Publi_Clim_Pyrénées_SHF2011_version corrigée

Colloque SHF : «Eaux en montagne», Lyon, 16-17 mars 2011 – Soubeyroux, Espejo, Esteban, Jourdain, Grimal, Merz,
« Approche transfrontalière pour l’inventaire et la valorisation des données climatologiques sur le Massif des Pyrénées »
APPROCHE TRANSFRONTALIERE POUR L’INVENTAIRE ET LA
VALORISATION DES DONNEES CLIMATOLOGIQUES
SUR LE MASSIF DES PYRENEES
Global approach for inventory and applications of climate data on the
Pyrenees chain
Jean-Michel SOUBEYROUX, Sylvie JOURDAIN
Météo-France, Direction de la Climatologie
42 Avenue Coriolis, 31057 Toulouse Cédex
[email protected], [email protected]
Didier GRIMAL
Météo-France, Direction Inter-Régionale Sud Ouest
7, Avenue Roland Garros, 33700 Mérignac
[email protected]
Francisco ESPEJO GIL
Agencia Estatal de Meteorología
Servicio de Relaciones Internacionales
C/Leonardo Prieto Castro, 8. E-28040 Madrid
[email protected]
Pere ESTEBAN
Centre d’Estudis de la Neu i de la Muntanya d’Andorra (CENMA)
Institut d’Estudis Andorrans (IEA)
Av Rocafort 21-23, Edifici Moli, 3r pis,
AD600 St Julia de Loria, Principality of Andorra
[email protected]
Thibaut MERZ
Consorcio de la Comunidad de Trabajo de los Pirineos
Palacio de Congresos, Avenida Juan XXIII, 17
22700 Jaca (Huesca) ESPAÑA
[email protected]
Résumé : Le massif des Pyrénées est une zone montagneuse emblématique des enjeux du changement climatique sur
l’environnement et les activités humaines. Sous l’impulsion du nouvel Observatoire Pyrénéen du Changement
Climatique, les trois services météorologiques nationaux de la chaîne (AEMET, CENMA et Météo-France) ont initié un
état des lieux des données climatologiques et de leur valorisation pour une caractérisation du climat des Pyrénées et
des évolutions en cours. Les actions d’inventaire des longues séries et d’homogénéisation trouvent en zone
montagneuse un terrain difficile qui mérite une attention et un soutien particuliers. Les actions de valorisation
climatologique ont été nombreuses ces dernières années des deux côtés de la chaîne mais restent bridées par des
approches exclusivement nationales, limitant la capacité d’analyse globale des transformations climatiques en cours.
La sélection des indicateurs pertinents des évolutions du climat doit s’inscrire aussi dans une démarche durable pour
préparer les diagnostics utiles aux générations futures. L’ensemble de ces considérations devra guider la définition des
projets transfrontaliers Pyrénéens à lancer pour la préparation des actions visant à une appropriation territoriale des
changements climatiques et une meilleure adaptation.
Abstract: The Pyrenees are an emblematic mountain area of the challenge of climate change for environment and
human activities. On the impulsion of the new Climate Change Pyrenees Observatory (OPCC), the three national
meteorological services of the chain (AEMET, CENMA and Meteo-France) have initiated an inventory of data and
applications for a climatic characterization of the Pyrenees and its current evolution. The identification of the long data
series and the homogenization works in mountainous area are very difficult and justify a special attention and support.
Climatologic studies have been numerous in recent years on both sides of the chain but remain limited by purely
national approaches, reducing the ability of comprehensive analysis of climate changes. The selection of relevant
indicators must also be thought in a sustainable way to prepare useful diagnoses for future generations. All these
considerations should guide the definition of international projects on the Pyrenees for a territorial appropriation of
climate change and a better adaptation.
