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Le changement climatique est l'un des défis les plus importants auxquels sont confrontés les systèmes hydrologiques et la gestion des ressources en eau au XXIe siècle. Le changement climatique a alimenté la pénurie d'eau, ce qui a créé les problèmes les plus urgents du XXIe siècle, avec des répercussions de grande portée sur les écosystèmes, la santé publique et la stabilité économique.

La connexion fondamentale entre le changement climatique et l'hydrologie

L'un des principaux impacts du réchauffement planétaire est probablement l'hydrologie et les ressources en eau, car le changement climatique peut modifier l'équilibre entre les différentes composantes du cycle hydrologique. Le cycle de l'eau, qui englobe l'évaporation, la condensation, les précipitations et le ruissellement, est intrinsèquement lié aux conditions atmosphériques.

Les effets du changement climatique sur le cycle de l'eau sont profonds et ont été décrits comme une intensification ou un renforcement du cycle de l'eau (également appelé cycle hydrologique), effet observé depuis au moins 1980. Cette intensification se manifeste de multiples façons : l'air plus chaud retient plus d'humidité, ce qui entraîne des changements dans les taux d'évaporation; les précipitations deviennent plus variables et intenses; et le moment et l'ampleur des débits saisonniers d'eau changent considérablement.

À l'heure actuelle, les ressources en eau de surface sont compromises par un changement climatique, qui se manifeste par des modifications des régimes de précipitations, une augmentation des températures et des phénomènes météorologiques extrêmes, qui influent sur les cycles hydrologiques, la qualité, la distribution et la disponibilité de l'eau.

Changements observés et prévus dans les systèmes hydrologiques

Changements dans le schéma de précipitations

Les précipitations moyennes mondiales peuvent augmenter de 7 % pour chaque degré d'augmentation de la température, ce qui indique un avenir caractérisé par une augmentation des précipitations et des chutes de neige et un risque plus élevé d'inondation dans certaines régions. Cependant, cette augmentation est loin d'être uniforme entre les régions ou les saisons.

La répartition spatiale et temporelle des précipitations devient de plus en plus erratique, certaines régions connaissent une saison humide accrue tandis que d'autres connaissent des périodes sèches prolongées. Les phénomènes météorologiques extrêmes, comme les inondations, les sécheresses et les perturbations du cycle hydrologique causées par les changements climatiques, créent des modèles de précipitations erratiques et des taux d'évaporation plus élevés, qui influent directement sur la qualité et la disponibilité de l'eau.

Événements météorologiques extrêmes et whiplash climatique

Les sécheresses et les inondations peuvent devenir plus fréquentes et plus graves dans différentes régions à différents moments. Les observations récentes confirment que cette tendance est déjà en cours. Le coup de fouet climatique a amplifié les impacts des catastrophes, avec des transitions rapides entre les conditions humides et sèches affectant les mêmes régions en succession rapide.

Les sécheresses soudaines sont de plus en plus marquées, dues à une baisse rapide de l'humidité du sol et du stockage de l'eau au cours des jours à semaines plutôt qu'à un séchage saisonnier progressif.Ces phénomènes rapides mettent en péril les systèmes traditionnels de surveillance et d'intervention en cas de sécheresse, conçus pour développer progressivement les conditions.

Les risques liés à l'eau sont apparus dans des endroits peu probables et à des fréquences sans précédent, notamment un cyclone équatorial qui affecte l'Indonésie et des inondations sans précédent dans les lacs glaciaires de l'Hindu Kush Himalaya.

Changements dans la dynamique de la neige et de la glace

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) signale que le réchauffement a déjà entraîné une diminution des neiges et des retraites glaciaires, qui alimentent les principaux systèmes fluviaux, et une augmentation des taux d'évaporation, ce qui a encore réduit l'approvisionnement en eau douce.

La fonte des neiges et la fonte des glaces ont déjà eu lieu dans les NEUS, ce qui a des répercussions sur la disponibilité de l'eau, mais aussi sur les processus écologiques qui dépendent de certains modes de débit saisonniers.

Cette transition de la neige à la pluie a des répercussions importantes sur le stockage de l'eau, car la neige est un réservoir naturel qui libère progressivement de l'eau pendant les mois chauds. Sans ce mécanisme naturel de stockage, les régions dépendantes de la fonte des neiges sont confrontées à un risque accru d'inondation pendant les tempêtes hivernales et à une diminution de la disponibilité de l'eau durant l'été.

