Mobiliar Lab for Natural Risks

Module 4 – Grêle, changement climatique et évolution des risques

Les scénarios climatiques pour la Suisse prévoient une nette augmentation des quantités de précipitations lors d’événements extrêmes d’ici à la fin du 21e siècle (NCCS, 2018). Il faut ainsi s’attendre, dans un scénario de fort réchauffement, à une intensification de 20% des cumuls journaliers de précipitations qui surviennent tous les 100 ans environ. Les mesures et les observations des précipitations extrêmes confirment une progression sensible des quantités de précipitations enregistrées au cours des décennies écoulées – et aucune station de mesure n’a constaté de diminution notable de ce phénomène (fig. 1).

Fig. 1: Variations des cumuls journaliers maximaux sur une année. Source: NCCS, 2021
Bien que la formation de la grêle soit étroitement liée à des précipitations extrêmes, d’autres facteurs entrent aussi en ligne de compte, ce qui complique l’identification et la prévision des tendances.

Comment le risque de dommages de grêle en Suisse pourrait-il se modifier à l’avenir?

Sur la base de vos connaissances sur la grêle et le changement climatique, évaluez l’évolution future des facteurs déterminants pour les événements et les risques de grêle (voir les modules 1 et 2, ainsi que le chapitre «Formation de la grêle»).

Fig. 2: Facteurs à l’origine des événements et des risques de grêle. Représentation graphique: Tamara Baumann, selon Raupach et al., 2021

Proposition de solution

Proposition de solution

Facteurs du changement climatique qui influeront sur les futurs événements de grêle:
Facteurs influant sur le risque de dommages dus à la grêle:
  • Formule pour le calcul du risque de grêle: Risque = potentiel de danger x potentiel de dommages x vulnérabilité (voir le module 3 «Risque de grêle et protection contre la grêle», en particulier le chapitre «Risque de grêle»)
  • Potentiel de danger: les événements de grêle sont tendanciellement moins fréquents mais s’accompagnent de grêlons plus grands (voir ci-dessus), ce qui renforce le potentiel de danger puisque l’étendue des dommages est proportionnelle à la taille des grêlons.
  • Potentiel de dommages: on peut postuler que, du fait de la croissance démographique attendue, le nombre de bâtiments, de véhicules et d’autres objets à protéger va également progresser et, dans son sillage, le potentiel de dommages (Baccini et al., 2007):
    • augmentation des surfaces construites (et, partant, du potentiel de dommages – voir fig. 4);
    • renchérissement (et plus grande vulnérabilité) des infrastructures (p. ex. installations solaires sur les toits) et intensification de l’agriculture (potentiel de dommages plus élevé par surface);
    • hausse de la valeur réelle des biens.
    • Informations complémentaires sous «Influence de l’évolution démographique sur le risque»
  • Vulnérabilité: les projections du degré d’impact futur de la grêle sur les bâtiments, les infrastructures et les autres biens à protéger s’accompagnent de nombreuses incertitudes. Par le passé, certains modes de construction (p. ex. création de grandes ouvertures de fenêtres protégées par des stores à lamelles extérieurs, absence d’avant-toit) et certains matériaux de construction (p. ex. utilisation de matériaux plastiques et/ou souples pour l’enveloppe des bâtiments) ont eu pour effet d’augmenter la vulnérabilité des bâtiments. C’est pourquoi, aujourd’hui, il est essentiel d’utiliser, lors de constructions nouvelles ou de rénovations, des éléments de construction résistants à la grêle et de tenir compte si possible des mesures de protection techniques afin d’éviter un accroissement supplémentaire du risque.
  • Conclusion: le risque de grêle et les sommes de sinistre potentielles vont augmenter à l’avenir en raison de la hausse du potentiel de dommages, même si la vulnérabilité peut être réduite grâce à des innovations techniques. S’agissant du potentiel de danger, on ne peut se fonder que sur des tendances générales. Les éléments du potentiel de dommages et de la vulnérabilité sur lesquels l’humain a une influence directe sont donc déterminants pour la prévention de la grêle.