Colloque SHF : «Eaux en montagne», Lyon, 16-17 mars 2011 – Soubeyroux, Espejo, Esteban, Jourdain, Grimal, Merz,
« Approche transfrontalière pour l’inventaire et la valorisation des données climatologiques sur le Massif des Pyrénées »
I INTRODUCTION
Les zones de montagne constituent à la fois des espaces de grande importance pour les ressources naturelles
(hydriques, énergétiques, économiques) mais aussi grâce à une anthropisation moindre, en matière
d’écosystèmes.
Le massif des Pyrénées, haute chaîne entre Océan Atlantique et Méditerranée, est particulièrement
représentatif des enjeux climatiques majeurs en zone de montagne tant sur l’environnement que sur les
activités humaines. Par ailleurs, il a la particularité du point de vue écologique et patrimonial, d’abriter les
glaciers résiduels les plus méridionaux de l’Europe. De ce fait, la chaîne des Pyrénées s’avère spécialement
sensible aux effets du changement climatique qui pourront y produire d’importantes modifications [1].
Ainsi, la Communauté de Travail des Pyrénées (CTP), qui regroupe les sept entités régionales présentes de
part et d’autre du Massif et la principauté d’Andorre, a créé le 14 janvier 2010 un Observatoire Pyrénéen du
Changement Climatique (OPCC), dont la vocation est d’être un outil d’aide à la décision pour une meilleure
appropriation territoriale du phénomène et pour une meilleure adaptation (www.ctp.org). Les premières
actions de l’OPCC ont visé en 2010 à identifier, analyser et synthétiser les données et études disponibles sur
les évolutions climatiques observées ou prévues et leurs impacts dans les Pyrénées [2]. Le manque de jeux de
données et d’études, homogènes et globales sur les deux versants du Massif, a été identifié comme une
difficulté générale.
Mais au delà de la problématique des échanges transfrontaliers, le milieu montagnard lui-même est un
environnement difficile pour l’étude du climat tant par la variabilité spatiale des paramètres, notamment avec
l’altitude, l’exposition, la distance au littoral que par la disponibilité limitée de longues séries de données.
Dans le prolongement des actions initiées par l’OPCC, cet article, fruit de la collaboration entre l’Agencia
Estatal de Meteorologia en Espagne (AEMET), le Centre d’Etude de la Neige et de la Montagne en Andorre
(CENMA) et Météo-France, vise à faire un état des lieux des réseaux et données climatologiques disponibles
sur les deux versants de la chaîne (section II), ainsi que des actions en cours pour la valorisation des données,
telles que l’homogénéisation ou les climatologies spatialisées (section III). Dans la perspective du
changement climatique, une attention particulière sera apportée à la disponibilité des indicateurs permettant
un diagnostic complet des tendances observées (section IV). Cette démarche vise aussi à identifier les
domaines prioritaires d’investigation pour répondre aux attentes exprimées par la CTP.
II INVENTAIRE EN COURS DES RESEAUX CLIMATOLOGIQUES ET DES LONGUES
SERIES DE DONNEES
Malgré un intérêt ancien pour la météorologie dans les Pyrénées, qui s’est manifesté notamment côté
français, dès la fin du XVIIIème siècle avec des observations régulières à Mont-Louis à 1600 m [3] puis vers
1880, par la création de l’Observatoire du Pic du Midi à 2880 m, les mesures climatologiques sont restées
très irrégulières au cours du XXème siècle. Ainsi, peu de mesures ont concerné les secteurs de moyenne et
haute altitude (au dessus de 1500 m) avant les années 1990 et le développement des réseaux automatisés tels
que le réseau Nivose pour la prévision des risques d’avalanche. Par ailleurs, ces mesures en altitude s’avèrent
souvent de qualité irrégulière pour les besoins climatologiques du fait des difficultés métrologiques
rencontrées, notamment pour les précipitations. Ainsi la série pluviométrique centennale du Pic du Midi
s’avère difficilement utilisable en climatologie [4]. Côté Espagnol, la mise en place d’un réseau
climatologique s’appuyant sur les observations des refuges de haute montagne constitue une base de données
précieuse pour l’étude de l’évolution des changements climatiques [5] mais la profondeur temporelle
(données postérieures à 1980) limite la portée du diagnostic.
