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Bassin versant partagé par neuf pays, le Rhin concentre de forts enjeux en matière de gestion des crues et des ressources en eau. Irstea publie une estimation des débits futurs de la partie française du Rhin, actualisée à partir des dernières projections climatiques du GIEC. Des données capitales pour prévoir les adaptations qui seront nécessaires à l'échelle de ce bassin versant européen.

Le bassin versant1 du Rhin occupe une place centrale à l'échelle européenne de par les enjeux interconnectés qu'il représente : protection contre les crues, ressource disponible en période d'étiages2, usages (navigation, production hydroélectrique...). Aujourd'hui, la gestion du bassin du Rhin et notamment le dimensionnement des aménagements, tels que les digues et les barrages, reposent sur des seuils de débits des cours d'eau correspondant aux conditions actuelles. Mais ces niveaux de référence, et de fait les aménagements, seront-ils toujours adaptés aux futurs débits voués à évoluer avec le changement climatique ?

Répondre à ces questions cruciales pour les gestionnaires et responsables politiques qui doivent anticiper la gestion des cours d'eau de leur territoire, et notamment les investissements nécessaires à l'adaptation des ouvrages, nécessite d'évaluer de plus en plus finement l'impact du changement climatique (évolution des températures et des précipitations) sur les débits des cours d'eau. C'est ainsi que des experts en modélisation hydrologique d'Irstea, en collaboration avec des gestionnaires du Rhin (DREAL Grand Est, Agence de l'eau Rhin-Meuse), ont mené le projet MOSARH213. Leur but : évaluer l'impact du changement climatique sur les débits des affluents français du Rhin (cours d'eau des Vosges, Sarre, Moselle), à partir des derniers scénarios produits par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (5ème rapport du GIEC, 2014) et des projections françaises régionalisées du portail Drias.

Concrètement, l'étude a reposé sur trois étapes :
. simuler les débits sur une période de référence passée, en l'occurrence 1970-2000,
. simuler les débits sur des périodes futures grâce aux données de précipitations et de températures prédites par les modèles climatiques à partir des scénarios du GIEC,
. calculer pour chaque période les indicateurs de suivi de la ressource disponible (débit moyen), des crues (débit journalier maximum de période de retour 10 ans) et des étiages (débit mensuel minimum de période de retour 5 ans), puis les comparer.

« Si cette approche est courante pour estimer l'impact du changement climatique, la particularité de notre étude a porté sur l'utilisation conjointe de deux modèles hydrologiques de conversion des précipitations en débits (utilisés individuellement lors d'études antérieures) ; l'un conçu par Irstea (GRSD) et l'autre par le bureau d'étude partenaire du projet. Nous avons pu ainsi homogénéiser les données et les méthodes, et de fait rendre nos résultats plus fiables », précise Guillaume Thirel, chercheur au centre Irstea d'Antony et responsable du projet.

Des résultats globaux cohérents avec les études précédentes
Ainsi, en utilisant les différents scénarios - du plus pessimiste au plus optimiste - élaborés par le GIEC à partir de l'évolution des émissions des gaz à effet de serre (scénarios RCP), ce travail a permis de dégager trois tendances marquantes quant à l'évolution des débits des affluents du Rhin :
. une légère augmentation des débits moyens annuels, qui pourrait être importante dans le scénario d'une forte hausse des émissions de gaz à effet de serre (RCP 8.5).
. une hausse de l'intensité des crues dans un futur proche (2021-2050), mais une évolution incertaine dans un futur plus lointain (2071-2100).
. une baisse des débits d'étiages dans un futur proche, mais une évolution incertaine dans le futur lointain.

Des résultats qui confortent les estimations antérieures et montrent par ailleurs que même une région relativement humide comme cette région de l'est de la France pourrait connaître des problèmes de ressources avec des étiages plus faibles imposant des restrictions...

Des outils d'aide à la décision à l'échelle fine
Au-delà de ces grandes tendances, le projet MOSARH21 a abouti à l'élaboration d'outils spécifiquement destinés aux gestionnaires et décideurs : des fiches synthétiques qui présentent les évolutions futures du climat, des crues et des étiages pour chaque sous-bassin versant de la zone étudiée (soit 70 sous-bassins au total), ainsi que les données des indicateurs de suivi de crues et d'étiages correspondants. « Ainsi actualisés, ces outils doivent permettre à chaque gestionnaire/décideur d'appréhender l'évolution de son bassin selon les différents scénarios climatiques possibles et d'envisager les adaptations nécessaires selon le scénario qu'il souhaite privilégier. Par ailleurs, ces données devraient alimenter le dialogue avec les pays frontaliers du Rhin (notamment pour homogénéiser les niveaux de référence) et in fine maintenir une gestion concertée à l'échelle globale de ce bassin européen », conclut Guillaume Thirel.

1- Un bassin versant est un territoire délimité par les lignes de relief les plus hautes et qui draine chaque goutte d'eau qu'il reçoit vers un exutoire, un cours d'eau ou la mer.
2- Période des basses eaux d'un cours d'eau.
3- MOSARH21 (2015-2017). Partenaires : Irstea Antony (pilote), Irstea Lyon, DREAL Grand Est, Agence de l'eau Rhin-Meuse (financeur), Université de Lorraine, HYDRON (bureau d'étude, Allemagne).