Bases de la proposition de solution

Les orages de grêle dans un contexte de réchauffement climatique

Les orages de grêle sont des événements qui se produisent à petite échelle sur une courte durée, ce qui constitue un défi pour les prévisions climatiques. D’une part, les séries de mesures représentant les événements de grêle à grande échelle et sur une période homogène suffisamment longue (min. 30 ans) sont aussi rares que limitées (voir le module 1 et le module 2). Il est ainsi difficile d’évaluer les tendances du passé et d’en tirer des conclusions sur les évolutions futures. D’autre part, les modèles climatiques qui servent de base à la projection des possibles tendances à venir présentent pour la plupart une résolution spatiale et temporelle trop rudimentaire pour permettre la modélisation de processus à si petite échelle. Les développements ci-après s’accompagnent dès lors de grandes incertitudes.

Cela dit, l’analyse des processus pertinents en matière de formation de la grêle et l’évolution de ceux-ci dans un contexte de réchauffement climatique permet quand même d’évaluer les possibles tendances de l’occurrence des chutes de grêle. Timothy Raupach et ses co-auteurs ont réuni dans une publication scientifique les connaissances actuelles sur l’influence du changement climatique sur les orages de grêle (Raupach et al., 2021).

Ils y identifient les deux facteurs déterminants pour la formation d’orages de grêle et influencés par le changement climatique: l’instabilité potentielle (instabilité de l’atmosphère) et l’altitude de l’isotherme (fig. 3; voir aussi: «Hailstorms in a warming climate», Global Water Forum, 2021).

Fig. 3: Représentation simplifiée des hypothèses de la formation de la grêle dans un contexte de réchauffement climatique. Zoom: Comparatif entre le climat actuel (à gauche) et le climat futur (à droite). Représentation graphique: Tamara Baumann, selon Raupach et al., 2021

Sur la base des connaissances acquises sur les processus pertinents pour la formation de la grêle et le changement climatique, voici un scénario possible concernant la future survenance d’épisodes de grêle (selon Raupach et al. 2021):

Étant donné qu’une atmosphère plus chaude contient aussi plus d’humidité, on s’attend à une augmentation de l’instabilité potentielle (la source d’énergie d’un orage) dans ces conditions. Davantage d’humidité et d’instabilité peuvent stimuler la fréquence des orages et la force des courants ascendants (voir fig. 3). Combinés, ces facteurs – vents ascendants, hygrométrie des masses d’air dans les orages – peuvent favoriser la formation de plus gros grêlons.

En outre, dans une atmosphère chaude, le point de fusion – ou isotherme – monte en altitude (voir fig. 3), si bien que la distance que parcourt la grêle à travers l’air chaud en tombant et, logiquement, en fondant augmente. Lorsque l’isotherme est élevé, les petits grêlons peuvent fondre complètement, ce qui réduit la fréquence des événements de grêle. Les grêlons de grande taille, par contre, fondent moins rapidement, d’où un accroissement de la taille moyenne des grêlons au sol.

Si l’on se concentre sur les variations de l’instabilité et de l’isotherme, on s’attend à ce que, d’une manière générale, le changement climatique réduise la fréquence des orages de grêle, mais que les grêlons soient plus gros et les averses, plus intenses.

Une analyse des tendances observées et modélisées montre cependant que la réalité est plus complexe que cela et que les tendances varient d’un lieu à l’autre: selon la région, on a constaté des tendances globalement différentes en matière de fréquence et d’intensité des événements de grêle. En Europe, par exemple, ces tendances indiquent une augmentation dans les zones occidentale et centrale ainsi qu’en Suisse, et à diminuer dans celles du sud et de l’est. La modélisation des tendances futures révèle une multiplication des conditions météorologiques favorisant la formation de grêle et la probabilité de grêlons de grande taille. Il faut néanmoins noter que toutes les études ne prévoient pas les mêmes tendances et que les résultats sont très incertains. 

Sources:
Voir aussi:

Influence de l’évolution démographique sur le risque

Au cours des prochaines années, le danger naturel va se modifier, à l’instar des autres facteurs d’influence sur le risque. Le risque global de grêle évoluera même si le potentiel de danger dû à la grêle reste inchangé. La hausse attendue du potentiel de dommages est la plus évidente à estimer.