Sur la base de l’inventaire en cours avec l’AEMET, la CENMA et Météo-France, le réseau disponible pour
la climatologie comporte plus de 200 postes sur les deux versants de la chaîne aux altitudes supérieures à
500 m (figure 1). Mais beaucoup de ces séries s’avèrent récentes et seulement 75 séries disposent
potentiellement d’au moins 50 ans de données (ouverture de poste avant 1961). Le capital d’étude se réduit à
moins de 10 séries pour les altitudes au dessus de 1500 m alors que ces altitudes représentent plus d’un tiers
de la surface de la chaîne (figure2). Par ailleurs, si les précipitations quotidiennes ont été généralement
observées, les périodes de mesure des températures ou d’autres paramètres sont souvent plus limitées.
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Figure 1: Cartographie sur la zone Pyrénéenne des réseaux climatologiques actuels, avec identification
des longues séries de données (LSD) concernant des postes ouverts avant 1961.
Figure 2: Répartition des longues séries de données (LSD) et des postes climatologiques (Clim) dans la
zone Pyrénéenne en fonction de la représentativité spatiale de chaque tranche d’altitude (hypsométrie)
III DES COLLABORATIONS A RENFORCER POUR LA VALORISATION DES
DONNEES
a) Les difficultés particulières pour l’homogénéisation des séries:
Des actions de sauvetage de données anciennes et d’homogénéisation des séries sont en cours dans les trois
pays pour les principaux paramètres du climat (en priorité précipitation, température). Elles visent à
constituer des longues séries au pas mensuel ou quotidien permettant de conserver la mémoire du climat [6].
En effet, l’étude des changements climatiques à partir de longues séries de données brutes est impossible car
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les longues séries météorologiques sont entachées de nombreuses hétérogénéités qui ne sont pas dues au
climat [7].
En montagne, avec les masques liés au relief, le déplacement des postes apparaît, plus encore qu’en plaine,
comme la première source de perturbation des séries, quels que soient les paramètres. Ainsi, à Bagnères de
Luchon (Haute-Garonne), le déplacement du poste de moins de trois kilomètres et sans changement
d’altitude, du centre ville vers un poste plus en aval, provoque une rupture détectable de plus de 0,5°C.
Les causes environnementales interviennent également beaucoup. Un sol cimenté ou la construction d’un
nouveau bâtiment proche des instruments de mesure, peut avoir des effets sensibles comme cela a été
constaté au Pic du Midi [8].
Les séries peuvent également être perturbées par des interruptions temporaires des mesures, rendues plus
difficiles à maîtriser dans un contexte d’isolement des observateurs : interruption de la série centennale
d’Aulus de 1983 à 1986 suite à la maladie puis le décès de l’observateur, interruption de la série historique
du Pic du Midi de 1985 à 1993 suite au retrait des observateurs professionnels. La vie d’un poste est
également émaillée des différents changements d’instrumentation et de précision (mesure sur thermomètre
ou thermographe). En particulier, l’automatisation rapide de nombreux postes dans les années 1990 est une
source sensible de perturbation des séries. Le premier travail du climatologue est donc de rechercher
l’ensemble des métadonnées sur les postes (fiches de visite notamment), plus ou moins directement
accessibles selon les lieux et les époques.
Si ces difficultés existent aussi en plaine, l’environnement orographique crée des difficultés particulières en
zone de montagne pour la détection et la correction des hétérogénéités des séries : importance des ruptures
liées au déplacement des postes et au changement de précision de la mesure, faibles corrélations entre postes
limitant la capacité de détection des ruptures et augmentant l’incertitude de leur correction. Ainsi, la série de
température du Pic du Midi qui débute en 1882 ne peut être homogénéisée selon les méthodes classiques en
vigueur du fait de l’absence de postes climatologiquement comparables.
