La sécheresse, enjeu majeur du changement climatique en France ?

Le réchauffement climatique conduit à des modifications importantes de la pluviométrie annuelle dans les différentes régions, ayant pour conséquences de potentielles sécheresses. Ainsi, depuis les années 1970, on observe que la Méditerranée, l’Afrique Australe, l’Asie du Sud, et le Sahel connaissent des sécheresses plus longues et plus intenses. En France, les 3 dernières années (2018, 2019 et 2020) ont marqué les esprits, pulvérisant chacune des records de sécheresse.

Même les régions où elles étaient jusqu’alors assez inhabituelles, comme la région Grand Est, ont été touchées. À la fois plus fréquentes et plus intenses, ces sécheresses ont des répercussions majeures tant sur la végétation que sur nos sols …Elles auront aussi de grands impacts sur notre vie, même en France.

En partenariat avec l’Institut National des Sciences de l’Univers, nous souhaitions faire le point sur la sécheresse. Pour cela, nous avons reçu l’aide d’Yves Tramblay, chercheur IRD à HydroSciences Montpellier (HSM).

Qu’est-ce que la sécheresse ?

On appelle sécheresse une période de temps anormalement sèche et suffisamment longue pour causer un grave déséquilibre hydrologique. Plus précisément, on parle de :

• sécheresse météorologique en cas de déficit anormal des précipitations,
• sécheresse agricole quand la pénurie de précipitations se prolonge suffisamment longtemps pour réduire le stock en eau des sols, affectant ainsi l’eau disponible pour les plantes,
• sécheresse hydrologique quand les niveaux des nappes et des cours d’eau sont bas.

Dans l’ordre chronologique, on observe généralement d’abord une sécheresse météorologique, qui se traduit, si elle dure, par une sécheresse agronomique (des sols), qui à son tour induit une baisse des cours d’eau et donc un état de sécheresse hydrologique.

Combien de jours sans pluie pour avoir une sécheresse ?

Le nombre de jours sans pluie entraînant une sécheresse hydrologique varie fortement selon le climat et la saison, la nature du sol ou encore la végétation en place. Le déclenchement d’une sécheresse est aussi influencé par les saisons précédentes. Une recharge hivernale exceptionnellement faible augmente fortement le risque que survienne une sécheresse au cours de l’été qui suit. Les épisodes de sécheresse extrêmes peuvent d’ailleurs résulter de déficits pluviométriques répétés sur plusieurs saisons consécutives.

Les déficits en eau sont le résultat d’interactions complexes entre les anomalies météorologiques, les processus de la surface terrestre, et le stockage de l’eau par l’homme. Dans le monde actuel modifié par l’homme, ou Anthropocène, l’état des réserves et des flux d’eau est devenu dépendant de processus tant humains que naturels.

Comment observe-t-on et mesure-t-on la sécheresse ?

On se base sur les réseaux de mesure des stations météorologiques, permettant de mesurer les précipitations mais aussi l’évapotranspiration (estimée via les températures, l’humidité de l’air, le vent, la radiation solaire).

En raison de ses missions, Météo-France suit l’ensemble des sécheresses via la quantification des déficits pluviométriques observés par un important réseau de mesures de précipitations et des systèmes d’analyse atmosphérique. De plus, Météo-France utilise un modèle de suivi du bilan en eau des sols, Safran-Isba-Modcou (SIM), pour mieux appréhender les conséquences des déficits pluviométriques avec l’évapotranspiration. SIM permet en particulier de calculer chaque jour un indice d’humidité du sol.

Il y a une dizaine d’années, le projet Climsec s’est attaché à construire des bases de données de référence sur la période 1958-2008 pour trois composantes de la sécheresse : les pluies, l’humidité des sols et les débits des rivières. Ils ont défini des indices pour évaluer l’intensité des sécheresses correspondantes. En 2011, ces indices ont été adaptés pour le suivi hydrologique opérationnel .

