Milly et al., Stationarity Is Dead: Whither Water Management? (2008)
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MILLY, Paul C. D., BETANCOURT, Julio, FALKENMARK, Malin, HIRSCH, Robert M., KUNDZEWICZ, Zbigniew W., LETTENMAIER, Dennis P. et STOUFFER, Ronald J., 2008. Stationarity Is Dead: Whither Water Management? Science, vol. 319, n° 5863, p. 573-574. DOI : 10.1126/science.1151915.
La thèse
Cet article court (deux pages) publié dans Science en février 2008 a changé l'horizon de la pratique hydrologique en une formule : la stationnarité est morte. Le mot technique désigne l'hypothèse, fondatrice des statistiques hydrologiques classiques, selon laquelle les séries de débits et de précipitations fluctuent autour d'une moyenne et d'une variabilité qui restent stables dans le temps. Sous cette hypothèse, les observations passées suffisent à caractériser le régime futur : les crues de référence, les périodes de retour, les débits d'étiage sont calculés à partir des statistiques historiques.
Les 7 auteurs, hydrologues du U.S. Geological Survey et de plusieurs universités américaines, posent que cette hypothèse ne tient plus dans un contexte de changement climatique global. Les activités humaines ont modifié les régimes de précipitations, l'évapotranspiration, les usages des terres et les prélèvements, à un point qui rend les statistiques passées insuffisantes pour anticiper les régimes futurs.
Milly et al., 2008, Science, vol. 319, p. 573 "Stationarity — the idea that natural systems fluctuate within an unchanging envelope of variability — is dead, and should no longer serve as a central, default assumption in water-resource risk assessment and planning."
Idées clés
La proposition n'est pas que le passé devient inutile, mais qu'il ne suffit plus. Les statistiques historiques donnent une approximation valable si le forçage climatique reste dans la gamme observée. Dès lors que les forçages s'écartent de cette gamme, ce qui est le cas depuis les premières décennies du XXe siècle avec les émissions de gaz à effet de serre, les queues de distribution des événements extrêmes, précisément celles qui commandent le dimensionnement des ouvrages, ne sont plus correctement décrites par l'ajustement de distributions stationnaires.
L'article plaide pour une nouvelle pratique hydrologique, fondée sur des méthodes non stationnaires : intégration des projections climatiques dans le dimensionnement des ouvrages, réévaluation périodique des paramètres de conception à mesure que les observations s'accumulent, et recours à des ensembles de scénarios plutôt qu'à une unique statistique de référence.
Les auteurs soulignent que l'enjeu dépasse la seule hydrologie : les choix de dimensionnement des ouvrages hydrauliques (barrages, digues, réseaux d'assainissement, seuils de déclenchement des systèmes d'alerte) reposent sur des périodes de retour calculées sous hypothèse de stationnarité. Si cette hypothèse est abandonnée, les standards de conception doivent être réexaminés.
Ce que la source apporte
Milly et al. (2008) est le texte qui a popularisé dans la communauté hydrologique la nécessité de penser hors du cadre stationnaire. Il a ouvert un vaste chantier de recherche sur les méthodes non stationnaires, avec des réponses variées dans la littérature (Montanari et Koutsoyiannis, 2014, défendent par exemple que la stationnarité reste un outil utile à condition d'être maniée avec précaution). Pour HydroLooney, l'apport est double.
D'abord, il confirme que les infrastructures pluviales dimensionnées sur des statistiques passées sont structurellement sous-dimensionnées pour les régimes futurs. La gestion à la source et la désimperméabilisation ne sont pas seulement des choix de gestion durable, elles sont aussi des réponses à une obsolescence progressive des ouvrages conçus sous hypothèse de stationnarité.
Ensuite, il introduit à la notion de Résilience ou robustesse dans les systèmes de gestion de l'eau : plutôt que d'optimiser un ouvrage pour un régime de référence aujourd'hui caduc, il s'agit de concevoir des systèmes capables de fonctionner dans une gamme plus large de conditions. C'est l'argument qui relie les infrastractures grises et les solutions fondées sur la nature, ces dernières étant souvent plus robustes face à l'incertitude climatique.