Les méthodes d’homogénéisation relative basées sur la comparaison avec les stations voisines et les
difficultés particulières justifient les rapprochements entre services climatologiques. Ainsi,
l’homogénéisation de trois longues séries andorranes [9] s’est appuyée sur les longues séries des
départements français limitrophes (Ariège, Pyrénées Orientales). La comparaison des différentes méthodes
mises en œuvre des deux côtés de la chaîne (méthode Caussinus–Mestre et SNHT) est également un chantier
important.
b) Besoin de climatologies spatialisées transfrontalières :
La caractérisation spatiale du climat Pyrénéen, notamment en matière hydrologique est un objectif
prioritaire, notamment dans la perspective des changements climatiques. Les initiatives en matière de
climatologie spatialisée adaptée au relief sont parfois anciennes, comme côté français la méthode
AURELHY [10] développées en 1987. Des améliorations récentes ont été apportées à partir d’approches
tenant compte des classifications en types de temps [11]. Le CENMA a également mené en 2009 des travaux
sur une climatologie dynamique à haute résolution spatiale sur l’Andorre [12]. Mais ces approches n’ont
toujours concerné qu’un seul des versants de la chaîne et des progrès peuvent être attendus dans la
valorisation de l’ensemble des séries historiques.
Dans le cadre de l’exposition « Meteorologia et Fotografia » en 2009, l’AEMET et Météo-France ont initié
l’élaboration d’une climatologie moyenne des précipitations et températures sur la moitié ouest de la chaîne
(figure 3), à partir d’un nombre limité de séries. Cette action méritera d’être poursuivie dans les années à
venir, dans la lignée des autres projets similaires pour l’Arc Alpin [13].
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Figure 3 : Précipitation moyenne annuelle sur l’Ouest de la chaîne des Pyrénées selon l’AEMET et
Météo-France (exposition Meteorologia et Fotografia)
c) Apports potentiels des réanalyses climatologiques
En prolongement des approches purement statistiques, les réanalyses basées sur des modèles physiques [14],
permettent une représentation des différentes composantes du système climatique aux différentes altitudes
sur de longues périodes, en valorisant l’ensemble des observations disponibles. La réanalyse
SAFRAN/CROCUS 1958-2008 sur les Pyrénées [15] permet notamment de compenser le manque de
longues séries d’observations de hauteur de neige pour caractériser la typologie de l’enneigement dans les
différents massifs de la chaîne. Cette réanalyse est utilisée également pour décrire les tendances climatiques
observées, en précisant les différences de comportement par tranche d’altitudes. A ce jour, seuls les massifs
français et andorrans sont couverts en mode climatologique par cette chaîne SAFRAN alors que l’application
temps réel pour la prévision des risques d’avalanche est également opérationnelle sur les massifs espagnols.
IV UN DIAGNOSTIC CLIMATIQUE A COMPLETER
Les premiers travaux dans le cadre de l’OPCC visent à mettre en place des indicateurs communs du
changement climatique pour permettre un diagnostic global des tendances observées sur les deux versants de
la chaîne. Jusqu’à présent, les analyses des tendances, plus ou moins particularisées au domaine de la
montagne, ont été menées indépendamment dans chaque pays.
Côté français, l’étude des longues séries homogénéisées sur le XXème siècle en France [6] a mis en évidence
une hausse des températures moyennes de plus de 1°C sur les régions les plus méridionales, avec une
évolution plus marquée des températures minimales atteignant +1,3°C. Ce diagnostic prenait en compte
quelques séries de postes appartenant au Piémont de la chaîne (Pau, Tarbes, Saint Girons notamment) mais
aucun poste véritablement d’altitude. Les tendances observées sur les précipitations n’étaient par contre pas
significatives sur le sud de la France.