De nombreuses séries temporelles sont par ailleurs issues des données satellitaires. Certaines dépassent trente ans. Elles nous donnent des éléments de compréhension globale du phénomène de sécheresse et de ses conséquences. Les indices pour la France métropolitaine à l’échelle de la région sont disponibles notamment via la plateforme web FREDI.

Ils illustrent la situation de la sécheresse des vingt dernières années à l’échelle mensuelle. Ces données montrent notamment le caractère exceptionnel de la sécheresse des derniers étés, assez généralisée sur l’ensemble de la France. Le graphique ci-dessous témoigne de la situation en région Centre.

Que sait-on du passé ?

À une échelle millénaire, les données paléo-climatiques (cernes d’arbres, sédiments lacustres, pollens, relevés de fossiles animaux, des données isotopiques) attestent d’épisodes de sécheresse de plus grande ampleur et de plus grande durée que ceux observés au cours du XXe siècle.

Ces données apportent des preuves que les précipitations peuvent changer brutalement. Il existe indéniablement une variabilité régionale qui suit les grands cycles du climat.

Cependant, non seulement il est improbable que cette variabilité soit homogène à l’échelle mondiale, mais surtout, on sait que l’organisation de nos sociétés actuelles ne résisterait pas à ces sécheresses passées.

Comment évolue et va évoluer la sécheresse en France ?

La sécheresse a progressé en région méditerranéenne. Ainsi, le climat de la région de Béziers et Montpellier est devenu semi-aride ; des villes comme Toulouse ou Millau sont devenues méditerranéennes. On considère qu’aujourd’hui la France est à 15 % méditerranéenne et qu’elle le sera à 50 % d’ici à la fin du siècle.

Les 3 années 2018, 2019 et 2020 ont chacune battu des records de sécheresse, juillet 2020 devenant d’après Météo France l’été le plus sec depuis 1959, loin devant juillet 1964 et juillet 1979.

Les tendances observées sur les sécheresses météorologiques s’inscrivent dans la variabilité au long terme observées depuis près d’un siècle. On retrouve en effet des épisodes remarquables avant la grande sécheresse de 2003, par exemple en 1920. En revanche, la hausse des températures (qui augmente l’évaporation) combinée à la baisse des précipitations, provoque des sécheresses du sol bien plus importantes au cours des dernières décennies.

Ce phénomène se décline différemment selon les territoires. Le quart nord-ouest du pays, qui comprend notamment la Bretagne et la Normandie, reste plutôt préservé en termes de sécheresse des sols. A l’inverse, l’Est et le Sud présentent des signes d’aggravation plus alarmants.

La France et la sécheresse dans le futur

Le projet de recherche ClimSec, dont on a parlé plus haut, a permis de faire des projections sur l’impact du changement climatique sur les sécheresses en France métropolitaine.

Une typologie des sécheresses attendues dans les décennies à venir, sous l’effet du changement climatique et par rapport au climat actuel a été établie en comparant le résultat de nouvelles simulations avec l’état de référence reconstruit sur les 50 dernières années.

Quelle France jusqu’à la fin du siècle ?

• Pour le premier tiers du XXIème siècle, les changements identifiés par les différents modèles sont variables et peu marqués pour les sècheresses météorologiques, même si la probabilité d’apparition de sécheresse est plus importante quelle que soit la saison.
• Au milieu du siècle, l’évolution du régime pluviométrique est encore peu sensible, mais l’assèchement des sols superficiels s’intensifie et des phénomènes inhabituels en termes d’extension spatiale et/ou d’intensité commencent à apparaître sur toute la métropole. Une sècheresse agronomique extrême au regard des critères actuels, comme celle observée en 1990, pourra être fréquemment dépassée.
• Dans les années 2080, la probabilité sera forte qu’une grande partie du territoire connaisse de très longues sécheresses du sol quasiment sans retour à la situation du climat actuel. Ces situations de sècheresse extrême du sol se retrouveront en toute saison.

