Dans la deuxième plus grande ville du Kenya, Mombasa, la demande en eau devrait doubler d'ici 2035 pour atteindre environ 300, 000 mètres cubes par jour. Dans le climat chaud et humide actuel de Mombasa, que l'eau provient d'un volume substantiel de précipitations qui peut également changer de manière significative à mesure que la région se réchauffera au cours des prochaines décennies, conformément aux projections du modèle climatique mondial.

Ce qui n'est pas clair dans les projections, cependant, est de savoir si les niveaux de précipitations augmenteront ou diminueront avec ce réchauffement.

La direction et l'ampleur ultimes du changement des précipitations sont une préoccupation majeure pour les concepteurs d'un projet de système de barrage et de réservoir qui captera les eaux de ruissellement dans la rivière Mwache, qui totalise actuellement environ 310, 000 mètres cubes par jour. L'incertitude substantielle concernant le ruissellement futur rend difficile la détermination de la capacité du réservoir nécessaire pour répondre à la demande en eau de Mombasa tout au long de sa durée de vie estimée à 100 ans. Les urbanistes sont donc confrontés à la décision d'investir ou non dans un barrage à grande échelle pour fournir un approvisionnement en eau constant sous le climat futur le plus sec projeté par les modèles, un barrage à plus petite échelle qui pourrait répondre aux besoins actuels, ou commencer petit et renforcer les capacités selon les besoins.

Pour aider des villes comme Mombasa à faire le tri dans de telles décisions conséquentes, une équipe de chercheurs du MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change a développé un nouveau approche systématique de la conception d'infrastructures hydrauliques à long terme dans un contexte d'incertitude liée au changement climatique. Leur cadre de planification évalue le potentiel d'en apprendre davantage sur le changement climatique régional au fil du temps à mesure que de nouvelles observations deviennent disponibles, et ainsi évaluer la pertinence d'approches flexibles qui augmentent progressivement la capacité de stockage d'eau si le climat devient plus chaud et plus sec.

Les chercheurs décrivent le cadre et son application à Mombasa dans la revue Communication Nature .

Un nouveau cadre pour la conception des infrastructures hydrauliques

En utilisant le cadre pour comparer les coûts probables sur la durée de vie d'une approche flexible avec ceux de deux approches statiques, des options irréversibles pour le projet de barrage de Mombasa, conçu pour les plus secs, climat le plus chaud, l'autre pour le climat d'aujourd'hui :l'équipe de recherche a trouvé que l'approche flexible était la plus rentable tout en maintenant un approvisionnement fiable en eau à Mombasa.

« Nous avons constaté que l'option adaptative flexible, qui permet d'augmenter progressivement la hauteur du barrage, réduit considérablement le risque de surconstruction d'infrastructures dont vous n'avez pas besoin, et maintient un niveau similaire de fiabilité de l'approvisionnement en eau par rapport à un barrage plus grand dès le départ, " dit Sarah Fletcher, l'auteur principal de l'étude, un boursier postdoctoral au Département de génie civil et environnemental du MIT.

Le travail de Fletcher sur l'étude a été en grande partie achevé en tant que doctorat. étudiant à l'Institute for Data du MIT, Systems and Society sous la supervision du co-auteur et chercheur scientifique du programme commun du MIT Kenneth Strzepek, et en collaboration avec la co-auteure et ancienne associée de recherche du Programme conjoint Megan Lickley, maintenant un doctorat. étudiant au Département de la Terre, Sciences atmosphériques et planétaires.

Le gouvernement kenyan en est maintenant aux dernières étapes de la conception du barrage de Mwache.

« En raison des efforts du programme conjoint pour rendre la recherche climatique de pointe disponible pour une utilisation mondiale, les résultats de cette étude ont éclairé le processus de conception et de planification directeur en cours, " dit Strzepek. " C'est une parfaite illustration de la mission du Global MIT :'Du Monde'. Dans le monde. Pour le monde.'"

En identifiant les opportunités d'appliquer de manière fiable des approches flexibles plutôt que statiques à la conception des infrastructures hydrauliques, le nouveau cadre de planification pourrait libérer des milliards de dollars d'économies dans les investissements dans l'adaptation au climat, des économies qui pourraient être répercutées pour fournir des solutions d'infrastructures hydrauliques à de nombreuses communautés aux ressources limitées confrontées à des risques climatiques substantiels.

Intégrer l'apprentissage dans la prise de décision concernant les grandes infrastructures

L'étude pourrait être la première à remédier à une limitation de la planification actuelle des infrastructures hydrauliques, qui suppose traditionnellement que les estimations actuelles de l'incertitude liée au changement climatique persisteront pendant toute la durée de la planification, celui qui s'étend généralement sur plusieurs décennies. Dans de nombreux cas, cette hypothèse entraîne flexible, les options de planification adaptative semblent moins rentables que les approches statiques. En estimant à l'avance ce que les planificateurs peuvent s'attendre à apprendre sur le changement climatique à l'avenir, le nouveau cadre peut permettre aux décideurs d'évaluer si les approches adaptatives sont susceptibles d'être fiables et rentables.

"Les modèles climatiques peuvent nous fournir une gamme utile de trajectoires potentielles du système climatique, " dit Lickley. " Il existe une incertitude considérable quant à l'ampleur et au calendrier de ces changements au cours des 50 à 100 prochaines années. Dans ce travail, nous montrons comment intégrer l'apprentissage dans ces grandes décisions d'infrastructure à mesure que nous acquérons de nouvelles connaissances sur la trajectoire climatique au cours des prochaines décennies. »

Grâce à cet outil de planification, un urbaniste pourrait déterminer s'il est judicieux de choisir une approche de conception statique ou flexible pour un système d'infrastructure hydraulique proposé sur la base des projections actuelles des changements de température et de précipitations maximales au cours de la durée de vie du système, ainsi que des informations qui viendront éventuellement des observations futures des changements de température et de précipitations. Dans l'étude, les chercheurs ont effectué cette analyse pour le projet de barrage de Mombasa dans le cadre de milliers de futures simulations climatiques régionales couvrant un large éventail de tendances potentielles de température et de précipitation.

"Par exemple, si vous êtes parti sur une trajectoire à haute température et que dans 40 ans vous restez sur cette trajectoire, vous sauriez qu'aucune des options de conception à basse température n'est plus réalisable, " dit Fletcher. " À ce stade, vous auriez dépassé une certaine quantité de réchauffement, et pourrait alors exclure l'option de planification à basse température, et profiter d'une approche adaptative pour augmenter la capacité."

Le développement futur du cadre de planification peut incorporer une analyse de la possibilité d'en apprendre davantage sur d'autres sources d'incertitude, comme la croissance de la demande de ressources en eau, pendant la durée de vie d'un projet d'infrastructure hydraulique.