HydroSOS: un système d’évaluation et de prévision hydrologiques au profit d’une meilleure gestion de l’eau

Les risques et les menaces liés à l’eau inquiètent de plus en plus la planète: des dizaines de millions de personnes subissent les phénomènes hydrologiques et, chaque année, les dommages qu’ils entraînent coûtent plusieurs milliards de dollars des États-Unis3. Ces risques comptent parmi ceux qui ont le plus grand impact sur la planète (Forum économique mondial (WEF), 2020). Or, les scientifiques s’attendent à ce qu’ils s’exacerbent progressivement, du fait du changement climatique, de la croissance démographique et de l’intensification des activités économiques.

Parmi les principaux défis liés à l’eau figurent l’approvisionnement; la conception de modèles de gouvernance appropriés; le soutien à la gestion des bassins transfrontaliers; la gestion des crues et/ou de la sécheresse; et la protection et la conservation des écosystèmes. L’une des principales difficultés qui se posent est le manque d’informations hydrologiques ciblées pour répondre aux besoins des différents secteurs. Trois facteurs en sont largement responsables:

l’insuffisance des données à l’échelle locale
l’hétérogénéité des systèmes régionaux et mondiaux d’information et de modélisation hydrologiques
l’insuffisance du dialogue entre les nombreux acteurs du domaine, qui les empêche de comprendre clairement leurs besoins respectifs

Du fait de ce manque d’informations, les gestionnaires des services d’approvisionnement en eau et les autres parties prenantes ne peuvent pas estimer adéquatement les ressources en eau aux différentes échelles spatio-temporelles. Ils ne peuvent pas non plus prévoir l’évolution de la disponibilité de ces ressources dans un avenir proche, ce qui rend leur gestion et leur planification difficiles, voire impossible. Le besoin est donc apparu d’un cadre permettant de rassembler les données de surveillance régionales et mondiales, les données recueillies au plan local, de même que les analyses et les systèmes de modélisation à l’échelle du bassin. Le Système mondial d’évaluation et de prévision hydrologiques de l’OMM (HydroSOS) vient répondre à ces besoins. HydroSOS devrait venir combler ces lacunes pour faciliter la tâche des gestionnaires et des autres parties prenantes qui doivent faire face aux risques toujours plus sérieux liés à l’eau.

Relever les défis de l’eau grâce à HydroSOS

Un cadre mondial pour la production et la mise en commun de données hydrologiques pourrait permettre la création d’un système unifié d’évaluation et de prévision. À son tour, ce système pourrait nous aider à mieux comprendre l’état actuel des systèmes hydrologiques

de surface et souterrain, de même qu’à prédire leur évolution au cours des semaines et mois à venir. HydroSOS a pour objectif premier d’élaborer un tel système en réunissant les services météorologiques et hydrologiques nationaux (SMHN) afin que les produits d’évaluation et de prévision hydrologiques deviennent fiables, accessible en temps opportuns, précis et pertinents, de manière à bien informer les gestionnaires des ressources en eau.

Ces produits doivent être élaborés sur la base de données locales comparables, fiables et recueillies systématiquement. Celles-ci doivent être cohérentes avec les données nationales, régionales et mondiales. HydroSOS permettra ainsi aux SMHN d’apporter des réponses aux questions urgentes des décideurs, telles que: «Quelle est actuellement la quantité d’eau disponible dans mon bassin/ma région à l’heure actuelle?» «La situation actuelle est-elle normale?» et «Quelle est l’évolution possible de la situation locale et régionale en matière d’inondation/sécheresse pourrait-elle changer dans les semaines ou mois à venir?»

HydroSOS renforcera la capacité des pays à évaluer l’état hydrologique actuel et à fournir des prévisions, certains Membres de l’OMM ne disposant toujours pas des outils et des compétences nécessaires pour procéder à ce type d’analyse. Le système fournira en outre des informations cohérentes sur la situation et les prévisions hydrologiques, qui font souvent défaut à l’heure actuelle dans les bassins ou régions transfrontière présentant un intérêt hydrologique pour divers acteurs. Enfin, il fera le lien entre les produits hydrologiques et d’information à caractère local et ceux qui sont élaborés à l’échelle mondiale.