Évolution spatiale de la sécheresse en France

Certaines régions (notamment les zones méditerranéennes et montagneuses) pourraient connaître les évolutions les plus marquées en matière d’assèchement des sols.

Mais, étonnamment, ce sont les régions connaissant les sols les plus humides en moyenne aujourd’hui (Nord et Nord Est notamment) qui pourraient connaître les évolutions les plus fortes par rapport au climat actuel.

En effet, du fait de l’élévation des températures, les arbres et les plantes puisent davantage d’eau dans le sol par leurs racines (eau qui est ensuite évaporée au niveau des feuilles), ce qui réduit la quantité d’eau pouvant s’infiltrer.

Un surcroît d’évaporation qui ne sera pas compensé par une hausse des précipitations dans cette partie du pays. Dans la partie sud, il s’ajoutera même aux effets d’une baisse des précipitations moyennes, très marquées en été.

Les humains sont-ils responsables de cette évolution ?

Pour une fois dans cette série d’articles, on ne se risquera pas à affirmer l’impact de l’activité anthropique sur la variabilité des précipitations, et donc la sécheresse météorologique ! Il est en effet difficile de distinguer les tendances sur les précipitations dues à la variabilité décennale ou au changement climatique à long terme.

En revanche, les sécheresses du sol et les sécheresses hydrologiques sont quant à elles étroitement liées à la hausse des températures, reliée elle-même aux activités humaines. Par ailleurs le changement climatique amplifie les conséquences de la sécheresse, comme on le verra plus bas.

La réponse à cette question est donc à la fois OUI et NON, et elle est bien plus complexe que généralement présentée.

Quelles sont les conséquences de la sécheresse ?

Les premières conséquences auxquelles on pense sont bien évidemment la pénurie d’eau potable et celles sur la végétation. ON estime d’ailleurs que le niveau des nappes phréatiques devrait baisser de 10 à 25 %, en moyenne en France métropolitaine. Mais les conséquences sont bien plus larges et touchent également les sols, les populations, et jusqu’à nos ressources énergétiques … Les voici en détails :

• La sécheresse a des conséquences sur les sols : la sécheresse affaiblit la protection offerte par la couche végétale et renforce ainsi l’exposition des sols à l’érosion, les fortes pluies torrentielles emportent directement la couche arable.
• La sécheresse a des conséquences sur la végétation : plusieurs études montrent que la sécheresse du sol affecte davantage les plantes que la température élevée ou l’humidité de l’air. Si dans un premier temps, les plantes profitent des conditions chaudes et ensoleillées, en cas de fortes chaleurs, elles n’ont plus assez d’eau à disposition pour leurs racines.
• Si une sécheresse survient au printemps, elle amplifie la baisse de rendement agricole provoquée par la diminution de la période de croissance, elle-même provoquée par des températures trop élevées. Les sécheresses ont donc des conséquences importantes sur la production alimentaire mondiale, notamment dans les pays avec des productions agricoles non irriguées.
• Elle provoque une réduction du fourrage pour le bétail. Ainsi en 2018, le Grand-Est, la Bourgogne-Franche Comté, le Massif Central et les Alpes ont dû faire face à un manque de fourrage très prononcé. En France,les pertes totales liées à la sécheresse ont été estimées entre 1,5 et 2 Md€. La sécheresse ayant été exceptionnelle par sa longueur, les prairies n’ont pas reverdi à l’automne par manque de pluie. Face au manque de fourrage et de paille pour nourrir les bêtes, l’ensemble des éleveurs européens ont dû procéder à des abattages anticipés de vaches.
• En forêt, les sécheresses augmentent la mortalité des arbres. Les conséquences de celles des années 2018 à 2020 dans le quart Nord Est sur la croissance et l’état sanitaire des arbres sont importantes. Des dérèglements profonds sur le long terme commencent à apparaître, avec des mécanismes d’ajustement dans le meilleur des cas, voire des dépérissements des mortalités et des crises sanitaires, les parasites profitant de la plus grande vulnérabilité des arbres pour les envahir. En 2019, en à peine quelques mois, 100 000 m³ de sapins ont séché sur la moitié sud du Haut-Rhin.

