In light of seasonal climatic and anthropogenic changes, is the Vaud canton (Switzerland) vulnerable to water stress by the medium-term?

Dans un contexte de changements climatiques et anthropiques, le canton de Vaud (Suisse) est-il vulnérable au stress hydrique ?

¹ Université de Lausanne, Institut de géographie et durabilité, Bât. Géopolis, CH-1015 Lausanne, Suisse -
marianne.milano@unil.ch, emmanuel.reynard@unil.ch
² Universität Bern, Geographisches Institut, Hallerstrasse 12, Berne, Suisse -
rolf.weingartner@giub.unibe.ch
³ Swedish Meteorological and Hydrological Institute, Folkbotgsvägen 17, SE-601 76 Norrköping, Suède -
nina.koeplin@web.de

^* Corresponding author: Marianne Milano

Abstract

Observed changes in hydrological processes during the past 20 years in Switzerland are particularly preoccupying as they directly affect water use. In 2003 and 2011, local water shortage episodes occurred. Water withdrawals and supplies had to be restricted, notably in the canton of Vaud (Western Switzerland). These droughts highlighted increasing competition among water users and new water management issues arose. This study explores how hydro-climatic conditions and water needs could evolve by the 2060 horizon and assesses the vulnerability of the canton to water stress under climatic and anthropogenic changes. A daily semi-distributed hydrological model was used to simulate flows. Future changes were derived from Swiss climate scenarios relying on ten regional climate models. Regarding water needs, a population growth scenario was provided by the canton whereas a business-as-usual scenario was considered for irrigation and breeding trends. Currently, catchments in the canton experience moderate water stress from June to August, except in alpine areas. By the medium-term, water needs could reach more than 80% of rivers' total runoff in July and August. This should be due to higher temperatures and a higher ratio of liquid-to-solid precipitation causing more severe low flows. In addition, water needs should significantly increase from April to July, due to higher irrigation (+25%) and urban (+40%) water needs. This study gives a first overview of where and when water tensions are most likely to occur in the canton of Vaud. Highlighting these regional differences supports the development of strategies to cope with water stress that are currently being discussed with the cantonal authorities.

Résumé

Au cours des ces vingt dernières années, une modification des processus hydrologiques a pu être observée en Suisse. Par exemple, la limite des chutes de neige s'est élevée de 150 m, la fonte et le recul des glaciers se sont accélérés et les épisodes de sécheresse se sont intensifiés en été. Ces changements sont particulièrement préoccupants, d'autant plus qu'ils affectent directement la disponibilité des ressources en eau et l'approvisionnement en eau des différents usagers. En 2003 et 2011, la Suisse a dû faire face à des épisodes de pénurie d'eau au printemps et en été, provoquant des restrictions d'usages de l'eau à plusieurs reprises, notamment dans le canton de Vaud (Suisse occidentale). Ces épisodes ont révélé des compétitions accrues entre usagers ainsi que de nouveaux enjeux en matière de gestion de l'eau, tels que la définition de priorités et de taux d'allocation en eau entre les différents secteurs d'activités. Ainsi, cette étude tente d'identifier comment les conditions hydro-climatiques et les besoins en eau pourraient évoluer à l'horizon 2060 et vise à analyser la vulnérabilité du canton de Vaud au stress hydrique dans un contexte de changements climatiques et anthropiques. Les écoulements ont été simulés selon un modèle semi-distribué au pas de temps journalier. Les changements climatiques futurs proviennent de scénarios climatiques suisses construits à partir de dix modèles climatiques régionaux. Concernant l'estimation des besoins en eau, un scénario de croissance démographique fourni par le canton a été utilisé tandis que les tendances passées d'usages de l'eau pour l'irrigation et l'élevage ont été projetées à moyen terme. Actuellement, les régions alpines ne semblent subir aucun stress hydrique tandis que les bassins du Plateau suisse et de l'arc lémanique subissent un stress modéré de juin à août. A moyen terme, ce stress modéré devrait s'étendre de mai à septembre tandis que les besoins en eau pourraient atteindre plus de 80% des ressources en eau disponibles en juillet et août. Cela devrait vraisemblablement être lié tant à des changements climatiques qu'à des changements anthropiques. Les températures devraient augmenter de 2-3°C au cours de l'année provoquant une plus grande quantité de précipitations sous forme liquide l'hiver et moins de fonte de neige l'été, nécessaire pour le soutien des étiages. A cela s'ajoute une hausse significative des besoins en eau d'avril à juillet, essentiellement liés à l'irrigation (+25%) et aux besoins en eau urbains (+40%). Concernant l'élevage, les besoins en eau devraient augmenter dans les plaines et diminuer dans les régions alpines, mais les besoins absolus devraient rester modérés comparativement aux besoins en eau urbains et d'irrigation. Cette étude fournit une première vision cantonale permettant d'identifier les bassins et les saisons où des tensions entre usages pourraient se produire à moyen terme. La mise en exergue de ces différences régionales permet ainsi de soutenir les stratégies d'adaptation actuellement en cours de réflexion par les autorités cantonales.