Modification du débit et du débit des rivières

L'influence humaine sur le climat et les systèmes terrestres modifie de plus en plus le débit des rivières à l'échelle mondiale. Le présent examen traite des changements passés et prévus du débit des rivières à l'échelle mondiale, en mettant l'accent sur les volumes annuels, la dynamique saisonnière et les changements soudains de la dynamique des débits.

La répartition saisonnière de la disponibilité de l'eau pose des défis pour les systèmes d'approvisionnement en eau, les opérations agricoles et la gestion des écosystèmes. L'ampleur de ces changements varie selon les différentes projections climatiques, toutes sauf une indiquant une baisse substantielle des indicateurs de faible débit et toutes sauf une prédisant une diminution de la quantité totale de ressources en eau (flux moyen), quoique moins prononcée que l'évolution des faibles débits.

Impacts sur les eaux souterraines

Les systèmes d'eau souterraine, qui fournissent de l'eau potable à des milliards de personnes dans le monde et servent de tampons critiques pendant les sécheresses, sont de plus en plus mis en évidence par l'évolution des modes de recharge et l'augmentation de l'extraction pour compenser la diminution de la disponibilité des eaux de surface.

Les variations des précipitations affectent les taux d'infiltration, tandis que l'augmentation de l'évapotranspiration réduit la quantité d'eau disponible pour la recharge des eaux souterraines. Ces changements peuvent prendre des années ou des décennies pour se manifester pleinement dans les systèmes d'eau souterraine, ce qui crée des défis à long terme en matière de sécurité de l'eau.

Incidences sur la sécurité et l'infrastructure de l'eau

Les changements du cycle de l'eau causés par l'homme accroîtront la variabilité hydrologique et auront donc un impact profond sur le secteur de l'eau et les décisions d'investissement, qui auront une incidence sur la disponibilité de l'eau (ressources en eau), l'approvisionnement en eau, la demande d'eau, la sécurité de l'eau et l'allocation de l'eau aux niveaux régional, du bassin et local.

Les changements dans le cycle de l'eau menacent l'infrastructure actuelle et future de l'eau. Il sera plus difficile de planifier les investissements pour l'infrastructure future de l'eau, car il y a tant d'incertitudes quant à la variabilité future du cycle de l'eau.

La pratique consistant à fonder la conception hydrologique de l'infrastructure de l'eau sur des principes où le climat est stationnaire et les conditions futures peuvent être représentées par des variations des tendances historiques n'est plus appropriée compte tenu des changements prévus.

Défis pour les secteurs multiples

De nombreux secteurs économiques sont touchés, notamment l'hydroélectricité, l'approvisionnement en eau, le drainage urbain, la protection contre les inondations, le tourisme, la navigation et l'agriculture.

  • Agriculture:[ Le stress hydrique a un impact grave sur le secteur agricole, ce qui contribue à la faillite des cultures, à l'insécurité alimentaire et à l'augmentation des prix dans les régions qui dépendent fortement des terres irriguées.
  • Écosystèmes: Les zones humides, les rivières et les lacs sont confrontés à une diminution des niveaux d'eau, mettant en danger les services écosystémiques de purification de l'eau, de régulation des inondations et de maintien de la biodiversité.
  • Santé publique: Cela entraîne une pénurie d'eau propre, ce qui favorise la prolifération des maladies d'origine hydrique et pose un risque important pour la santé publique, en particulier dans les régions sous-développées.
  • Qualité de l'eau: L'intensification du cycle hydrologique (évaporation, condensation, précipitations, etc.) en raison des changements climatiques et des phénomènes extrêmes de précipitations peut accroître la distribution des nutriments et des polluants aux habitats en aval et côtiers, ce qui a des répercussions importantes sur la structure du réseau alimentaire et la fonction des écosystèmes, par exemple en rendant plus probables les événements de mauvaise qualité de l'eau (p. ex., charge excessive d'éléments nutritifs) et l'incidence des maladies d'origine hydrique.

Adapter les principes de conception hydrologique aux conditions futures

L'adaptation aux changements climatiques est intrinsèquement difficile à atteindre en raison du système terrestre dynamique et de l'absence de compréhension globale du climat futur et des incertitudes qui y sont associées. Malgré ces défis, il est essentiel d'adapter les principes de conception pour que les infrastructures d'eau puissent répondre aux besoins futurs.

Intégration de modèles et de projections climatiques

Les modèles hydrologiques fondés sur des projections climatiques (réduits à l'échelle du bassin versant et corrigés pour éliminer les erreurs systématiques) sont des outils efficaces pour évaluer cet impact potentiel.