HydroSOS au sein de l’OMM

En décembre 2016, la Commission d’hydrologie de l’OMM a mis en place le projet HydroSOS et approuvé la mise sur pied d’un groupe d’experts chargé de superviser sa phase pilote. En juin 2019, le dix-huitième Congrès météorologique mondial a établi que le projet HydroSOS était un élément fondamental du Plan stratégique de l’OMM (Résolution 25, Cg-18). HydroSOS concourra à la réalisation de huit des aspirations à long terme de l’OMM en vue d’instaurer une hydrologie opérationnelle (Résolution 24). Il s’inscrit directement dans les activités relevant de la sixième de ces aspirations, qui s’énonce ainsi: «Nous avons une connaissance approfondie des ressources en eau de notre monde » (voir les « Ambitions à long terme de l’OMM à l’intention de la communauté de l’hydrologie opérationnelle»). À cet effet, il instaurera un système de surveillance produisant des informations susceptibles d’optimiser les services, actuels comme futurs, les politiques à venir et la prise de décisions, de l’échelle locale à l’échelle mondiale.

HydroSOS renforce les services tout au long de la chaîne de valeur en se concentrant sur l’élaboration et la mise en commun de produits d’information interopérables pour l’évaluation et la prévision hydrologiques, en tirant parti des initiatives existantes de l’OMM. Tout d’abord, il renforcera la surveillance hydrologique et l’échange de données, notamment par le biais du Mécanisme mondial d’appui à l’hydrométrie (HydroHub) et de trois de ses composantes: Système mondial d’observation du cycle hydrologique (WHYCOS), le Système d’observation hydrologique de l’OMM (SOHO) et l’Initiative mondiale sur les données hydrologiques (WWDI). Deuxièmement, il fera progresser les capacités de prévision hydrologique, d’évaluation des ressources en eau et d’alerte précoce, notamment l’Initiative sur la prévision des crues (FFI), le Système d’indications relatives aux crues éclair (FFGS) et l’outil d’évaluation dynamique des ressources en eau (DWAT).

Les services hydrologiques nationaux au coeur d’HydroSOS

Le système HydroSOS de l’OMM sera conçu pour les Services hydrologiques nationaux (SHN) et exploité par ceux-ci. Ces services pourront ainsi apporter une aide plus efficace à la prise de décisions relatives à la gestion de l’eau à leurs interlocuteurs, notamment au sein des organismes gouvernementaux, des divers secteurs socio-économiques, tels que l’énergie et l’agriculture, des organismes d’aide régionaux ou internationaux et du public.

HydroSOS renforcera la capacité des SHN à assurer des évaluations et des prévisions hydrologiques; il mettra directement à profit les initiatives existantes et prévues de l’OMM en matière de surveillance hydrologique, de mise en commun de données et de prévisions hydrologiques et météorologiques à échéance infrasaisonnières comme saisonnière, en collaboration avec différents partenaires.

L’organisation du travail au sein d’HydroSOS

Quatre modules de travail ont déjà été définis pour la phase pilote d’HydroSOS: coordination, normalisation des aspects techniques, mise en oeuvre et prestation.

Le module 1 (M1), coordination, se concentre sur la gestion du programme, les communications et la mobilisation des ressources. Des liens sont de plus envisagés avec d’autres initiatives de l’OMM, notamment le SOHO, le WHYCOS, la WWDI et le Système mondial de traitement des données et de prévision (SMTDP).

Les modules 2a, 2b et 2c, centrés sur la normalisation des aspects techniques, visent à établir les protocoles techniques nécessaires pour HydroSOS. Le M2 prévoit de plus une comparaison des méthodologies susceptibles d’être recommandées aux SMHN (et à d’autres services) qui ne sont pas pleinement à même d’assurer une évaluation et des prévisions hydrologiques, mais souhaitent fournir des services d’information.

En 2019, l’équipe du M2a a passé en revue les données climatologiques et hydrologiques, y compris les données de terrain, disponibles à l’échelle mondiale, régionale et nationale. De son côté, l’équipe du M2b a compilé les méthodes d’évaluation hydrologique du monde entier, en consignant les définitions des conditions hydrologiques «normales», tant pour les cours d’eau que pour les eaux souterraines. Enfin, l’équipe du M2c a bien avancé dans son évaluation technique des méthodes de prévision hydrologique, infrasaisonnière comme saisonnière. Elle est parvenue à mieux cerner les forces et les faiblesses des différentes générations de méthodes de prévision à l’échelle locale et mondiale et à clarifier pourquoi leurs performances sont si différentes.