Des travaux plus récents, menés en Andorre [9] sur trois séries homogénéisées entre 1100m et 1600m ont
confirmé cette augmentation de la température moyenne sur l’Andorre entre 0,63 et 0,71°C sur la période
1934-2009. Aucune tendance significative n’a été détectée sur les précipitations.
En Espagne, une analyse des séries brutes des observations des refuges [5] a également conclu à une
augmentation de la température moyenne de 0,5°C à 1°C au cours des vingt cinq dernières années sur la série
du refuge de Goritz à 2200 m et une tendance générale au réchauffement, plus marquée au printemps.
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Enfin, l’exploitation de la réanalyse de la chaîne SAFRAN/CROCUS depuis 1958, a mis en évidence une
rupture importante des températures sur la chaîne (France et Andorre) à toutes les altitudes à partir des
années 1980. Des tendances négatives significatives sur les hauteurs moyennes de neige apparaissent aux
altitudes élevées tandis que le nombre de jours de neige au sol décroit à toutes les altitudes.
Ces diagnostics qui concernent des domaines géographiques et des périodes temporelles souvent différentes,
s’avèrent tout à fait cohérents mais nécessitent d’être harmonisés et complétés notamment en termes de
paramètres et d’altitudes pour répondre aux différentes interrogations des décideurs. La mise en commun de
différents indicateurs pouvant être suivis sur le long terme sur les différents massifs de la chaîne permettra de
répondre à cet objectif.
Des indicateurs basés sur les séries de neige, récemment mis en place sur le versant français de la chaîne
pyrénéenne, ne sont exploitables pour l’instant, en termes de significativité de résultats, que pour le poste de
l’Hospitalet (1420 m) débutant en 1971 (figure 4). Toutefois, d’autres séries, issues des postes NIVOSE du
réseau de Météo-France à des altitudes jusqu’à 2400m, démarrant au milieu des années 1990, pourront être
suivis annuellement.
Figure 4 : Nombre de jours de neige au sol ou couche supérieure à 30cm au poste de l’Hospitalet en
Ariège à une altitude de 1420m (période Décembre-Avril)
V CONCLUSION
Si l’étude du climat des Pyrénées et l’évaluation de l’impact attendu du changement climatique sur la chaîne
a été étudié en de nombreuses occasions, la plupart des travaux présente des conclusions limitées par une
approche seulement nationale, française ou espagnole, c'est-à-dire ne considérant qu’un seul versant de la
chaîne. En ignorant l’autre versant, ces études ne permettent pas la compréhension globale des processus à
l’échelle du Massif.
Dans le prolongement des actions initiées par l’OPCC, un inventaire des données climatologiques et de leurs
applications est en cours entre les services météorologiques nationaux. Les premiers résultats mettent
d’abord en évidence la nécessité de renforcer les réseaux climatologiques en montagne, la récupération des
données anciennes et leur valorisation par des travaux d’homogénéisation ou de climatologie à haute
résolution spatiale. Ces actions pourront être plus efficaces dans une approche transfrontalière permettant
d’optimiser l’utilisation des sources d’information et de mutualiser les méthodes et les outils.
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Le renforcement de la connaissance du climat sur les Pyrénées pourra aussi être mené grâce à des approches
interdisciplinaires. Ainsi, le rapprochement entre climatologie et glaciologie pourrait s’avérer mutuellement
bénéfique pour la description des conditions moyennes en haute montagne, peu accessibles par les
observations météorologiques directes, en s’appuyant sur les nouvelles mesures de bilan de masse glaciaire
réalisées sur les glaciers Pyrénéens ainsi que sur les relevés plus anciens sur l’évolution des fronts des
différents appareils glaciaires. D’autres applications équivalentes pourraient être développées en matière
d’hydrologie ou d’agro-météorologie notamment, en fonction des informations en cours de mise à jour.
VI REFERENCES
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climate warming during the 21st century. Global Environment Change doi:10.1016/j.gloenvcha.2006.11.07
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Report, Vienna