L'évaluation des impacts hydrologiques du changement climatique consiste à projeter le climat à l'échelle mondiale en utilisant les MCG, à réduire les projections mondiales à l'échelle régionale en utilisant des modèles climatiques régionaux et/ou des modèles statistiques, et enfin, en utilisant les résultats régionaux de la modélisation hydrologique.

Il est conseillé de produire des projections de débit fluvial pour des ensembles de MCG (modèles généraux de circulation, aussi appelés modèles climatiques mondiaux) et des réalisations multiples de même ou plusieurs modèles. L'un des principaux problèmes liés aux MCG, dans le contexte hydrologique, et qui est responsable d'une part importante de l'incertitude totale, est l'écart important entre les différentes projections de MCG pour les mêmes scénarios d'émission dans certaines régions du monde.

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a choisi différentes voies d'émission (ou scénarios), comme les chemins représentatifs de concentration (PSR) et les chemins socio-économiques partagés (PSR), pour décrire d'autres conditions possibles à l'avenir.

Gestion de l'incertitude dans le design

Il s'agit notamment de l'incertitude exogène dans le forçage, la structure du modèle et les paramètres propagés par une chaîne de modèles climatiques et hydrologiques; de l'incertitude endogène dans la dynamique du système anthropique et environnemental à plusieurs échelles; et de l'incertitude d'échantillonnage en raison de la longueur finie des observations historiques et des projections futures.

Le deuxième critère, la réduction de l'incertitude, traite de la façon dont l'approche réduit le défi d'inclure l'incertitude dans le processus décisionnel. Les praticiens et les gestionnaires des ressources en eau doivent faire face à des problèmes de gestion allant de l'insuffisance des données hydrologiques, de la variabilité naturelle mélangée à des changements anthropiques, des résultats non concluants des études sur les changements climatiques et de l'effet des changements climatiques futurs sur la conception hydrologique.

Par conséquent, les gestionnaires de l'eau doivent prendre des décisions au sujet des pratiques dans un contexte de conditions climatiques à venir incertaines. Des approches souples et axées sur le risque qui tiennent compte d'une gamme de conditions climatiques et hydrologiques potentielles sont nécessaires.

Approches descendantes et ascendantes

Les deux principales approches d'adaptation au CC dans la gestion de l'eau sont descendantes et ascendantes. L'approche descendante commence par l'étude de l'impact du CC sur les facteurs climatiques (p. ex., précipitations et température) et de sa réflexion sur l'hydrologie du bassin étudié.

Au contraire, l'approche ascendante vise à accroître la résilience des systèmes de gestion de l'eau pour améliorer leurs capacités d'adaptation et réduire leur vulnérabilité aux impacts négatifs futurs. Chaque approche a des forces et des limites, et de plus en plus, les praticiens combinent des éléments de ces deux stratégies pour créer des stratégies d'adaptation robustes.

Toutefois, les approches de gestion adaptative sont les mieux adaptées aux réductions d'incertitude puisqu'elles offrent la possibilité d'ajuster constamment les décisions en fonction de données améliorées sur les changements climatiques.

Estimation de l'événement de conception sous non-stationnaire

Cependant, les changements climatiques compliquent la planification des ressources en eau en général et l'utilisation des événements de conception et des périodes de retour en particulier.

Ces impacts climatiques devraient modifier la répartition des extrêmes hydrologiques au fil du temps, à mesure que la Terre continue de se réchauffer. La cartographie des changements climatiques qui influent sur les extrêmes hydrologiques est difficile en raison de la nature complexe et non linéaire du cycle hydrologique et de la dépendance de la voie à l'égard des événements extrêmes.

Les nouvelles approches de l'estimation des événements doivent tenir compte de l'évolution des distributions de probabilités au fil du temps, ce qui peut comprendre l'utilisation de paramètres variables dans les modèles statistiques, l'utilisation d'approches fondées sur des scénarios qui entremêlent une gamme d'avenirs possibles ou l'adoption de cadres fondés sur les risques qui tiennent compte explicitement de l'évolution des dangers au cours de la durée de vie de conception d'une infrastructure.

Stratégies globales de gestion de l ' eau résiliente au climat

Infrastructure verte et solutions fondées sur la nature

L'infrastructure verte tire parti des processus naturels pour gérer l'eau, offrant de multiples avantages, notamment l'atténuation des inondations, l'amélioration de la qualité de l'eau, la recharge des eaux souterraines et les services écosystémiques, et souvent plus souples et adaptables aux changements que l'infrastructure grise traditionnelle.