La mise en oeuvre des M3 et M4 est en cours aux plans régional et mondial. Les équipes M3a et M3b mettent en oeuvre deux projets pilotes de renforcement des capacités régionales, l’un dans le bassin du lac Victoria, l’autre en Asie du Sud (bassin du Gange-Brahmapoutre- Meghna). Ces deux projets de validation visent à examiner comment les capacités conjuguées au sein d’HydroSOS pourront être mises à profit pour les bassins ou régions transfrontières des régions d’intérêt hydrologique commun. Les besoins et les capacités régionales des deux bassins pilotes ont déjà été évaluées en 2019 dans le cadre de discussions approfondies avec les SMHN et d’autres parties prenantes.

Parallèlement, l’équipe du M4 évalue l’apport des produits d’évaluation et de prévision de grande échelle (mondiaux ou continentaux) pour renforcer ou compléter les produits locaux (bassin/pays/région). Les SMHN ont souvent des difficultés à concilier les informations locales avec les produits de grande échelle des centres de modélisation et des organisations de recherche planétaires. Le M4 vise à évaluer ces produits, à examiner leur utilité potentielle dans le cadre d’HydroSOS et à déterminer comment les nouveaux produits de l’OMM pourraient être adaptés pour mieux aider les SMHN au plan local. Jusqu’à présent, l’équipe s’est attelée à comparer les modèles hydrologiques mondiaux pour déterminer leur utilité potentielle pour des bassins déterminés, de même que les conditions dans lesquelles un produit pourrait être préférable aux autres.

La prestation, la dernière étape du projet pilote, comprend deux modules: le M5, qui porte sur la communication et la diffusion des produits, et le M6, qui porte sur le renforcement des capacités et la formation. Un premier prototype, le portail mondial HydroSOS, est en cours de d’élaboration dans le cadre de la phase de prestation pour montrer comment rassembler les produits d’évaluation et de prévision hydrologiques du monde entier. En novembre 2019, l’Institut de recherche hydraulique de Nanjing (NHRI) a accueilli le premier atelier technique HydroSOS à Nanjing (Chine). Les participants ont dressé un bilan des progrès réalisés et défini les étapes nécessaires pour présenter les résultats de la phase pilote à la session extraordinaire du Congrès météorologique mondial de 2021.

Le projet pilote d’Asie du Sud (Bassin du Gange-Brahmapoutre-Meghna)

L’équipe du M3a a évalué les capacités et les besoins nationaux d’HydroSOS dans quatre pays situés le long du bassin du Gange, du Brahmapoutre et du Meghna: le Bangladesh, le Bhoutan, l’Inde et le Népal. Elle s’est concentrée sur les capacités institutionnelles nationales des SMHN, a recensé les données hydrométéorologiques disponibles, a cartographié les besoins des parties prenantes et a établi les défis liés à la mise en oeuvre de l’HydroSOS.

Il a été établi que les quatre pays disposaient de bons réseaux de données hydrométéorologiques, de même que de données historiques facilement accessibles sous forme numérique. Les réseaux de données hydrométéorologiques en temps réel, en cours d’extension, et seront adaptés à HydroSOS. Toutefois, la mise en commun des données relatives au débit des cours d’eau entre certains pays est limitée et certains SMHN voient leurs les activités entravées par l’insuffisance de leurs effectifs, leur budget et leurs capacités technologiques.

Un important besoin de système HydroSOS régional se fait sentir dans le bassin, en particulier pour l’agriculture, l’énergie et la navigation. La demande de ressources en eau y augmente. Le bassin, qui compte actuellement un million d’hectares de terres irriguées, cent mille mégawatts (MW) de capacité hydroélectrique et un vaste réseau de navigation fluviale, est fréquemment le théâtre de crues, de glissements de terrain et de sécheresses.

HydroSOS encouragera l’amélioration de la gestion des ressources en eau, qui augmentera les moyens de subsistance de quelque 750 millions de personnes et favorisera le développement économique de la région. De nombreux secteurs bénéficieront d’HydroSOS, notamment l’exploitation hydroélectrique, la gestion de l’approvisionnement en eau, la navigation fluviale et la gestion des catastrophes. En particulier, la production agricole augmenterait du fait de l’amélioration de la gestion des eaux souterraines, de l’eau d’irrigation et des risques de sécheresse.

