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Résumé
Les forêts de l’Est de la France ont subi de gros dégâts au cours de la période 2015 à 2020 du fait de la récurrence d’événements extrêmes de sécheresse et de vagues de chaleur. Cet article vise à qualifier le caractère exceptionnel de ces événements à partir des meilleurs jeux de données climatiques disponibles et des indicateurs pertinents pour la forêt. Le lien avec le changement climatique, de plus en plus évident depuis quelques années, est établi et quantifié à travers les approches de détection et d’attribution.
Messages clés
La répétition des sécheresses sur trois années successives (2018-2020) est inédite.
Une hausse en fréquence et intensité des épisodes estivaux chauds et secs est constatée.
Ces évènements devraient se répéter dans l’avenir.
Abstract
The forests of eastern France suffered from significant damage during the 2015-2020 period due to recurrent extreme drought and heatwave events. This article aims to qualify the exceptional character of these events using the best available climate datasets and relevant indicators for forests. The link with climate change – which has grown more and more obvious over time – is established and quantified through detection and attribution approaches.
Highlights
The repeated occurrence of droughts over three successive years (2018-2020) is unprecedented.
An increase of the frequency and intensity of hot and dry summer events is observed.
These events are expected to occur more frequently in the future.
Introduction
Le sixième rapport du GIEC (IPCC, 2021) a réaffirmé le constat alarmant du changement climatique à l’échelle planétaire : « les changements climatiques récents sont généralisés, rapides et s’intensifient. Ils sont sans précédent depuis des milliers d’années. Le réchauffement global atteint + 1,1 °C depuis l’ère préindustrielle et même + 1,6 °C sur l’ensemble des zones continentales ». La France n’est pas épargnée par ces évolutions et l’intensité du réchauffement depuis le début du XXe siècle est de l’ordre de + 1,7 °C à l’échelle nationale
Les forêts de l'Est de la France ont été particulièrement affectées par une succession d'événements extrêmes de sécheresse et de canicule sur la période récente (2015 à 2020)
Cet article rappellera d’abord les différentes définitions et indicateurs utilisés en climatologie pour caractériser les sécheresses et les vagues de chaleur, ainsi que les jeux de données pouvant être mobilisés pour construire ces diagnostics. À partir de ces éléments, les événements extrêmes récents ayant touché l’Est de la France sur la période 2015 à 2020 seront caractérisés et qualifiés en termes de « durées de retour
Définition, données et méthodes pour l’analyse des événements extrêmes
Les sécheresses
La sécheresse se définit comme un déficit anormal et de longue durée de la ressource en eau (Soubeyroux et al., 2012). Mais plusieurs types de sécheresse peuvent être identifiés selon que le déficit concerne les précipitations (sécheresse météorologique), l'eau du sol (sécheresse édaphique ou agricole) ou l'eau des aquifères de surface ou souterrain (sécheresse hydrologique). Il n'existe pas d'indicateur universel pour la sécheresse et ces indicateurs doivent être adaptés à la problématique étudiée. Plusieurs indicateurs sont disponibles pour caractériser ces types d'événements. Pour les sécheresses météorologiques, l'Organisation mondiale de la météorologie a recommandé (Svodoba et al., 2012) l'utilisation du « Standardized Précipitation Index » (SPI) (McKee et al., 1993) pouvant être considéré sur plusieurs mois (habituellement 1, 3, 6 ou 12 mois). Cet indice caractérise la probabilité d'atteindre une pluviométrie observée sur une période donnée par rapport à la distribution des pluies enregistrées pendant une période de référence de 30 ans : il s'agit bien d'une déviation par rapport aux valeurs « normales ».
Par convention, un SPI de 3 mois, affecté au mois août, couvre une période de trois mois intégrant le mois d’août et les deux mois précédents.
Dans le cadre du projet ClimSec
Dans le cas de la forêt, les indicateurs de sécheresses météorologiques SPI 6 mois et agricole SSWI 3 mois couvrant la période la plus intense de croissance végétative sont les mieux corrélés aux impacts observés (Projet Extremoscope
Les vagues de chaleur
On parle de vague de chaleur pour un épisode de températures extrêmes pour une région donnée durant plusieurs jours. La qualification du caractère extrême des températures, le choix de la variable (température quotidienne maximale, minimale ou moyenne) et de la durée du phénomène peuvent varier selon les pays. Météo-France définit des critères de vagues de chaleur selon des paramètres statistiques de la distribution quotidienne annuelle des températures moyennes quotidiennes (Soubeyroux et al., 2016 ; Schneider & Corre, 2022), et considère un événement de vague de chaleur pour un épisode d'une durée d'au moins 3 jours. La méthode utilisée permet de disposer pour chaque événement d'une date de début et de fin (et donc de durée) mais aussi d'intensité maximale et de sévérité (figure 1). Un inventaire des événements de vague de chaleur à l'échelle nationale, régionale et départementale a été produit à partir d'analyse spatialisée quotidienne des températures (Besson et al., 2019).
