EVAPORATION SUR DES LACS RESERVOIRS

Un projet de recherche de modélisation de l’effet du changement climatique sur le bassin de la Seine et sur la gestion des lacs-réservoirs a été mené précédemment par l’IRSTEA. Ce projet ayant montré une certaine robustesse des règles de gestion actuelle et proposé des pistes d’adaptation de cette gestion, un complément sur le poids de l’évaporation, dans le climat d’aujourd’hui et dans le climat futur, a été jugé nécessaire par le Syndicat mixte ouvert Etablissement Public Territorial de Bassin (EPTB) Seine Grands Lacs, afin d’évaluer cet enjeu. L’EPTB Seine Grands Lacs a donc souhaité réaliser une étude permettant de quantifier l’évaporation en l’état actuel et sous l’effet du changement climatique sur les quatre lacs-réservoirs dont il gère l'entretien, l'aménagement et l'exploitation. Les lacs-réservoirs assurent une double mission : le stockage pour limiter les crues en hiver et le soutien des faibles débits (étiage) en été via un système de remplissage à partir du 1er novembre et une vidange de la tranche d’exploitation entre juillet et octobre.

Une analyse des données et méthodes disponibles pour évaluer l’évaporation des lacs a été menée et a conduit à la réalisation d’une climatologie sur 10 ans des séries d’évaporation obtenues sur chacun des lacs et à l’estimation des bilans hydrologiques de chacun des lacs sur une période chaude récente (été 2018).

L'analyse des données météorologiques

• directement issues de stations
• issues du système d’analyse SAFRAN
• lames d’eau RADAR ANTILOPE
• simulations climatiques sur une période de référence

a permis de mettre en évidence la pertinence de l'utilisation des données analysées SAFRAN à l’échelle d’un lac réservoir.

Choix d'une formule de calcul d'évaporation

Suite à une étude bibliographique, 10 formules ont été testées, complétées par une évaporation modélisée avec le modèle de lac intégré à la plateforme de modélisation SURFEX :

• 3 formules combinées (énergie + transfert de masse)
• 4 formules de transfert de masse
• 3 formules simplifiées
• Utilisation des données issues du bac Colorado de Giffaumont

Cette analyse a permis de retenir la meilleure formule, parmi les 10 testées, comme formulation de référence

Des éléments de climatologie ont ainsi pu être donnés sur 2008-2018

Un outil de calcul simplifié a également été élaboré pour calculer l’évaporation des lacs-réservoirs à partir des observations à disposition de l'EPTB. Cet outil permet de calculer par la formule sélectionnée et d’archiver pour chacun des quatre lacs-réservoirs le taux d’évaporation quotidien d’une journée (en mm/jour) à partir de paramètres météorologiques (température moyenne quotidienne, vitesse moyenne quotidienne du vent, humidité relative moyenne quotidienne et pression atmosphérique réduite au niveau de la mer moyenne quotidienne).

Les évolutions de l’évaporation sous l’effet du changement climatique, durant des épisodes secs de six ans situés vers le milieu du 21^e siècle (issus d’une étude préalable réalisée par le CERFACS), selon le scénario climatique RCP8.5 ont ensuite été étudiés en utilisant la formule sélectionnée. Des comparaisons ont été menées avec un épisode de fortes évaporations issu de la période de référence, en termes de taux d’évaporation et de paramètres météorologiques liés à l’évaporation. Des différences importantes entre les épisodes futurs considérés ont été relevées. Elles s’expliquent d’une part par la variabilité interne du climat, qui peut avoir des effets relativement importants sur un épisode de six ans (ce qui est bref à l’échelle climatique). D’autre part, l’incertitude liée aux choix de paramétrisation du modèle de climat et de la méthode de descente d’échelle devient pour cette période du milieu du siècle prédominante. Or les différents épisodes futurs sont simulés par des modèles différents. Malgré la forte incertitude sur l’amplitude de la hausse, et le fait que cette étude n’ait pas permis d’évaluer la hausse moyenne, on montre que le taux d’évaporation moyen augmente au cours du 21^e siècle, et que le taux d’évaporation atteint lors des épisodes les plus critiques augmente également, en lien avec l’évolution des paramètres météorologiques simulés par les modèles de climat sur le bassin de la Seine.

Evaporations annuelles simulées :

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