Le projet pilote du bassin du lac Victoria

En 2019, l’équipe du M3b a évalué les capacités d’HydroSOS et les besoins de cinq pays du bassin du lac Victoria: le Burundi, le Kenya, le Rwanda, la Tanzanie et l’Ouganda. Le but était de comprendre pleinement les activités et les capacités des SMHN et des institutions régionales et de définir les besoins et les opportunités de proposer le projet HydroSOS. Elle a mené des consultations avec les SHN, les services météorologiques nationaux (SMN), des institutions nationales responsables de la gestion des catastrophes ou de la gestion de l’énergie hydroélectrique et des institutions régionales responsables de la gestion des eaux, du climat et de la gouvernance.

Tous ces pays possèdent des infrastructures de collecte de données météorologiques et hydrologiques, mais seul le Rwanda réalise, dans une certaine mesure, son potentiel d’utilisation de données pour la gestion des ressources d’eau en temps réel. Cela s’explique par l’insuffisance des équipements de télémesure opérationnelle et des systèmes de traitement et de gestion des données. Les effectifs et les contraintes financières ne permettent pas d’exploiter et d’entretenir un réseau national complet de stations. De nombreux SHN et SMN du monde entier sont confrontés à des problèmes similaires. Par le biais de l’HydroHub, l’OMM cherchera à trouver des solutions.

Malgré les difficultés liées au réseau d’observation, il est ressorti de l’évaluation menée par l’équipe du M3b conclu que l’HydroSOS pourrait faire considérablement évoluer les choses. Si la région obtient les ressources nécessaires pour élaborer et fournir des produits d’évaluation et de prévision, toutes les parties prenantes pourraient s’en féliciter: de nombreux projets, passés ou actuels, qui ont fourni des instruments et renforcé les capacités des parties prenantes de la région pourraient ainsi porter leurs fruits en générer des données et des informations utilisables.

Des produits d’évaluation et de prévision pour le bassin profiteraient notamment aux secteurs hydroélectrique et agricole. Des prévisions relatives aux précipitations, à l’humidité du sol et aux températures seraient particulièrement utiles aux exploitants de systèmes d’irrigation. Ces produits sont aussi essentiels pour les gestionnaires de la santé publique et les responsables du stockage des eaux dans les réservoirs ou du pompage des eaux souterraines à des fins domestiques, agricoles ou industrielles. L’équipe du M3b a établi que la plupart des utilisateurs des produits d’évaluation souhaiteraient des prévisions à court terme (hebdomadaires et mensuelles). La région compte donc un grand nombre d’utilisateurs potentiels de produits de prévision hydrologiques.

La voie à suivre

HydroSOS en reste à sa phase pilote. Pour l’heure, il faut continuer d’analyser les méthodes permettant d’évaluer la situation hydrologique et de fournir des prévisions hydrologiques locales du bassin, susceptibles d’être intégrées à l’échelle régionale ou planétaire. Ces travaux permettront de définir les premiers protocoles et normes techniques sur lesquels s’appuiera HydroSOS.

Des plans de mise en oeuvre visant à étendre les modules pilotes M3a et M3b à d’autres régions sont en cours d’élaboration. Ils prévoient l’établissement de protocoles et de normes techniques ainsi que l’organisation d’ateliers pour les parties prenantes pour mieux définir les besoins des utilisateurs. Le but sera de renforcer la coopération entre les SMHN participants et les organisations régionales afin de fournir des produits hydrologiques mieux ciblés pour les populations vivant dans les deux bassins.

Des travaux sont également en cours pour comparer l’efficacité des modèles hydrologiques mondiaux avec celle des modèles régionaux/locaux et déterminer comment un système mondial pourrait être alimenté par des données régionales.

HydroSOS travaille à l’élaboration d’un portail de démonstration, sur lequel les données hydrologiques de différents pays (dont les pays des projets pilotes) sont incorporées dans une interface web d’indicateurs hydrologiques. Ce portail sera testé et perfectionné pour mieux définir le mécanisme de communication des données d’HydroSOS.

Au terme de la phase pilote, le module M6 sur le renforcement des capacités prendra le relais pour définir et concevoir la documentation nécessaire pour mener à bien le transfert de technologie et de compétences vers les pays participants. Le M6 a pour but de garantir que les produits hydrologiques soient créés selon les normes les plus élevées possibles.