Figure 1 Caractérisation d’un événement de vague de chaleur à partir d’une série de température moyenne quotidienne (temps en abscisse), en bleu, les valeurs inférieures aux moyennes de saison, en rouge les valeurs supérieures (Source : Schneider & Corre, 2022)
Événements extrêmes récents observés dans l’Est de la France
Répétition des sécheresses de 2014 à 2020
Pour l’analyse de la sécheresse météorologique, on considère d’abord l’écart à la moyenne 1991-2020 du cumul annuel de précipitation agrégé sur la région Lorraine entre 1960 et 2020 (source Safran). La figure 2 met en évidence une succession d’années sèches entre 2014 et 2020, comparable en durée aux événements anciens de 1971 à 1976 et 1961 à 1964. Pour autant, les déficits annuels de précipitation des années 1971, 1976 et 1964 restent des records historiques bien supérieurs aux valeurs observées en 2015 ou 2018.
Figure 2 Évolution de 1960 à 2020 du rapport à la normale 1991-2020 du cumul annuel de précipitation agrégé sur la Lorraine à partir de données Safran
Pour le SPI couvrant les 6 mois de la période de végétation (mars à septembre), la figure 3 confirme les records de déficit anciens de 1976, 1964 et 2003, tandis que 2018 n’arrive qu’en sixième position depuis 1960. On peut noter cependant que les trois années 2018, 2019 et 2020 présentent une séquence unique de trois sécheresses intenses (indice inférieur à – 1) en période de végétation.
Figure 3 Évolution de 1960 à 2020 de l’indicateur SPI 6 mois de mars à septembre sur la région Lorraine à partir de données Safran
Pour l’analyse des sécheresses agricoles, on considère l’évolution de l’indicateur standardisé d’humidité du sol calculé sur trois mois (SSWI 3) depuis 1960. Sur la figure 4, la sécheresse estivale la plus forte se situe en 1976 devant 2003 et 1964, tandis que 2020 n’arrive qu’en sixième position. Cependant, comme pour les précipitations, la période 2017 à 2020 présente une séquence unique de quatre sécheresses météorologiques estivales consécutives modérées à fortes.
Figure 4 Évolution de 1960 à 2020 de l’indicateur SSWI 3 mois de juin à août sur la région Lorraine à partir de données Safran
La ligne pointillée (valeur – 1 de l’indice) indique le seuil de détection des événements de sécheresse.
Caractérisation des vagues de chaleur récentes de 2015 à 2019
À partir de la définition des vagues de chaleur présentée au paragraphe “Les vagues de chaleur”, la figure 5 présente, de 1960 à 2020, le nombre annuel de jours de vagues de chaleur pour la région Lorraine. L’année ayant présenté le plus grand nombre de jours de vagues de chaleur est 2015 avec 23 journées devant 2006. L’année 2019 avec 18 journées arrive en quatrième position mais on notera aussi la succession continue d’années à vagues de chaleur de 2010 à 2020.
Figure 5 Évolution de 1960 à 2020 du nombre annuel de jours de vagues de chaleur en Lorraine
Effets du changement climatique : détection ou attribution ?
Détection du changement climatique
La caractérisation du caractère exceptionnel des sécheresses météorologiques, agricoles et des vagues de chaleur des années 1915 à 2020 en Lorraine interroge le lien possible avec le changement climatique.
Dans une première étape, on recherche la présence de tendances dans les séries climatologiques passées. Sur les figures 3 et 4, on peut considérer la tendance linéaire des séries de SPI6 de mars à septembre et SSWI3 de juin à août de 1960 à 2020.
Pour la série de SPI6, aucune tendance n’est apparente et le test de Mann Kendall valide l’hypothèse d’absence de tendance avec une p-value de 0,721. À l’inverse, une tendance linéaire est très visible sur la série de SSWI3 et le test de Mann Kendall rejette l’hypothèse de stationnarité avec une p-value de 0,009.
Les effets du changement climatique se manifestent aussi sur le nombre annuel de jours de vagues de chaleur qui a été multiplié par cinq entre la période 1961-1980 (1,7 jour par an) et 2001-2020 (8,5 jours).
