La quantité de rayonnement solaire atteignant la surface de la Terre est un facteur important pour de nombreux phénomènes et processus à la surface terrestre. Elle conditionne aussi le potentiel solaire des différentes régions et son évolution constitue donc un enjeu pour la transition énergétique. Ses variations sont principalement dues aux nuages et aux aérosols, particules liquides ou solides en suspension dans l’atmosphère. Les aérosols, qui interagissent avec le rayonnement et les nuages, proviennent de diverses sources, à la fois naturelles (par exemple les particules émises lors des éruptions volcaniques, les sels marins ou les poussières désertiques transportées depuis le Sahara), et d’origine humaine (notamment industrie et transport).
L’évolution passée du rayonnement en Occitanie depuis 1950 se sépare en deux périodes. Entre 1950 et la fin des années 1970, le rayonnement solaire atteignant la surface a diminué (période dite d’« assombrissement »), à cause de l’augmentation des émissions humaines d’aérosols. Ces aérosols renvoient en effet une partie du rayonnement vers l’atmosphère, l’empêchant d’atteindre la surface. A partir des années 1980, les émissions humaines d’aérosols ont diminué, entraînant une augmentation du rayonnement solaire en surface (période dite d’« éclaircissement »). Les observations sur 1981-2020 (stations météorologiques de Montpellier, Perpignan et Carcassonne) indiquent ainsi des augmentations de rayonnement solaire en surface de l’ordre de 7 à 10 %. Des simulations climatiques reproduisant la période 1961-2020 permettent d’interpréter ces observations, suggérant qu’elles sont compatibles avec les effets d’une diminution de la quantité d’aérosols, sans contribution significative des changements de nébulosité (couverture nuageuse). Sur le plus long terme, les simulations suggèrent que le rayonnement solaire en Occitanie sur la période actuelle (2001-2020) est supérieur de 2 à 6 W/m² en moyenne par rapport à la période 1961-1990, tandis que l’épaisseur optique des aérosols a diminué de 40 % sur cette période, la nébulosité moyenne n’ayant que faiblement évolué (-2 à +0,5 %).
Dans le futur proche (2025-2044), on s’attend à la poursuite de cette tendance, avec une baisse supplémentaire de l’effet des aérosols (pour atteindre -50 % par rapport à 1961-1990), et une augmentation du rayonnement qui pourrait atteindre 3 à 10 W/m². Pour la suite du XXIe siècle, les simulations climatiques montrent que le rayonnement solaire en surface continue à augmenter (+3 à 12 W/m² pour 2041-2060, +5 à 18 W/m² pour 2081- 2100, toujours par rapport à 1961-1990), mais qui serait davantage due à partir du milieu du XXIe siècle à une diminution de la nébulosité qu’à une diminution supplémentaire des concentrations en aérosols. Il y a cependant de fortes incertitudes sur la quantification de cette diminution de la nébulosité, qui pourrait être de l’ordre de 3 à 9 % pour 2081-2100 par rapport à 1961-1990. En tout cas, on s’attend donc à une augmentation continue du rayonnement solaire incident en surface au XXIe siècle en Occitanie, avec à la clé notamment une augmentation de la production d’énergie solaire et des conséquences pour l’agriculture et les écosystèmes terrestres.
La durée annuelle d’ensoleillement observée présente de fortes variations d’un lieu à l’autre de l’Occitanie. Elle est supérieure à 2400 h sur la côte languedocienne (proche de 2660 h à Montpellier et Nîmes, et de 2460 h à Perpignan pour la période 1991-2010), et décroît en direction du sud-ouest de la région de 2100 h en Aveyron à moins de 2000 h sur la moitié sud des Hautes-Pyrénées, en passant par 2030 h à Toulouse. La durée d’ensoleillement varie selon des échelles de temps de plusieurs dizaines d’années et n’est pas en cohérence avec celle du rayonnement solaire : ainsi entre 1951-1970 et 1991- 2010, la durée annuelle d’ensoleillement a baissé d’environ 50 h à Montpellier et Nîmes, 70 h à Perpignan et 60 h à Toulouse. La génération de modèles utilisés pour DRIAS 2020 ne permet pas de fournir des projections pour cette variable.
Évolution du vent
Analyser les changements passés des caractéristiques du vent et estimer les évolutions à venir constitue un enjeu notamment pour évaluer les changements de potentiel éolien, mais aussi les risques liés aux événements violents (tempêtes). Concernant les changements passés, il existe peu de séries anciennes fiables pour quantifier l’évolution de la force du vent. Une analyse des données disponibles (Soubeyroux et al., 2021) montre une diminution de la force du vent moyen à Millau (-15 % entre 1970 et 2020) et Mouthoumet dans l’Aude (-7 % entre 1990 et 2020), mais une augmentation à Toulouse (+13 % entre 1970 et 2020).
Ces chiffres recouvrent des évolutions qui peuvent être très différentes sur des périodes plus courtes. Les données de la réanalyse SAFRAN (Vidal et al., 2010) montrent par ailleurs des tendances généralement faibles en Occitanie (Soubeyroux et al., 2021). Pour le futur, les simulations climatiques de DRIAS 2020 projettent une légère baisse de la force du vent sur la partie méditerranéenne de l’Occitanie mais n’indiquent pas de tendance ailleurs.
