Séminaire

Le bassin amazonien est un régulateur important des cycles de l'eau et du carbone dans le système climatique : le débit à l'exutoire du bassin contribue à près de 20% des apports mondiaux en eau douce (Callède et al., 2010) et la forêt amazonienne représente environ 15% de la productivité primaire nette globale (Zhao et al., 2010). Par conséquent, toute perturbation de cet écosystème, qu'elle soit climatique ou anthropique (déforestation, feux), est susceptible d'affecter en retour le climat. L'étude de la chronique des débits annuels, reconstruite à Óbidos (dernière station jaugée sur le cours principal avant l'exutoire) depuis 1903, met en évidence une augmentation significative des modules (15%) et des débits de crues (13%) de l'Amazone sur 1903-2011. A la fin des années 60, tous deux présentent une « rupture » dans leurs séries temporelles à partir de laquelle les crues deviennent quasi systématiquement supérieures à 250000 m³/s chaque année. Si les débits d'étiage sont restés stables sur la période 1903-2011, ils diminuent fortement depuis ces vingt dernières années (16%) alors que les débits de crues restent très élevés. Cette augmentation récente de l'amplitude annuelle des débits est marquée par des sécheresses sévères (2005 et 2010) et des inondations importantes (2002, 2009, 2012 et 2014), principalement attribuées à des modifications de circulation océanique et atmosphérique de grande échelle. Ces événements hydrologiques extrêmes affectent la vie des populations rurales amazoniennes et notamment leur approvisionnement en nourriture par bateau. Lors de fortes crues, les trajets en bateau deviennent dangereux et les populations se retrouvent isolées. Les étiages très bas rallongent les trajets en bateau, augmentent la mortalité des poissons et rendent difficile l'écoulement des produits de la terre et de la pêche. L'économie locale se retrouve alors directement impactée avec une hausse du prix des aliments. Face à ces constats, il devient donc crucial d'estimer le devenir des extrêmes hydrologiques sur le bassin amazonien sous un climat futur plus chaud (entre +1.5°C et +5°C à l'horizon 2100 d'après Magrin et al., 2014). Dans un premier temps, il s'agira d'évaluer la capacité du modèle de surface ORCHIDEE à simuler l'hydrologie des différents grands sous-bassins amazoniens en temps présent avant de montrer les améliorations apportées aux forçages du modèle pour mieux représenter les débits. Dans un second temps, sera présentée la variation des extrêmes hydrologiques annuels simulés sur les sous-bassins sous changement climatique. Enfin, sera abordée l'incertitude qui existe autour de la modélisation de l'impact de la déforestation sur l'hydrologie du bassin amazonien.

The Amazon basin plays an important role in regulating the water and carbon cycles in the climate system: the discharge at the basin outlet contributes nearly 20% of global freshwater inputs (Callède et al., 2010) and the Amazon forest is about 15% of global net primary productivity (Zhao et al., 2010). Therefore, any disturbance of this ecosystem, either climatic or anthropogenic (deforestation, fires), is likely to affect the climate. The time serie of the annual discharge, reconstituted at Óbidos (the last gauging station before the outlet) since 1903, highlights a significant increase in modules (15%) and high flows (13%) for the Amazon over 1903-2011. In the late 60s, they both have a "break" in their time series from which high flows are higher than 250,000 m³/s almost every year. The low flows are stable over the period 1903-2011 but decrease over the last twenty years (16%), while the high flows stay very high. This recent increase in the annual amplitude of discharge is marked by severe droughts (2005 and 2010) and floods (2002, 2009, 2012 and 2014), mainly attributed to large-scale oceanic and atmospheric circulation changes. The activities of farmers and fishermen and the food supply by boats are particularly sensitive to these extreme hydrological events. During high floods, boat trips are dangerous and the mobility of the populations is reduced. Severe low flows make the boat trips longer and increase fish mortality. Thus, food prices increase and directly impact the local economy. Given these facts, it is crucial to estimate the future of the hydrological extremes in the Amazon basin in a future warmer climate (between + 1.5 °C and 5 °C by 2100 according to Magrin et al., 2014). First, we will test the ability of the land surface model ORCHIDEE to simulate the hydrology in the main Amazonian sub-basins in present time. We will show the improvements performed in the forcings of the model that led to a better simulation of river discharge. Then, we will present the changes in annual hydrological extremes projected by ORCHIDEE over the different sub-basins under climate change. Finally, we will address the uncertainty in modeling the impact of deforestation on the hydrology of the Amazon basin.