Les terres humides et le stockage naturel :[ Les terres humides agissent comme des éponges naturelles, absorbent l'excès d'eau pendant les inondations et la libèrent lentement pendant les périodes sèches. La restauration des terres humides dégradées ou la création de terres humides construites peuvent améliorer la résilience des bassins hydrographiques aux inondations et aux sécheresses.

Toits verts et surfaces perméables :[ Dans les zones urbaines, les toits verts et les chaussées perméables réduisent le ruissellement des eaux pluviales, réduisent les effets des îles de chaleur urbaines et favorisent la recharge des eaux souterraines.

Les tampons riverains : Il est important de maintenir ou d'améliorer la santé de la végétation riveraine dans les zones humides pour maintenir la qualité de l'eau. Il est important de modifier la composition des tampons pour contenir un éventail d'espèces présentant une gamme de tolérances hydrologiques, de température et autres, et d'accroître la résilience aux changements climatiques.

Les forêts et les jardins pluviaux urbains : Les arbres et les jardins pluviaux interceptent les précipitations, réduisent les débits de pointe et améliorent l'évapotranspiration. L'emplacement stratégique de ces caractéristiques dans les bassins versants urbains peut réduire considérablement les inondations tout en offrant des avantages esthétiques et récréatifs.

Systèmes de défense anti-inondation adaptatifs

Les défenses traditionnelles contre les inondations conçues pour les conditions historiques peuvent être inadéquates pour les futures grandeurs et fréquences des inondations.

Conception d'infrastructure flexible :[ L'infrastructure peut être conçue avec la capacité à être améliorée ou modifiée au fur et à mesure que les conditions changent, notamment en construisant des digues à plus grande surface qui pourront être soulevées à l'avenir, en concevant des déversoirs avec des composants modulaires qui peuvent être ajoutés ou en créant des aires de stockage multi-usages pour les inondations qui servent d'autres fonctions dans des conditions normales.

Room for Rivers: Plutôt que de restreindre les rivières à d'autres niveaux de digue, certaines régions donnent aux rivières plus de place pour inonder en toute sécurité.Cette approche consiste à remettre les digues en place, à créer des contournements des inondations et à restaurer les plaines inondables.

Gestion intégrée des inondations:[ Une gestion efficace des inondations nécessite la coordination des mesures structurelles (levées, barrages, canaux) avec des approches non structurelles (planification de l'utilisation des terres, systèmes d'alerte rapide, interventions d'urgence).

Infrastructure intelligente: L'intégration de capteurs, de contrôles en temps réel et de contrôles automatisés permet à l'infrastructure de réagir dynamiquement aux conditions changeantes.Les systèmes intelligents d'eaux pluviales peuvent ajuster le stockage et la libération en fonction des prévisions météorologiques, en optimisant les performances dans une gamme de conditions.

Conservation de l'eau et gestion de la demande

La réduction de la demande d'eau accroît la résilience aux sécheresses et réduit le stress causé par les sources d'eau.

Technologies d'irrigation efficaces:[ L'agriculture représente la majeure partie de l'utilisation de l'eau dans de nombreuses régions.L'irrigation par écoulement, les capteurs d'humidité du sol et les techniques d'agriculture de précision peuvent réduire de façon spectaculaire la consommation d'eau tout en maintenant ou en améliorant les rendements des cultures.

Efficacité de l'eau dans les eaux urbaines:[ Les appareils à faible débit, les appareils à faible rendement en eau et les contrôleurs intelligents d'irrigation réduisent la demande en eau en milieu urbain.

Réutilisation et recyclage de l'eau:[ Le traitement et la réutilisation des eaux usées à des fins non potables (irrigation, procédés industriels, chasse d'eau) ou même pour une utilisation potable par le biais d'un traitement avancé réduisent la demande en eau douce.

Prestations et incitatifs:[ La tarification de l'eau qui reflète la rareté et les coûts environnementaux encourage la conservation.

Gestion intégrée des ressources en eau

Ce processus repose sur des lois et repose sur une approche globale et conjointe des ressources en eau pour chaque utilisation de l'eau dans un secteur cohérent du point de vue hydrologique ou hydrogéologique. L'engagement résultant de tous les utilisateurs de la zone (eau potable, agriculture, industrie, navigation intérieure, énergie, pêche, utilisations récréatives, etc.) est de parvenir à un équilibre à long terme entre les besoins et les ressources disponibles, tout en respectant le bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques et en anticipant et en s'adaptant aux changements climatiques.

Planification coordonnée dans tous les secteurs :[ Les décisions relatives à l'eau affectent et sont touchées par l'énergie, l'agriculture, le développement urbain et la gestion de l'environnement.