Les scénarios de l’évolution démographique en Suisse prévoient que la population helvétique atteindra 10,4 millions de personnes d’ici à 2050, une croissance qui suffit à elle seule à entraîner une aggravation du potentiel de dommages (OFS, 2021). L’évolution correspondante du milieu bâti débouche tant sur une densification de la surface construite et, partant, sur une augmentation des valeurs réelles dans une région, que sur un accroissement des surfaces construites et, partant, de celles présentant un potentiel de dommages élevé (Baccini et al. 2007 – voir fig. 4).

Un autre facteur à prendre en considération est l’inflation de la valeur des objets et des matériaux, puisque le potentiel de dommages et les risques liés à la grêle s’accroissent à mesure que le nombre d’objets à protéger et que la valeur de ceux-ci augmentent.

Fig. 4: Évolution du milieu bâti à Brigue. Vues aériennes de 1958 et 2021. Source: Swisstopo
Voir aussi:

Exercice complémentaire

Évaluation des risques aujourd’hui et demain

Les tendances des événements de grêle observées et simulées par les milieux de la recherche varient d’une région à l’autre et restent peu probantes en raison du peu de données disponibles. Pour la Suisse, la fréquence des événements de grêle est difficilement prévisible. Il apparaît toutefois plus clairement que, dans le sillage du changement climatique, les événements de grêle intenses avec des grêlons de grande taille pourront être plus fréquents.

En raison des ces grandes incertitudes, le développement de mesures visant à réduire les dommages dus à la grêle est un défi. Il convient par conséquent d’engager des mesures orientées vers l’avenir selon le principe de précaution, tout en restant capables de s’adapter aux changements imprévus. À ce titre, on peut imaginer des mesures d’adaptation selon les situations de grêle ou des mesures d’atténuation du changement climatique et de l’influence de celui-ci sur les événements de grêle.

Quelles mesures orientées vers l’avenir sont-elles à même de diminuer les dommages de grêle en Suisse tout en offrant la flexibilité nécessaire face aux incertitudes?

  1. Dans le modèle «Gestion intégrée des risques climatiques» (fig. 5), indiquez tous les aspects pertinents concernant les événements et les dommages de grêle en Suisse. Sur cette base, développez un train de mesures orientées vers l’avenir pour réduire les dommages de grêle qui tiennent compte des changements climatique et socioéconomique et offrent la flexibilité nécessaire pour répondre aux imprévus.
  2. Vérifiez le plus concrètement possible vos mesures à l’échelle de votre commune et apportez-y les compléments et adaptations nécessaires.
Fig. 5: Gestion intégrée des risques IKM (Probst und Gubler 2019)

Dans le modèle „Gestion intégrée des risques climatiques“ (IKM) (fig. 5), la zone en vert montre la marge de manœuvre existante pour garantir une évolution respectueuse du climat dans un territoire donné. À cet effet, il convient, sur la base d’un monitoring, d’appliquer des mesures d’adaptation et de mitigation pertinentes à tous les niveaux de mise en œuvre. La gestion des risques climatiques est intégrée lorsque:

  • toutes les composantes du système climatique naturel (ellipse extérieure bleue) et les besoins sociaux et économiques (zone centrale rouge) sont pris en compte;
  • les trois dimensions du développement durable sojnt intégrées de façon égale: l'environnement (anneau bleu extérieur), la société et l'économie (zone rouge intérieure),
  • des stratégies et des mesures visant un avenir respectueux du climat (ellipse vert clair) sont développées et mises en œuvre sur la base d’une analyse détaillée (monitoring) des évolutions socioéconomiques rendues nécessaires par le changement climatique; et lorsque
  • différentes parties prenantes participent à la planification et à la négociation de mesures afin de définir les conflits d’objectifs, d’utiliser les synergies et de mettre en œuvre un développement intégré en direction d’un avenir respectueux du climat (ellipse vert foncé).

