Évaluation des précipitations extrêmes simulées par les modèles de climat sur les Alpes françaises aux échelles hydrologiques

5 à 6 mois, à partir de février 2022

Contexte du stage
Les modèles climatiques constituent de puissants outils permettant de comprendre le fonctionnement du climat de la Terre ainsi que ses évolutions sur de longues périodes de temps. Les modèles climatiques globaux (GCM) couvrent l’ensemble du globe sur des mailles de résolution horizontale de l’ordre de la centaine de km. Les modèles climatiques régionaux appliqués sur une région limitée et forcés par les GCM permettent d’obtenir des simulations sur des mailles de résolution horizontale de l’ordre de la dizaine km. La technique permettant de passer de simulations globales issues de GCM à des simulations régionales est appelée « downscaling ». A l’échelle européenne, les exercices de downscaling sont coordonnés par EURO-CORDEX, la branche européenne de l’initiative internationale CORDEX (Coordinated Downscaling Experiment). Les simulations EUR-11 d’EURO-CORDEX ont une résolution horizontale de 0.11 degré (environ 12.5km).

Dans le contexte actuel de changement climatique, les modèles climatiques sont largement utilisés pour projeter l’évolution future du climat de la planète à l’horizon 2100, en fonction de différents scénarios socio-économiques. Néanmoins les modèles climatiques possèdent des biais, c’est-à-dire qu’ils ne représentent pas de manière parfaite les variables météorologiques observées. Les expériences de simulation EURO-CORDEX possèdent une simulation « historique » couvrant la période 1951-2005. Ces simulations utilisent l’évolution passée des forçages (rayonnement solaire, gaz à effet de serre, aérosols) fournis par le projet CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project – phase 5). Elles permettent ainsi d’évaluer les biais existants entre la représentation d’une variable par les modèles et les observations. Des simulations futures à l’horizon 2100 permettent de simuler des trajectoires possibles du climat en fonction de différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre (RCP – Representative Concentration Pathway).

Projet de recherche
Ce stage s’intègre au projet de recherche Climat-Métro, lancé en 2017 entre la Métropole de Grenoble et l’Université Grenoble Alpes. Le projet s’intéresse au risque hydrométéorologique (fortes précipitations, crues fluviales et torrentielles) sur la Métropole grenobloise et à son évolution
dans le temps. Des travaux récents ont montré des tendances significatives des précipitations extrêmes dans les Alpes françaises en automne et en hiver ces 60 dernières années, en lien avec des changements de circulations atmosphériques (Blanchet et al 2021 a,b).

Objectifs du stage
L’objectif du stage est d’étudier les précipitations extrêmes simulées par EURO-CORDEX sur les Alpes françaises, et en particulier leurs tendances. Dans un premier temps, il s’agira d’évaluer les modèles sur la période historique sur un maillage de bassins versants alpins à différentes échelles, par comparaison à différentes réanalyses telles que SPAZM (Gottardi et al. 2012) et E-OBS (Cornes et al. 2018). L’application de méthodes de débiasage sera envisagée (par exemple Vrac 2018). Dans un second temps, il s’agira d’étudier les tendances futures des précipitations extrêmes vues par les modèles en fonction des différents scénarios RCP.

Points-forts
Ce travail permettra au stagiaire de se familiariser aux modèles de climat et aux réanalyses atmosphériques, à leur manipulation. Le stagiaire sera inclus dans un groupe de recherche travaillant sur le même projet, composé de doctorants, de chercheurs et d’autres stagiaires.

Pour postuler
Envoyer CV et lettre de motivation à juliette.blanchet univ-grenoble-alpes.fr et antoine.blanc2 univ-grenoble-alpes.fr.

Références bibliographiques
Blanchet, J. ; Creutin, J.-D. & Blanc, A. (2021a) : Retreating winter and strengthening autumn Mediterranean influence on extreme precipitation in the Southwestern Alps over the last 60 years. Environmental Research Letters, 16.

Blanchet, J. ; Blanc, A. & Creutin, J.-D. (2021b) : Explaining recent trends in extreme precipitation in the Southwestern Alps by changes in atmospheric influences. Weather and Climate Extremes, 33, 100356.

Cornes, R., G. van der Schrier, E.J.M. van den Besselaar, and P.D. Jones (2018) : An Ensemble Version of the E-OBS Temperature and Precipitation Datasets. J. Geophys. Res. Atmos., 123.

Gottardi, F. ; Obled, C. ; Gailhard, J. & Paquet, E. (2012) : Statistical reanalysis of precipitation fields based on ground network data and weather patterns : Application over French mountains. Journal of Hydrology, 432–433, 154 – 167.

Vrac, M. (2018) : Multivariate bias adjustment of high-dimensional climate simulations : the Rank Resampling for Distributions and Dependences (R2D2) bias correction, Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 3175–3196.