Gestion de la nappe phréatique :[ Les processus hydrologiques fonctionnent à l'échelle du bassin hydrographique, ce qui exige des approches de gestion qui transcendent les frontières politiques.

L'utilisation concomitante des eaux de surface et souterraines:[La gestion des eaux de surface et des eaux souterraines en tant que système connecté plutôt que de ressources distinctes améliore la sécurité générale de l'eau.

En utilisant cette approche de modélisation sur le bassin de la Sèvre Nantaise et en collaborant avec les intervenants concernés par des ateliers, nous avons élaboré une série de scénarios futurs de demande d'eau pour examiner la durabilité de l'utilisation de l'eau à l'avenir. La gestion adaptative traite les décisions de gestion de l'eau comme des expériences, avec un suivi systématique pour évaluer les résultats et ajuster les stratégies au fur et à mesure que les conditions changent et que la compréhension s'améliore.

Recharge de l'aquifère géré

La recharge aquifère gérée (MAR) consiste à diriger intentionnellement l'eau vers les aquifères pour l'entreposer ultérieurement, ce qui peut aider à réduire les sécheresses et la variabilité saisonnière.

Comme méthode d'adaptation rentable, nos résultats suggèrent une conception appropriée du MAR pour l'IAFA en fonction des CC projetés, de la capacité du système d'eau souterraine et des terres disponibles pour l'infiltration peut atténuer l'impact de la sécheresse en fournissant de grands tampons pour les climats avec des périodes sèches et humides alternées.

Dans les régions où les précipitations saisonnières sont présentes, la capture et le stockage des débits de saison humide pour utilisation pendant les saisons sèches peuvent améliorer considérablement la sécurité de l'eau. MAR offre également des avantages en termes de qualité de l'eau grâce à la filtration naturelle, car l'eau percole par les matériaux du sol et de l'aquifère.

Opérations de réservoir et stockage de l'eau

Les réservoirs artificiels créés par les barrages peuvent jouer un rôle clé dans les stratégies d'adaptation au changement climatique. Toutefois, l'exploitation de réservoirs dans des conditions climatiques changeantes nécessite de nouvelles approches.

Steinschneider et Brown (2012) ont mis à jour les courbes de contrôle des réservoirs en étudiant deux stratégies : (1) la meilleure stratégie de conjecture, qui optimise les opérations pour la projection moyenne du climat futur simulée par les GCM, et (2) la stratégie dynamique, qui gère dynamiquement le système pour la variabilité climatique à court terme à l'aide de prévisions hydrologiques saisonnières.

Les opérations de réservoir doivent concilier des objectifs concurrents, notamment la lutte contre les inondations, l'approvisionnement en eau, la production d'énergie hydroélectrique, les flux environnementaux et les loisirs.

Les activités des réservoirs fondées sur les prévisions utilisent les prévisions climatiques saisonnières et les prévisions météorologiques pour guider les décisions de rejet. Pendant les périodes où les prévisions indiquent des précipitations élevées, les réservoirs peuvent être abaissés pour créer une capacité de stockage des inondations.

Préparation et intervention en cas de sécheresse

À mesure que les sécheresses deviennent plus fréquentes et plus graves, il devient essentiel de planifier la sécheresse de façon proactive, notamment en mettant en place des systèmes de surveillance, en mettant en place des points de déclenchement pour différents niveaux d'intervention et en prenant des mesures préétablies pour réduire les effets.

Systèmes d'avertissement précoce:[ La surveillance des précipitations, des débits de cours d'eau, de l'humidité du sol, des niveaux d'eau souterraine et des paquets de neige fournit une indication précoce des conditions de sécheresse en cours.

Plans d'intervention en cas de sécheresse :[ Les plans d'intervention en cas de sécheresse comportent généralement plusieurs étapes de plus en plus graves, et des mesures spécifiques sont prises à chaque étape.

Portfolios d'eau diversifiés:[ S'appuyer sur de multiples sources d'eau (eau de surface, eau souterraine, eau recyclée, dessalement) réduit la vulnérabilité à toute défaillance d'une source unique pendant la sécheresse.

Défis et solutions de mise en œuvre

Données et exigences en matière de surveillance

Dans les pays en développement, l'adaptation au climat est en grande partie entravée par la rareté de données hydrométéorologiques de bonne qualité et adéquates, et l'adaptation au climat nécessite des données complètes sur la situation actuelle et les tendances à long terme.

Les données de surveillance sont essentielles pour documenter et comprendre le rendement à long terme des pratiques dans différents contextes régionaux et hydroclimatiques, et elles peuvent également aider les localités et les planificateurs à justifier les investissements en coûts des pratiques, à cerner les besoins en matière de gestion adaptative et à éclairer les décisions futures concernant l'emplacement et la sélection des nouvelles pratiques.