Proposition de solution à l'exercice complémentaire

Proposition de solution

Fig. 6: Proposition de solution. Aspects des chutes de grêle et des dommages causés par la grêle dans la gestion intégrée des risques climatiques IKM (Probst et Gubler 2019)
Autres niveaux de mise en œuvre:
  • Niveau individuel: protection dans un bâtiment ou un abri, placement des véhicules et des objets à l’abri / sous une bâche anti-grêle, remontage des stores extérieurs, etc
  • Niveau sociétal, instances locales et régionales: utilisation de matériaux testés contre la grêle, vérification et maintenance régulières des matériaux, mise en œuvre de l’Agenda 21 local à l’échelon communal
  • Niveau sociétal, instances nationales: mise en place d’un dispositif de prévisions météorologiques et d’alertes grêle, encouragement des énergies renouvelables au niveau de la Confédération (Stratégie énergétique 2050), taxe sur le CO2 (taxe d’incitation)
  • Niveau sociétal, instances internationales: concrétisation des dispositions de l’Accord de Paris sur le climat
Voir aussi:

Conseils pour une gestion intégrée des risques climatiques à l’échelon des communes

Monitoring

La mesure et l’observation de la grêle sont menées à l’échelle de la Confédération par MétéoSuisse. Toutefois, les communes peuvent engager les actions suivantes:

  • Utiliser les produits de MétéoSuisse pour observer le risque de grêle dans la région et connaître les dangers
  • Encourager l’utilisation de l’application de MétéoSuisse pour:
    • les alertes de grêle par les prévisions à courte échéance (Nowcasting)
    • Encourager le signalement de chutes de grêle par la population

Mesures d’atténuation

Mesures d’adaptation

Informations sur la réduction du risque de grêle, voir le module 3 – Risque de grêle et protection contre la grêle

Bases de la proposition de solution

Prévisions à courte échéance – Nowcasting

MétéoSuisse exploite plusieurs systèmes de prévisions à courte échéance pour améliorer les modalités d’alerte de la population sur les risques de grêle et les autres menaces d’intempérie. Le terme anglais nowcasting désigne «des prévisions d’une haute résolution spatiale et temporelle sur l’évolution de la météo au cours des minutes suivantes jusqu’à six heures au maximum» (MétéoSuisse, 2020). Ces prévisions se fondent sur les modèles météorologiques utilisés par MétéoSuisse ainsi que sur des données issues de radars et de satellites, en incluant également les mesures de stations et d’éclairs.

Les prévisions à courte échéance d’orages et de grêle permettent de calculer la position probable des orages au cours des heures à venir et d’émettre des alertes météo à brève échéance, que MétéoSuisse publie via l’application de MétéoSuisse pour smartphones ou encore via le Portail des dangers naturels de la Confédération.

Voir aussi:

Cartes des dangers et élaboration de normes

Dans un but de prévision à long terme de la grêle, des cartes des dangers ont été développées pour estimer le danger de grêle dans le contexte climatique actuel (voir le module 2). Ces cartes servent de base à l’élaboration de normes à respecter par les propriétaires fonciers et les architectes dans la construction de nouveaux bâtiments.

Actuellement, la norme SIA 261/1 se fonde encore sur une ancienne carte des risques et définit une périodicité de 50 ans comme objectif de protection contre la grêle. Sur la base des nouvelles cartes du danger de grêle élaborées dans le cadre du projet «Climatologie de la grêle en Suisse», la recommandation générale pour l’objectif de protection définit un indice de résistance RG3 (grêlons de 3 cm de diamètre) à partir d’une période de retour de 20 ans déjà. Dans les régions fortement menacées, on préconise un objectif de protection renforcé.

Voir aussi:

Informations complémentaires, sources

Scénarios climatiques – Incertitudes et principe de précaution

Les scénarios climatiques estiment l’évolution future du climat tant à l’échelle de la planète qu’à celle de la Suisse au moyen de modèles climatiques et d’hypothèses sur les futures émissions de gaz à effet de serre.

Il s’agit en l’occurrence principalement de scénarios, étant donné qu’il est impossible de prévoir précisément l’état du climat dans 50 ou 100 ans. Il faut en effet divers scénarios sur l’évolution démographique et les émissions de gaz à effet de serre pour tenir compte des possibles futures conditions climatiques.

