIDEE | IPSL | à base physique | France |
| SIM2 | Météo-France | à base physique | France |
| SMASH | INRAE | conceptuel | France |
5.2.2 Les modèles hydrogéologiques
La description des modèles hydrogéologiques sera prochainement disponible sur le portail DRIAS. Les paragraphes ci-dessous sera mis à jour en conséquence.
Le tableau ci-dessous liste ces modèles hydrogéologiques mis en œuvre dans le cadre du projet Explore2.
| Nom | Organisme | Type | Région |
|---|---|---|---|
| AQUI-FR | Météo-France | Divers | Nord-ouest de la France + systèmes karstiques |
| MONA | BRGM | 3D | Nord-Aquitaine |
| RECHARGE | BRGM | Recharge uniquement | France |
5.3 La disponibilité des modélisations et simulations
5.3.1 Les régions et stations modélisées
Le site web du projet Explore2 fournit pour l’instant une carte des points du réseau hydrographique français sur lesquels une modélisation a été effectuée. Cette cartographie sera prochainement accompagné de la liste des modèles fournissant des simulations en ces points. En effet, tous les modèles ne fournissent pas des résultats à tous les points de simulation. Cette section sera donc mise à jour lorsque cette information sera stabilisée.
5.3.2 Les périodes simulées
Deux périodes sont couramment simulées par les modèles hydrologiques :
Une période rétrospective dans le monde réel, permettant de tester les qualités du modèle et de combler les lacunes de mesures dans le temps et/ou l’espace ;
une période prospective dans le monde des modèles de climat, permettant de projeter le bassin – ou tout du moins ses composantes naturelles – dans le futur.
Simulations rétrospectives
Tous les modèles décrits dans les paragraphes précédents ont fourni des simulations rétrospectives forcées par la réanalyse météorologique Safran sur la période courant du 1er janvier 1976 au 31 décembre 2019. Ces simulations rétrspectives fournissement donc une reconstruction de l’hydrologie naturelle aux points du réseau hydrographique simulés. Ces simulatiosn représentent donc l’évolution des débits et des nappes telle qu’elle aurait eu lieu pendant cette période sans influence humaine sur le bassin, mais en tenant compte de l’évolution météorologique et climatique de ces dernières décennies.
Projections climatiques
Les projections climatiques couvrent dans le cadre d’Explore2 la période 1976-2100. La chronologie de ces simulations dépend uniquement de celle des modèles climatiques et ne peut comparées à la chronologie des évenements déjà observés. Cette aventure vous conduit donc ici dans un monde parallèle où il n’y a pas forcément eu de canicule en 2003, mais peut-être une autre année. Dans ce monde parallèle, si la météorologie au jour le jour ne correspond pas à ce que vous avez vécu, le climat des dernières décennies – au sens des moyennes mais aussi du nombre d’extrêmes, etc. – est lui très proche du climat réellement observé.
La première partie de cette période (1976-2005) est qualifiée d’historique car elle correpond à un climat dépendant des observations historiques de concentrations en gaz à effet de serre ;
la deuxième partie 2006-2100 est qualifiée de projections car elle correspond à un climat dépendant des scénarios futurs de concentrations en gaz à effet de serre (voir la page correspondante de l’espace Accompagnement du site DRIAS-Climat).
À présent que vous avez préparé votre équipement, que vous avez compulsé tous les ouvrages décrivant votre territoire et ses futurs possibles, que vous avez rédigé la liste des objets à mettre dans votre sac à dos, que vous connaissez l’étendue des augures disponibles, vous pouvez à présent vous mettre en route et vous lancer dans votre Mission première : rerouver l’évolution passée de la ressource en eau et donc commencer par analyser et calculer des tendances. Mais prenez bien avec vous le grimoire Explore2, il peut vous sauver la vie, ou tout du moins celle de votre stratégie d’adaptation au changement climatique.