L'étude conclut que des données hydrométéorologiques adéquates sont essentielles pour disposer d'un modèle solide et de mesures efficaces d'adaptation au climat, d'où l'utilisation, dans les bassins mal mesurés, de réseaux neuronaux artificiels et de ensembles de données satellitaires qui ont été des outils efficaces, notamment pour l'étalonnage et la validation des modèles.

Défis institutionnels et de gouvernance

L'adaptation efficace au climat exige des cadres institutionnels qui peuvent coordonner les activités entre les administrations, les secteurs et les échéances.

Les systèmes de droits sur l'eau fondés sur les flux historiques peuvent nécessiter une révision pour tenir compte de l'évolution de la disponibilité.

La participation des parties prenantes est essentielle à l'élaboration de stratégies d'adaptation socialement acceptables et politiquement réalisables. Les processus de planification participative qui impliquent divers intervenants peuvent favoriser une compréhension partagée, identifier des solutions créatives et susciter un engagement en matière de mise en oeuvre.

Financement de l ' adaptation au changement climatique

L'adaptation au climat exige des investissements substantiels dans de nouvelles infrastructures, la modernisation des systèmes existants et la surveillance et la gestion continues. La prise de décisions fondées sur les risques économiques est nécessaire, c'est-à-dire la recherche de niveaux appropriés d'infrastructures en fonction des dommages escomptés évités par rapport au coût de l'infrastructure.

Les mécanismes traditionnels de financement des infrastructures peuvent être inadéquats pour l'adaptation au climat, ce qui implique de gérer les risques futurs incertains plutôt que de répondre aux besoins actuels connus.

L'analyse coûts-avantages des projets d'adaptation doit tenir compte de la valeur de la flexibilité et des coûts évités des impacts climatiques. Les projets qui offrent des avantages conjoints (protection des inondations, loisirs, amélioration de la qualité de l'eau et habitat) ont souvent une justification économique plus forte que les infrastructures à usage unique.

Renforcement des capacités et transfert des connaissances

La mise en oeuvre d'une conception hydrologique adaptée au climat exige de nouvelles compétences et connaissances chez les professionnels de l'eau.

Il est également important de noter que les normes de conception de l'ingénierie servent de base juridique à la conception, à la construction et à l'entretien des infrastructures.Les normes de conception de l'ingénierie font l'objet d'un examen par les pairs rigoureux et approfondi par les sociétés d'ingénierie professionnelle.

Des communautés de pratique qui réunissent des praticiens travaillant sur des défis similaires peuvent faciliter le partage des connaissances et la résolution de problèmes en collaboration.

Considérations régionales et approches contextuelles particulières

Les impacts des changements climatiques varient considérablement selon les régions, exigeant des stratégies d'adaptation adaptées aux conditions, aux vulnérabilités et aux capacités locales.

Régions arides et semi-arides

Les régions déjà confrontées à une pénurie d'eau sont confrontées à des défis accrus, car le changement climatique réduit déjà la disponibilité de l'eau, notamment en ce qui concerne l'utilisation optimale de l'eau, le développement de sources d'eau résistantes à la sécheresse (eaux souterraines profondes, dessalement) et la mise en œuvre d'une gestion rigoureuse de la demande.

Les sécheresses se sont en particulier accrues dans la région méditerranéenne et s'intensifieront à l'avenir, avec des impacts hydrologiques, agricoles et écologiques potentiellement graves. Les techniques traditionnelles de récolte de l'eau, telles que les citernes et les barrages de contrôle, peuvent être régénérées et modernisées pour capter les pluies rares.

Régions humides et tropicales

Même les régions où les ressources en eau sont abondantes sont confrontées à des difficultés liées à l'évolution de la saisonnalité et à une variabilité accrue.

Les régions tropicales peuvent subir des changements dans le calendrier et l'intensité de la mousson, ce qui nécessite des ajustements aux calendriers agricoles et aux stratégies de stockage de l'eau.

Bassins hydrographiques à dôme neige

Les stratégies d'adaptation comprennent l'amélioration du stockage des réservoirs pour capturer les eaux de ruissellement plus tôt, la mise au point de sources d'eau de rechange pour la fin de l'été lorsque la fonte des neiges est épuisée et l'adaptation des systèmes d'allocation de l'eau pour tenir compte de l'évolution de la disponibilité saisonnière.