Les incertitudes sont liées d’une part au manque de connaissances concernant l’avenir et, d’autre part, aux informations sur le passé et sur l’état actuel du climat. Voici quelques-uns des facteurs susceptibles de générer des incertitudes lors du développement de scénarios climatiques:

  • Compréhension des processus: une reproduction précise des processus dans un modèle climatique présuppose une profonde compréhension desdits processus. À titre d’exemple, le processus de formation de la grêle fait certes l’objet de recherches minutieuses, mais les connaissances restent lacunaires, notamment sur les raisons pour lesquelles certaines régions sont davantage touchées par la grêle que d’autres.
  • Incertitudes liées aux modèles: même dans les modèles météorologiques et climatiques de relativement haute résolution, il n’est pas possible de reproduire directement des processus à petite échelle tels que le phénomène de convection dans les orages et la formation de la grêle. Comme ils se fondent sur des données empiriques, ces processus sont modélisés de manière rudimentaire.
  • Base de données: pour développer des scénarios climatiques, il importe de connaître les tendances du passé. On doit disposer à cet effet de séries de mesures s’étendant sur une période de 30 ans au minimum. Or ce type de bases de données n’existe pas pour toutes les variables météorologiques. En Suisse, nous disposons d’une série de mesures radar de la grêle en qualité suffisante depuis 2002. Avant cela, les données disponibles sont lacunaires et incertaines.
  • Variabilité: les scénarios climatiques décrivent en général la «météo moyenne» pour un endroit donné. Les conditions météorologiques sont toutefois soumises à de fortes variations, qui peuvent être localement plus fortes que la tendance escomptée sur plusieurs décennies. La variabilité de la grêle peut aussi être localement très prononcée d’une année à l’autre.

La compréhension des incertitudes liées aux scénarios climatiques induit des incertitudes quant aux actions entreprises aux niveaux privé et politique. En dépit de ces incertitudes, un principe essentiel de la prévention des risques et des dangers est le principe de précaution, qui a été défini en 1992 par l’ONU dans l’Agenda 21 comme suit:

«Face à la menace d’une dégradation irréversible de l’environnement, on ne saurait s’autoriser de l’absence d’une connaissance scientifique absolue pour remettre à plus tard des mesures qui sont justifiées en elles-mêmes. Le principe de la précaution pourrait servir de base à des politiques touchant des systèmes complexes qui ne sont pas encore bien compris et dont on ne peut encore prévoir quelles conséquences auront leurs perturbations.»

Le principe de précaution vise à éviter un dommage potentiel en agissant de manière préventive même si l’on ne connaît pas avec certitude la probabilité de survenance et l’ampleur de ce dommage.

Voir aussi:

Sources

Baccini, P., Baumgartner, F., Lichtensteiger, T., Michaeli, M., &Thalmann, E. (2007). Urbane Schweiz. In Klimaänderung und die Schweiz 2050: erwartete Auswirkungen auf Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft (pp. 123-136). OcCC; ProClim.

Office fédéral de la statistique OFS (2021). Évolution future. Scénarios de l’évolution des ménages 2020-2050. URL: https://www.bfs.admin.ch/bfs/fr/home/statistiques/population/evolution-future.html, consultation: 18.01.2023

NCCS (éd.) 2018: CH2018 – scénarios climatiques pour la Suisse. National Centre for Climate Services, Zürich. 24 S. Numéro ISBN 978-3-9525031-0-2.

Probst, Matthias; Gubler, Moritz (2019). Changement climatique & politique climatique. Ressource pédagogique pour le degré secondaire II et informations pour le corps enseignant. Berne: éducation21

Raupach T.H., Martius, O., Allen, J.T., Kunz, M., Lasher-Trapp, S., Mohr, S., Rasmussen, K.L., Trapp, R.J., & Zhang, Q. (2021). The effects of climate change on hailstorms. Nat Rev Earth Environ 2: 213–226. https://doi.org/10.1038/s43017-020-00133-9.