Attribution
Plusieurs exercices d’attribution, sur des événements extrêmes ayant touché la France depuis 2014, ont été menés dans le cadre des projets nationaux Extremoscope
La vague de chaleur de juillet 2019, qui a notamment touché la région Lorraine (plus de 40 °C observés sur l’ouest de la région le 25 juillet 2019), mérite particulièrement d’être considérée. Une étude
Un exercice d’attribution équivalent mené sur la vague de chaleur tardive de septembre 2020 a conduit à des résultats comparables
Figure 6 Évolution de 1850 à 2100 de la probabilité d’occurrence d’un événement de type vague de chaleur équivalent à septembre 2020 (en bleu dans un monde sans changement climatique, en rouge avec le changement climatique)
(Source : Projet Convention Services Climatiques http://www.drias-climat.fr/document/Rapport_vdc_sept2020.pdf)
Conclusion et perspectives
Les analyses produites dans cet article montrent le caractère exceptionnel des événements à répétition de sécheresse météorologique, sécheresse des sols et vagues de chaleur ayant frappé l’Est de la France entre 2015 et 2020. Les événements de sécheresse ne sont pas inédits depuis les années 1960 mais leur répétition trois années consécutives est singulière et peut expliquer les dommages exceptionnels observés sur la forêt.
Au-delà de la seule variabilité climatique, l’effet lié au changement climatique peut être détecté sur les séries de sécheresse des sols et de vagues de chaleur. La fréquence des sécheresses intenses des sols a été multipliée par deux entre la période récente (2001-2020) et la période historique (1961-1980) tandis que le nombre de jours de vagues de chaleur était multiplié par cinq. L’effet direct du changement climatique a pu être attribué à l’échelle nationale pour les événements de vagues de chaleur de juillet 2019 et septembre 2020 avec dans les deux cas des probabilités d’occurrence augmentées d’un facteur 10 du fait du changement climatique. Les projections climatiques DRIAS-2020, récemment mises en ligne par Météo-France sur le portail DRIAS
Notes
- Source Météo-France : https://meteofrance.com/climathd
- https://www.apc-paris.com/actualite/paris-face-changements-climatiques-decryptage-nouvelle-etude-ville-paris
- https://agriculture.gouv.fr/la-secheresse-impacte-aussi-les-forets
- La durée de retour d’un événement correspond à sa probabilité moyenne d’occurrence : un événement de durée de retour 10 ans présente chaque année une chance sur 10 de se produire.
- http://www.drias-climat.fr/public/shared/rapport_final_CLIMSEC.pdf
- L’indicateur SSWI est calculé comme une distribution normalisée de probabilité de l’indice SWI agrégé sur différents pas de temps en mois.
- https://cse.ipsl.fr/projets/83-extremoscope, rapport final, p. 37.
- https://cse.ipsl.fr/projets/83-extremoscope
- https://convention-services-climatiques.lsce.ipsl.fr/
- http://www.drias-climat.fr/accompagnement/sections/212
- http://www.drias-climat.fr/accompagnement/sections/278
- http://www.drias-climat.fr/accompagnement/sections/279
- http://www.drias-climat.fr/accompagnement/sections/296
Références
- Besson, F., Dubuisson, B., Etchevers, P., Gibelin, A.-L., Lassegues, P., Schneider, M., & Vincendon, B. (2019). Climate monitoring and heat and cold waves detection over France using a new spatialization of daily temperature extremes from 1947 to present. Adv. Sci. Res., 16, 149-156. doi:10.5194/asr-16-149-2019
- IPCC (2021). Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. In Press. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/summary-for-policymakers/
- Le Moigne, P., Besson, F., Martin, E., Boé, J., Boone, A., Decharme, B., Etchevers, P., Faroux, S., Habets, F., Lafaysse, M., Leroux, D., & Rousset-Regimbeau, F. (2020). The latest improvements with SURFEX v8.0 of the Safran–Isba–Modcou hydrometeorological model for France. Geosci. Model Dev., 13(9), 3925-3946. doi:10.5194/gmd-13-3925-2020
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- Soubeyroux, J.-M., Martin, E., Franchisteguy, L., Habets, F., Noilhan, J., Baillon, M., Regimbeau, F., Vidal, J.-P., Le Moigne, P., & Morel, S. (2008). Safran-Isba-Modcou (SIM) - Un outil pour le suivi hydrométéorologique opérationnel et les études. La Météorologie, (63), 40-45. https://hal-meteofrance.archives-ouvertes.fr/meteo-00350048
- Soubeyroux, J.-M., Ouzeau, G., Schneider, M., Cabanes, O., & Kounkou-Arnaud, R. (2016). Les vagues de chaleur en France : analyse de l’été 2015 et évolutions attendues en climat futur. La Météorologie, (94), 45-51. doi:10.4267/2042/60704
- Svodoba, M., Hayes, M., & Wood, D. (2012). Guide d’utilisation de l’indice de précipitations normalisé. Genève : Organisation météorologique mondiale (OMM-N° 1090). https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=7770
- Vidal, J.-P., Martin, E., Franchistéguy, L., Habets, F., Soubeyroux, J.-M., Blanchard, M., & Baillon, M. (2010). Multilevel and multiscale drought reanalysis over France with the SAFRAN-ISBA-MODCOU hydrometeorological suite. Hydrology and Earth System Sciences, 14, 459-478. doi:10.5194/hess-14-459-2010
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