Quels sont les autres risques de la sécheresse ?

La sécheresse induit également un risque plus fort de feux de forêts pouvant dévaster de grandes superficies. Ainsi en 2018, des incendies dus à la sécheresse ont éclaté dans les pays nordiques et l’on sait que les mégafeux d’Australie et de Sibérie ont été précédés de records de chaleur. (Le sujet des mégafeux sera traité dans un article à venir !)

• Dans certains cas, le sol durci par la sécheresse par le phénomène de croûte de battance ne laisse pas s’infiltrer l’eau dans le sol. Ainsi l’eau ruisselle et des crues intenses peuvent se produire en cas de fortes précipitations.
• Une partie de notre énergie vient des centrales hydrauliques, et une grande partie de notre parc nucléaire nécessite l’eau des rivières pour être refroidi. Ainsi, un niveau des cours d’eau trop bas met en péril ces activités.
• Marais, lacs, tourbières, rizières …Les zones humides offrent des services climatiques d’une importance cruciale dont la séquestration du carbone. Elles se caractérisent par une biodiversité exceptionnelle. La destruction de ces écosystèmes si particuliers sera dommageable à plus d’un titre. Et le pire, c’est que ces zones humides offrent l’avantage d’amoindrir les effets des sécheresses en conservant leur humidité durant ces périodes !
• Les conséquences sur les populations sont importantes, surtout celles qui sont directement dépendantes de l’agriculture. La lutte pour l’accès à l’eau, pour l’agriculture ou la consommation humaine, fait partie des éléments déclencheurs de conflits, comme on le voit dans le conflit israélo-palestinien. Des sécheresses récurrentes provoquant des disettes sont souvent responsables des migrations. Au Sahel, des migrations forcées d’éleveurs à la recherche de nouveaux pâturages provoquent des heurts avec des populations de cultivateurs. Comment réagiront les régions françaises qui se retrouveront à sec ?

Sécheresse et climat, un cercle vicieux ?

Comme souvent avec le changement climatique, des cercles vicieux s’installent, qui font que la machine s’emballe !

• Au cours d’un épisode de sécheresse, la part de carbone captée par la végétation diminue fortement. Le CO2 non capté s’accumule dans l’atmosphère et réchauffe (encore) la Terre.
• Les services climatiques que les forêts et les zones humides rendent à la société comme la séquestration du carbone seront également amoindris par la sécheresse.
• Les prélèvements d’eau et le stockage réalisés pour les activités humaines accentuent la dynamique de la sécheresse et la sévérité des sécheresses.

En fin de compte, la sécheresse aggrave elle-même le réchauffement climatique à l’échelle planétaire. C’est une boucle de rétroaction positive.

Le mot de la fin

En accentuant les contrastes hydrologiques existants, notamment en termes de précipitations, le réchauffement global de la planète devrait aboutir à une augmentation des sécheresses dans certaines régions. En revanche, il ne faut surtout pas croire que la sécheresse ne touche que les pays chauds ! La sécheresse touche déjà et touchera énormément la grande majorité de la France.

Climsec prévoit qu’en termes de sécheresse des sols, la situation « normale » en France à la fin de ce XXIème siècle correspondra aux points extrêmes actuellement connus. Même s’il y a beaucoup d’incertitudes, la tendance des modèles est très claire. Nos sociétés actuelles seront-elles capables de gérer ce phénomène ?

BONUS : retrouvez cet article en infographie sur le site du CNRS !

Sources

– La Météorologie, 78, pp 21-30.
– Precipitation in Southwest Europe does not show clear trend attributable to anthropogenic forcing. Environmental Research Letters, 15, 094070
– Long-term variability and trends in meteorological droughts in Europe (1851-2018), International Journal of Climatology, 41, E690– E717