Pour faire suite à une première étude visant à caractériser les ressources en eau du Massif des Vosges au sein de la région Grand Est, le BRGM a mis en œuvre des modélisations portant sur l’analyse des chroniques de débits des principaux cours d’eau afin d’évaluer la vulnérabilité au changement climatique à l’échelle de 37 bassins versants représentatifs des formations de socle des Vosges.
2 septembre 2022
Périmètre d’étude du socle vosgien et bassins versants modélisés.

Périmètre d’étude du socle vosgien et bassins versants modélisés.

© BRGM

Le besoin

Le Massif vosgien (ou socle au sens géologique du terme) regroupe une grande variété de roches métamorphiques ou magmatiques, sièges d’une ressource en eau souterraine sensible aux épisodes de sécheresses récurrentes. L’étude collaborative menée par le BRGM, la DREAL Grand-Est et l’Université de Lorraine (Centre de recherche en géographie LOTERR) entre 2018 et 2020 a permis de caractériser cette ressource en eau sur l’ensemble du territoire. Le BRGM a ensuite mené un travail de modélisation afin de déterminer l’impact du changement climatique, à travers l’évolution de la recharge par les précipitations, sur la ressource en eau disponible à l’échelle du massif vosgien, à plus ou moins long terme. Trente-sept bassins versants ont été considérés afin de pouvoir anticiper, de la manière la plus représentative possible, les éventuels déséquilibres et difficultés à venir.

Les résultats

Pour répondre aux besoins de connaissance concernant la vulnérabilité des ressources en eau sur le territoire du massif vosgien face à l’impact du changement climatique, les 37 bassins versants délimités au sein du socle vosgien ont fait l’objet d’une modélisation, à l’aide du logiciel ÉROS (Ensemble de Rivières Organisées en Sous bassins) développé par le BRGM. L’étude s’est basée sur une sélection de 14 projections climatiques déterminées par la combinaison de deux scénarios d’émission, de deux méthodes de régionalisation statistiques et de 4 modèles climatiques. Les chroniques climatiques actuelles et futures ont été mises à disposition par Météo France tandis que les chroniques de débits des cours d’eau ont été extraites de la banque nationale des données quantitatives relatives aux eaux de surface (Hydroportail développé par le SCHAPI) pour les 37 stations hydrométriques retenues.

L’analyse des modélisations a permis de mettre en évidence les évolutions suivantes :

  • Une baisse de la recharge future comprise entre -1 % et -21 %, avec en moyenne multi-scénarios - 6 % à l’horizon 2060 et - 9 % à l’horizon 2100 ;
  • Une diminution des débits annuels (moyenne sur tous les sous bassins versants) pour la plupart des scénarios, jusqu’à - 15 % en 2060 et -20% en 2100 pour le plus pessimiste ;
  • Une variation des débits moyens mensuels futurs en moyenne multi-scénarios de - 8 % à l’horizon 2060 et - 12 % à l’horizon 2100 ;
  • Des disparités mensuelles importantes avec notamment, en moyenne multi-scénarios à l’horizon 2100, une baisse des débits sur la période printemps-été (jusqu’à - 40 % de déficit en juillet) et une augmentation des débits sur la période automne-hiver (jusqu’à + 16 % d’excédent en janvier).
Processus de modélisation EROS mis en œuvre pour caractériser l’impact du changement climatique sur les ressources en eau du socle vosgien.

Processus de modélisation EROS mis en œuvre pour caractériser l’impact du changement climatique sur les ressources en eau du socle vosgien.

© BRGM

Ces résultats laissent présager dans le futur des tensions croissantes sur les usages de la ressource en eau qui pourraient être observées notamment en période de basses eaux. Ces résultats en valeur moyenne ne doivent pas masquer le fait que l'incertitude associée au modèle de climat s'accroît pour les simulations de la période future par rapport à celle de la période présente et que l’incertitude est plus importante en hiver et en été qu’au printemps et en automne. Enfin, de fortes disparités peuvent apparaître sur certains sous bassins, notamment du fait de la variabilité spatiale et temporelle des évènements pluviométriques extrêmes, mais aussi à cause des différences de comportement entre les sous bassins amont et aval.

L’utilisation

Malgré les limites inhérentes aux incertitudes intrinsèques de cette étude (liées par exemple aux projections climatiques ou aux hypothèses de travail), les modélisations mises en œuvre sur les 37 bassins versants hydrologiques étudiés permettent aux pouvoirs publics de disposer désormais d’un outil de gestion globale de la ressource en eau à l’échelle du socle vosgien, avec des perspectives d’actualisation en fonction de l’évolution du contexte local et de l’acquisition de nouvelles données.

Les partenaires

  • Agence de l’Eau Rhin Meuse
  • Région Grand Est
  • Commissariat à l’aménagement du massif des Vosges
  • DREAL Grand Est