Le rôle du changement climatique induit par l'homme sur les précipitations convectives extrêmes dans le sud de la France : une approche de simulation par modèle à haute résolution

The role of human-induced climate change on extreme convective precipitation events in the south of France : a high-resolution model simulation approach

• Auteur / Autrice : Nhat Linh Luu
• Direction : Robert Vautard, Pascal Yiou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Météorologie, océanographie, physique de l'environnement
• Date : Soutenance le 26/06/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Matthieu Roy-Barman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Stott, Erika Coppola, Aurélien Ribes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Stott, Erika Coppola

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Précipitations (météorologie)

Mots clés libres

Detection

Attribution

Evenements extremes

Precipitations

Changement climatique

Detection

Attribution

Extreme events

Precipitations

Climate change

Résumé

La zone France-Méditerranée est fréquemment exposée à de fortes précipitations en automne dont l'accumulation quotidienne peut parfois dépasser 300 millimètres. Quelques études montrent une tendance à l'augmentation de la fréquence et de l'intensité de ces événements (par exemple Vautard et al., 2015 ; Ribes et al., 2019). Cependant, une attribution formelle des événements extrêmes qui lie ces changements au changement climatique induit par l'homme pour cette région n'a jamais été faite. Ce sujet de thèse vise à quantifier le rôle du changement climatique induit par l'homme dans l'altération des propriétés statistiques des précipitations convectives extrêmes survenant sur la région France-Méditerranée, en se concentrant sur la chaîne de montagnes des Cévennes et en utilisant pour la première fois une approche de modèle à haute résolution incluant un modèle permettant la convection. J'analyse d'abord l'ensemble EURO-CORDEX, qui comprend différentes combinaisons de modèles climatiques globaux et de modèles climatiques régionaux. Ensuite, j'ai effectué une série de simulations numériques avec le modèle WRF à une résolution permettant la convection. J'ai également comparé les simulations avec les observations et les ré-analyses à haute résolution. Les résultats montrent que les modèles régionaux peuvent reproduire des événements extrêmes de pluie convective avec une meilleure concordance avec les observations en augmentant leur résolution horizontale, en particulier à une résolution permettant la convection (environ 3 km). En utilisant ces simulations, je montre que le changement climatique induit par l'homme rend les précipitations quotidiennes et trihoraires sur 100 ans au moins deux fois plus probables dans le climat actuel. Les résultats suggèrent également la nécessité d'utiliser une approche multi-modèle pour réduire les incertitudes dans ce type d'étude d'impact.

The France-Mediterranean area is frequently exposed to heavy precipitation events in the autumn whose daily accumulation can sometimes exceed 300 millimeters. There are a few studies showing the increasing trend in the frequency and intensity of these events (e.g. Vautard et al., 2015; Ribes et al., 2019). However, a formal extreme event attribution that links those changes to human-induced climate change for this area has never been done. This PhD subject aims at quantifying the role of human-induced climate change in altering the statistical properties of extreme convective precipitation event occurring over the France-Mediterranean focusing on the Cevennes mountain range and using a high-resolution model approach including convection-permitting model for the first time. I first analyze the EURO-CORDEX ensemble, which includes different combinations of global climate models and regional climate models. Then I conducted a set of numerical simulations with the WRF model at a convection-permitting resolution. I also compared the simulations with observations and high-resolution re-analyses. The results show that regional models can reproduce extreme convective rainfall events with better agreement with observations by increasing their horizontal resolution, especially to convection-permitting resolution (approx. 3 km). By using these simulations, I show that human-induced climate change consistently makes the 100-year 3-hourly and daily precipitation event at least 2 times more likely under current climate. The results also suggest the need of using multi-model approach to reduce the uncertainties in this type of impact study.