Par ailleurs, le nombre de tempêtes ayant affecté l’Occitanie entre 1980 et 2020 ne montre pas non plus de tendance. À titre d’exemple, sur la période 1980-1989, l’ancienne région Midi-Pyrénées a connu en moyenne près de 10 tempêtes par an, un peu plus de 2 seulement en 2000-2009 et près de 8 en 2010-20196.
6 Source : tempetes.meteofrance.fr/
Mer Méditerranée : changements récents et futurs au large des côtes occitanes
Le réchauffement climatique d’origine humaine affecte l’océan aussi bien que les continents, entraînant des impacts sur les écosystèmes marins et les activités humaines liées à la mer. L’évolution passée et future de l’océan n’est pas constante dans le temps ni homogène spatialement, d’où l’intérêt de l’étudier spécifiquement pour la mer Méditerranée au large des côtes de l’Occitanie avec des observations et des modèles adaptés à la complexité des phénomènes atmosphériques et océaniques de la zone.
Notre évaluation de l’évolution passée des températures et salinités de surface s’appuie sur un jeu de données compilé par l’Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA) à partir des observations collectées en mer Méditerranée. L’évolution future s’appuie sur un ensemble récent de simulations à haute résolution menées avec plusieurs modèles dans le cadre de l’initiative internationale Med-CORDEX (Ruti et al., 2016).
Au cours des dernières décennies, on a observé que les eaux de surface au large de l’Occitanie se sont réchauffées en moyenne de 0,4 °C entre 1961-1990 et 1996- 2015 (figure 1.10) et leur salinité de surface a augmenté faiblement de 0,03 g / kg. Dans les deux cas, l’augmentation est proche de celles mesurées à l’échelle de l’ensemble de la mer Méditerranée quoique légèrement inférieure.
D’ici à 2050, le réchauffement des eaux de surface devrait se poursuivre et s’amplifier pour atteindre selon les modèles entre 0,4 et 1,1 °C en milieu de siècle (2041- 2060) par rapport à 2001-2020 (figure 1.10). Au delà, le réchauffement devrait se poursuivre avec une distinction nette entre le scénario médian RCP4.5 (entre 1,0 et 1,4 °C pour la période 2081-2100) et le scénario à fortes émissions RCP8.5 pour lequel le réchauffement des eaux de surface proche de l’Occitanie pourrait atteindre entre 2,3 et 2,9 °C à la fin du XXIe siècle. Ces valeurs restent plus faibles que le réchauffement prévu sur les surfaces continentales, contribuant à renforcer le contraste terremer de température et les circulations atmosphériques associées. Le réchauffement devrait être plus fort que les valeurs moyennes en été et plus faible en hiver.
Crédit photo : X. Ducommun-Ricoux, 2021
En l’état actuel des connaissances, l’évolution future de la salinité de surface est très incertaine dans cette zone, certains modèles prévoyant son augmentation et d’autres sa diminution quel que soit l’horizon temporel et le scénario retenu. On note par exemple des gammes de valeurs possibles entre -0,36 et +0,13 g / kg en milieu de siècle par rapport à l’état actuel.
En mer Méditerranée, les périodes où la surface de la mer est anormalement chaude, également appelées « vagues de chaleur marine », sont devenues plus fréquentes, plus intenses et plus étendues au cours des dernières décennies. Pour illustrer cette tendance, on peut souligner que 14 vagues de chaleur marine se sont produites en Méditerranée sur 2008-2017 contre seulement 2 sur 1982- 1991. Dans le futur, les vagues de chaleur marine océaniques vont très probablement devenir plus étendues, plus longues et plus intenses qu’aujourd’hui. La sévérité de cette évolution dépendra fortement de l’horizon temporel et de l’évolution des gaz à effet de serre. Sous le scénario RCP8.5, la canicule océanique de 2003 pendant laquelle une anomalie de température de surface de 4 °C a été observée dans le Golfe du Lion, pourrait devenir un événement normal vers 2050 et un événement de faible intensité en fin du siècle.
Le réchauffement de la mer Méditerranée implique une dilatation, donc une hausse du niveau marin, à laquelle contribuent également notamment la fonte des glaciers et des calottes glaciaires. Au large de l’Occitanie, la hausse sur 1885-2009 est probablement proche des observations du marégraphe de Marseille (environ 1,4 mm/ an sur 1885-2009), compte-tenu des faibles variations spatiales du phénomène en mer Méditerranée (Wöppelmann and Marcos, 2012). Le phénomène s’est accéléré sur les dernières décennies, les mesures par satellite montrant une hausse du niveau marin de l’ordre de 2,7 mm/an au large de Sète sur 1993-2017 (Mohamed et al., 2019). La hausse du niveau marin se poursuivra au cours du XXIe siècle. En moyenne sur l’ensemble du bassin méditerranéen, les estimations vont de +37 cm à +90 cm par rapport à la fin du XXe siècle, selon le scénario d’émissions considéré (rapport MedECC). Les variations d’une zone à l’autre de la Méditerranée se limitant généralement à 10 cm, ces estimations de montée du niveau marin peuvent être considérées comme pertinentes au large des côtes occitanes.
Figure 1.10. Séries des anomalies annuelles de la température de surface (trait plein, remplissage plein) par rapport au climat présent (2001-2020) pour la mer Méditerranée au large de l’Occitanie (domaine exact incrusté en carte) pour les observations (noir), les simulations historiques de l’initiative Med-CORDEX (gris), les scénarios RCP4.5 (orange) et RCP8.5 (violet). Un lissage glissant sur 20 ans a été appliqué aux simulations.
Crédit photo : pixabay.com