Les pratiques de gestion forestière qui maintiennent l'accumulation de neige et la lenteur des taux de fonte peuvent aider à atténuer les effets du réchauffement, notamment le maintien du couvert forestier dans des endroits stratégiques et la gestion de la végétation pour optimiser la dynamique de la neige.

Zones côtières et zones de faible lisage

L'adaptation exige la protection des ressources en eau douce contre la contamination des eaux salées, la gestion des risques accrus d'inondation découlant de la combinaison de l'onde de tempête et de fortes précipitations, et le déplacement possible de l'infrastructure d'approvisionnement en eau loin des zones côtières vulnérables.

La retraite gérée des zones les plus vulnérables, combinée à des défenses côtières basées sur la nature comme les zones humides et les mangroves restaurées, peut fournir une adaptation à long terme plus durable que de tenter de retenir les mers montantes avec des structures conçues seules.

Zones urbaines

Les stratégies d'adaptation urbaine mettent l'accent sur les infrastructures vertes pour gérer les eaux pluviales, la réutilisation de l'eau pour réduire la demande de sources extérieures et la planification intégrée qui coordonne la gestion de l'eau avec les décisions d'utilisation des terres et de développement.

La rénovation des zones urbaines existantes avec une infrastructure verte est plus difficile que son intégration dans un nouveau développement, mais offre des avantages importants pour la résilience climatique.

Besoins futurs en recherche et approches émergentes

Toutefois, malgré les développements des dernières décennies, la recherche sur l'impact des changements climatiques sur l'hydrologie et les ressources en eau doit encore être améliorée.

Amélioration des modèles climatiques et hydrologiques

Les mécanismes de circulation atmosphérique et de cycle hydrologique, ainsi que les relations internes entre eux, ne sont pas pleinement compris, et les effets du changement climatique sur le cycle hydrologique sont associés à une grande incertitude dans les projections climatiques et les approches de modélisation hydrologique.

De même, l'amélioration des modèles hydrologiques pour mieux saisir les interactions entre les eaux souterraines et les eaux de surface, les influences humaines et les réactions des écosystèmes amélioreront les évaluations des impacts.

De plus, les examens montrent que, alors que les systèmes humains continuent de dominer le système terrestre de plusieurs façons, la modélisation efficace devrait impliquer le couplage des modèles de systèmes terrestres et humains, car ils pourraient représenter véritablement la rétroaction bidirectionnelle vécue dans le monde moderne.

Incertitude Quantification et communication

Nous proposons un ensemble de lacunes et d'opportunités de recherche dans ce domaine, centrées sur le défi de caractériser l'incertitude, qui empêche l'application sans ambiguïté des méthodes de contrôle à ce problème. Conscients de ces défis, il existe plusieurs possibilités d'améliorer l'utilisation des méthodes de contrôle pour l'adaptation au climat, à savoir la façon dont le contexte problématique et la compréhension des processus climatiques pourraient aider à quantifier l'incertitude et à concevoir des expériences, à valider les données hors échantillon et à assurer la robustesse des politiques d'adaptation optimisées, ainsi que le suivi et l'assimilation des données, y compris la détection des tendances, l'inférence bayésienne et la sélection des variables indicatrices.

Il faut de meilleures méthodes pour quantifier et communiquer l'incertitude aux décideurs, notamment élaborer des outils de visualisation qui transmettent efficacement l'information probabiliste, créer des cadres décisionnels qui tiennent compte explicitement de l'incertitude et identifier des stratégies solides qui fonctionnent bien dans toute une gamme d'avenirs possibles.

Risques composés et en cascade

Les changements climatiques peuvent créer des événements composés où de multiples dangers se produisent simultanément ou en séquence, amplifier les impacts. Par exemple, la sécheresse suivie d'incendies de forêt, suivie de précipitations intenses, peut déclencher des flux de débris et des crises de qualité de l'eau.

Dimensions sociales de l'adaptation

Les solutions techniques à elles seules sont insuffisantes pour permettre une adaptation efficace. Il faut mener des recherches sur les dimensions sociales, économiques et politiques de l'adaptation à l'eau pour comprendre comment les communautés perçoivent les risques climatiques et y réagissent, quels facteurs permettent ou limitent les mesures d'adaptation et comment garantir que les efforts d'adaptation sont équitables et justes.

Les populations vulnérables sont souvent confrontées à des effets disproportionnés du changement climatique tout en disposant de moins de ressources pour l'adaptation.

Efficacité des solutions fondées sur la nature

Bien que les principes fondamentaux relatifs à la réponse du système aux changements des facteurs climatiques puissent être appliqués de manière générale, des études représentatives pour éclairer la planification de l'adaptation à l'échelle locale sont nécessaires, mais les études menées dans les régions sous-représentées et dans les bassins versants sont particulièrement importantes pour appuyer la planification de l'adaptation dans ces régions.

