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Erazo, Bolivar. Representing past and future hydro-climatic variability over multi-decadal periods in poorly-gauged regions: the case of Ecuador

Erazo, Bolivar (2020). Representing past and future hydro-climatic variability over multi-decadal periods in poorly-gauged regions: the case of Ecuador.

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Résumé en francais

Cette thèse évalue des méthodes pour représenter la variabilité spatio-temporelle hydro-climatique passée et future dans les régions peu jaugées. Elle propose une procédure complète et reproductible appliquée à l'Équateur et s'appuyant sur des données hydro-climatiques observées et simulées en vue de représenter la variabilité passée et de projeter l'impact potentiel des changements climatiques sur les écoulements à la fin du 21ème siècle. Un état de l'art a permis d'identifier plusieurs techniques qui ont été intégrées dans une chaîne méthodologique pour obtenir des séries spatio-temporelles continues de température, de précipitation et de débit sur les périodes multi-décennales passées et futures. Trois chapitres centraux sont consacrés à cet objectif selon les thèmes suivants : (1) régionalisation de la température et des précipitations à partir de mesures in situ en comparant des techniques déterministes et géostatistiques avec une prise en compte de corrections orographiques; (2) reconstruction du débit dans différents bassins versants à l'aide de modèles hydrologiques conceptuels utilisés selon une approche multimodèle et multiparamétrique; et (3) projections hydro-climatiques basées sur des simulations de modèles climatiques sous contrainte d'un scénario marqué d'émission de gaz à effet de serre. La régionalisation du climat a révélé l'importance de caler les paramètres de spatialisation et d'évaluer les champs interpolés par rapport à des stations ponctuelles indépendantes et via des analyses de sensibilité hydrologique. La reconstruction des débits a été possible grâce aux simulations combinées de trois modèles hydrologiques évalués dans des conditions climatiques contrastées, et forcés par les variables climatiques régionalisées. Des simulations de changements hydro-climatiques à moyen terme (2040-2070) et à long terme (2070-2100) ont ensuite été analysées avec des intervalles de confiance de 95 %, en utilisant des scénarios de neuf modèles climatiques et en transférant les paramètres hydrologiques calibrés pour la reconstruction des débits. L'analyse de la variabilité hydro-climatique montre une légère augmentation des températures sur la période 1985-2015, tandis que la variabilité des précipitations est liée aux principaux modes des phases El Niño et La Niña à l'échelle inter-annuelle et au déplacement de la zone de convergence inter-tropicale (ZCIT) à l'échelle saisonnière. Une augmentation générale de la température (+4,4 °C) et des précipitations (+17 %) est attendue d'ici à la fin du 21ème siècle, ce qui pourrait entraîner une augmentation de +5 % à +71 % du débit annuel moyen selon les bassins versants. Ces résultats sont discutés en termes d'importance pour la gestion de l'eau, avant de suggérer de futures recherches hydrologiques telles que la régionalisation du débit des cours d'eau, une meilleure quantification des incertitudes et une évaluation de la capacité à satisfaire les futurs besoins en eau.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Ruelland, Denis
Labat, David
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :HydroSciences Montpellier (HSM), UMR 5569 ; Géosciences Environnement Toulouse (GET), UMR 5563
Mots-clés libres :Interpolation - Modélisation hydrologique - Changement climatique - Impacts - Incertitudes - Contexte peu jaugé - Tropical
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :08 Jan 2021 09:37