Changement climatique en Europe : co-développement de services climatiques locaux et approches de classification non-supervisée

European climate change : co-development of local climate services and clustering approaches

• Auteur / Autrice : Florentin Breton
• Direction : Mathieu Vrac, Jean-Paul Vanderlinden
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphère, climat et observations spatiales
• Date : Soutenance le 27/09/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Joussaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Cassou, François Gemenne, Daniela Jacob
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Cassou, François Gemenne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Classification

Circulation atmosphérique

Europe

Changements climatiques -- Adaptation

Mots clés libres

Changement climatique

Services climatiques

Adaptation

Statistiques

Circulation atmosphérique

Territoire

Climate change

Climate services

Atmospheric circulation

Territory

Adaptation

Statistics

Résumé

Le changement climatique a diverses conséquences sur la société, mais les changements futurs sont incertains et un gouffre subsiste entre les connaissances scientifiques et l’action sociétale (atténuation, adaptation). L’écart en adaptation a été comblé en partie par l’essor récent des services climatiques, mais leur utilisation à l’échelle locale est liée à de nombreux obstacles. La France est un exemple de manque d’adaptation climatique au niveau territorial, et cette thèse se concentre sur le Golfe du Morbihan comme cas d’étude. Ma recherche vise premièrement à identifier le rôle local du changement climatique, deuxièmement à soutenir le développement local de l’adaptation, et troisièmement à explorer le changement climatique futur avec des approches de classification (non-supervisée). Pour identifier le rôle local du changement climatique, j’ai analysé la littérature (grise et académique) et engagé des entretiens de terrain avec différents acteurs. Le territoire est particulier : contraste littoral-intérieur (économie, démographie), vie socio-économique organisée saisonnièrement, dépendance et conflit entre agriculture et tourisme. Le rôle local du changement climatique est complexe, impactant des activités emblématiques (ostréiculture, production de sel), se superposant à des problématiques existantes (déséquilibre socio-économique, conflit d’usage des terres), et affectant négativement l’agriculture mais positivement le tourisme. Les expériences locales sont généralement conformes aux connaissances scientifiques, mais certains éléments sont rares dans les perceptions locales. Pour soutenir l’adaptation locale, j’ai participé à l’expérimentation de différentes activités de prospective (atelier de scénario, exposition art-science, conférence-débat) avec des acteurs locaux, basées sur un inventaire des services climatiques et sur des outils créatifs d’art-design (par exemple, des cartes à jouer). Les principaux résultats sont deux scénarios à long terme et de multiples actions à court terme. Les deux scénarios représentent des visions divergentes du territoire : occupation continue de la côte malgré l’augmentation desrisques côtiers, ou retrait de la côte et densification des zones urbaines à l’intérieur des terres. Plusieurs thèmes climatiques locaux sont liés à la circulation atmosphérique, mais ses changements futurs sont très incertains. Pour étudier la saisonnalité future de la circulation, je classifie des champs de hauteur géopotentielle durant toute l’année, à partir d’une réanalyse et plusieurs modèles climatiques. Les modèles climatiques, malgré leurs biais, reproduisent une évolution de la saisonnalité de la circulation qui est similaire à la réanalyse. Au cours des dernières décennies, les conditions hivernales ont diminué tandis que les conditions estivales ont augmenté, et ces changements se renforcent dans le futur. Néanmoins, la saisonnalité de la circulation reste similaire par rapport à l’augmentation moyenne du géopotentiel. J’ai par ailleurs développé une perspective de nouvelle approche pour étudier l’évolution locale de la saisonnalité météorologique, basée sur la classification de multiples variables (température, précipitations, vitesse du vent). En plus des effets du changement climatique à venir, le Golfe du Morbihan va probablement accueillir de nouvelles populations, et une stratégie collective active d’adaptation est nécessaire. Plusieurs pistes ont été évoquées dans mes recherches pour répondre aux besoins locaux en matière d’adaptation climatique, notamment des perspectives inspirées des services climatiques existants dans d’autres pays. Les résultats de cette thèse mettent en évidence les dimensions physiques et sociales du changement climatique.

Climate change has various impacts on society, but future changes are uncertain and a wide gap remains between the scientific knowledge and societal action (mitigation, adaptation). The gap in climate adaptation was partly addressed by the recent growth of climate services, but their local usability is associated to many barriers. France is an example of lacking climate adaptation at territorial level, and this thesis focuses on the Gulf of Morbihan as a case study. My research aims first to identify the role of climate change in the territory, second to support the local development of adaptation planning, and third to explore future climate change through the angle of clustering approaches.To identify the local role of climate change, I analyze the literature (grey and academic) and engage in field interviews with various stakeholders. Particular features of the territory emerge: the coastal-inland contrast (economy, demography), the socioeconomic life organized seasonally, and the dependence and conflict between agriculture and tourism. The local role of climate change is complex, impacting emblematic activities (oyster farming, salt production), overlapping with existing issues (socioeconomic imbalance, land-use conflict), and affecting agriculture negatively (warmer and drier summers) but tourism positively (longer summer weather). The local experiences are generally consistent with scientific knowledge (ongoing changes, link to climate change), although some elements are scarce in local perceptions (heatwaves).To assist local adaptation, I participated to the experimentation of different foresight activities (scenario workshop, art-science exhibition, conference-debate) with local stakeholders, based on an assessment of climate services and on creative art-design tools (e.g. poker design cards). The main outcomes are two long-term scenarios, multiple short-term actions and several hinge points on which the scenarios depend. The two scenarios represent divergent visions of the territory: continued occupation of the coast despite increasing risks, or withdrawal from the coast and densification of urban areas inland. The scenarios depend on the issue development of urbanization and spatial planning, food and energy autonomy, and demographic balance. The theme of food and energy autonomy concentrates conflicting views between inhabitants, highlighting fears and desires about long-term territorial choices.My investigation of the territory highlighted several climatic themes (e.g. seasonality of weather conditions) that are linked to atmospheric circulation, but future circulation changes are highly uncertain. To investigate the future seasonality of atmospheric circulation, I classify year-round patterns of geopotential height at 500 hPa (Z500) from a reanalysis and several climate models. Despite their biases, climate models reproduce similar evolution of circulation seasonality as the reanalysis. During the last decades, winter conditions have decreased while summer conditions have increased, and these changes strengthen under future climate change. Yet circulation seasonality remains similar relatively to the increase in average Z500, and the same happens for surface temperatures associated to the circulation patterns. I additionally developed the perspective of a new approach to study the local evolution of weather seasonality, based on the classification of multiple variables (temperature, precipitation, windspeed).In addition to the effects from future climate change, the Gulf of Morbihan will probably welcome new populations, and an active collective strategy of adaptation is required. Several routes have been featured in my research to address the local needs in climate adaptation, including perspectives inspired from existing climate services in other countries. The findings from this thesis highlight the physical and social dimensions of climate change.