Il faut mener davantage de recherches sur la performance à long terme des solutions fondées sur la nature dans des conditions climatiques changeantes, notamment en comprenant comment les infrastructures vertes se déroulent pendant les événements extrêmes, comment les écosystèmes s'adaptent aux conditions changeantes et comment concevoir et maintenir des solutions fondées sur la nature pour une résilience maximale.

Aller de l'avant : un chemin vers des systèmes d'eau résilients

Le défi que pose l'adaptation des principes de conception hydrologique aux changements climatiques est considérable, mais non insurmontable. Le succès exige de prendre en compte l'incertitude plutôt que de chercher à l'éliminer, de renforcer la flexibilité dans les infrastructures et les institutions et de s'engager à apprendre et à s'adapter en permanence.

Les principes clés pour aller de l'avant sont les suivants :

  • Embrace Gestion adaptative:[ Traiter la gestion de l'eau comme un processus continu d'apprentissage et d'adaptation plutôt qu'un problème de conception ponctuel.
  • Plan pour les contrats à terme multiples:[ Plutôt que d'essayer de prédire un seul contrat à terme, élaborez des stratégies robustes dans un éventail de scénarios climatiques plausibles.
  • Priorize Flexibilité:[ Concevoir des infrastructures et des institutions qui peuvent être modifiées à mesure que les conditions changent.
  • Intégrer les échelles et les secteurs: Les défis de l'eau ne peuvent être résolus isolément.Une adaptation efficace exige une coordination entre les échelles spatiales (locales à mondiales), temporelles (immédiates à à long terme) et sectorielles (eau, énergie, agriculture, environnement).
  • Invitation des intervenants :[ Une adaptation réussie exige l'adhésion de divers intervenants.Les processus participatifs qui font participer les collectivités touchées, les utilisateurs de l'eau et les décideurs à l'élaboration et à la mise en oeuvre des stratégies d'adaptation sont plus susceptibles de réussir.
  • Construire sur plusieurs sources de données probantes:[ Utiliser diverses sources d'information, y compris des modèles climatiques, des observations historiques, des connaissances autochtones et la planification de scénarios, pour développer une compréhension solide des risques et des possibilités.
  • Démarrer maintenant: Le changement climatique affecte déjà les systèmes d'eau. L'attente d'une information parfaite ou d'une certitude ne fera qu'augmenter les coûts et les risques futurs.

Dans de nombreux endroits, les pratiques conçues pour les conditions climatiques historiques peuvent ne pas avoir la capacité de gérer les augmentations des précipitations lourdes ou autrement fonctionner comme prévu. La gestion du risque d'impacts futurs nécessitera de prévoir et de planifier à l'avance pour l'adaptation. La complexité et l'incertitude inhérente au problème, cependant, est un défi pour les décideurs qui cherchent à obtenir des informations exploitables.

Malgré ces défis, les communautés du monde entier démontrent qu'une adaptation efficace est possible.Des systèmes novateurs de réutilisation de l'eau dans les régions où l'eau est éparse aux projets de locaux à l'écart des rivières dans les zones inondables, des exemples pratiques montrent comment la conception prospective peut créer des systèmes d'eau résilients aux changements climatiques tout en offrant de multiples avantages.

La transition vers une conception hydrologique fondée sur le climat représente un changement fondamental dans la façon dont nous abordons la gestion de l'eau. Il faut dépasser l'hypothèse selon laquelle le passé est un guide fiable pour l'avenir, qui englobe l'incertitude et la complexité, et les systèmes de construction qui peuvent s'adapter aux conditions changeantes.

Pour obtenir des ressources supplémentaires sur l'adaptation au climat dans la gestion de l'eau, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat [ fournit des évaluations exhaustives des sciences et des impacts climatiques. Le Pratique mondiale de l'eau de la Banque mondiale offre des orientations et des études de cas sur la gestion des ressources en eau sous l'effet du changement climatique. Le Bureau de réhabilitation des États-Unis fournit des ressources techniques sur l'adaptation au climat pour les infrastructures de l'eau.

La voie à suivre exige un engagement soutenu de la part des chercheurs, des praticiens, des décideurs et des collectivités. En travaillant ensemble à l'élaboration et à la mise en oeuvre de principes hydrologiques tenant compte du climat, nous pouvons construire des systèmes d'eau qui résistent aux défis à venir tout en soutenant des collectivités prospères et des écosystèmes sains.