L’équipe HydroSOS

L’équipe d’HydroSOS, multidisciplinaire et multiculturelle, est constituée d’experts provenant des SMHN, d’universités et d’instituts de recherche de toute la planète. De nombreuses organisations internationales ou régionales ont apporté des contributions en nature à HydroSOS, en lui offrant leur temps et leurs compétences. À l’heure actuelle, HydroSOS compte des experts de cinq SMHN, quatre SMN et huit SHN de quinze pays, neuf institutions de recherche de sept pays, trois organisations régionales d’Afrique et quatre organisations internationales. À cela s’ajoute que les conseillers régionaux en hydrologie de l’OMM apportent leurs contributions au projet depuis le départ.

Les responsables de module actuels sont:

M1, Coordination: Centre britannique d’écologie et d’hydrologie (UKCEH)
M2a-Sources de données et méthodes d’échange: Institut de recherche hydraulique de Nanjing (NHRI)
M2b, Méthodes d’évaluation de la situation et de modélisation: Geological Survey des États-Unis d’Amérique (USGS)
M2c, Méthodes de prévision et de modélisation hydrologiques: Office australien de météorologie (BoM)
M3a, étude pilote d’Asie du Sud: consultant indépendant du Népal
M3b, étude pilote du lac Victoria: Ministère ougandais de l’eau et de l’environnement de l’Ouganda (MWE)
M4, étude pilote planétaire: Centre britannique d’écologie et d’hydrologie (UKCEH)
M5, Communication et diffusion des produits: Centre national des États-Unis pour la recherche atmosphérique (NCAR)
M6, Renforcement des capacités et formation: actuellement vacant

Appel à participer

Pour passer à la mise en oeuvre de sa phase pilote, HydroSOS lance un appel aux spécialistes. L’équipe a notamment besoin d’experts des eaux souterraines et de l’humidité du sol pour mieux comprendre ces processus et à les inclure adéquatement dans l’élaboration du système. De plus, un appel est lancé à la communauté météorologique pour qu’elle contribue à établir des liens entre prévisions saisonnières et prévision infrasaisonnières. HydroSOS recherche en outre des experts du renforcement des capacités dans le domaine de l’hydrologie pour contribuer à élaborer une vaste documentation à l’intention des SMHN, notamment des lignes directrices et des manuels de formation.

L’équipe d’HydroSOS souhaiterait plus particulièrement mettre à profit les expériences méthodologiques acquises par les SMHN en matière de production et d’utilisation de évaluations et de prévisions hydrologiques. De plus, elle cherche à établir des liens plus solides au sein des conseils régionaux de l’OMM en s’engageant dans des groupes de travail régionaux sur l’hydrologie.

HydroSOS vise à réunir des hydrologues et des météorologues, tant de la recherche que de l’exploitation, qui travaillent aux plans national, régional ou mondial. En participant aux activités d’HydroSOS, ces spécialistes pourront contribuer à concevoir et à affiner des produits avec le réseau des SHN de l’OMM, apportant ainsi une aide considérable aux gestionnaires opérationnels de l’eau et à la future sécurité hydrique.

L’OMM et l’équipe HydroSOS ont hâte de collaborer avec davantage de Membres et avec leurs experts pour définir le cadre du Système. HydroSOS lance un appel aux contributions, en nature ou financières, pour la mise en oeuvre de sa phase pilote.

Footnotes

¹ Rapport mondial 2019 des Nations Unies sur la mise en valeur des ressources en eau: ne laisser personne pour compte. Paris. Rapport mondial 2019 sur la mise en valeur des ressources en eau de l’UNESCO: ne laisser personne pour compte. Paris, UNESCO.

Auteurs

Alan Jenkins, Centre d’écologie et d’hydrologie du Royaume-Uni

Harry Dixon, Centre d’écologie et d’hydrologie du Royaume-Uni

Victoria Barlow, Centre d’écologie et d’hydrologie du Royaume-Uni

Katie Smith, Centre d’écologie et d’hydrologie du Royaume-Uni

Johannes Cullmann, Secrétariat de l’OMM

Dominique Berod, Secrétariat de l’OMM

Hwirin Kim, Secrétariat de l’OMM

Michael Schwab, Secrétariat de l’OMM

Luis Roberto Silva Vara, Secrétariat de l’OMM