charles obled rémy garcon gérémy panthou fred. gottardi
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Charles OBLED Rémy GARCON
Gérémy PANTHOU Fred. GOTTARDIEdFDTG
INPGLTHE
Reconstitution de Scénarios Hydrométéorologiques
Application à la Crue de l’Isère 1859
PlanPlanI. Objectifs et Données disponibles
II. Principe d'obtention de Scénarios de Précipitations
et de Températures
III. Validation-Ajustement de ces scénarios
IV. Scénario Résultant
V. Discussion période de retour
VI. Conclusions2
Rappel des Objectifs
Reconstruire jour par jour (du 1/10 au 5/11 1859)
un scénario de précipitations et de températures
I. I. Objectifs et Données disponibles
3
Rappel des Objectifs
Reconstruire jour par jour (du 1/10 au 5/11 1859)
un scénario de précipitations et de températures
Comprendre les phénomènes et leur chronologie
Évaluer leur caractère plus ou moins exceptionnel
I. I. Objectifs et Données disponibles
4
Données DisponiblesDonnées "dures":
Observations aux stations (Patm,Pj,θ)
cf. Collecte et critique MétéoFrance (Auffray et al. 2009)
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
5
Données DisponiblesDonnées "dures":
Observations aux stations
Données "Proxy":Réponse des
Torrents le 1er Nov. 1859
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
6
Collecte des données "Torrents"
(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
I. I. Objectifs et Données disponibles
7
Collecte des données "Torrents"
(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
Organisation spatiale (pour l'épisode pluvieux final)
- Grande traînée orientée SW-NE - Torrents Belledonne Grésivaudan n’ont pas
répondu
- Haut Arc n’a pas de torrents signalés
I. I. Objectifs et Données disponibles
8
Collecte des données "Torrents" (d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)
Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov
Organisation spatiale (pour l'épisode pluvieux final)
à prendre en compte dans les scénarios
proposés …!
I.I.Objectifs et Données disponibles
9
Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux
stationsDonnées "Proxy": Torrents
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
10
Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux
stationsDonnées "Proxy": Torrents
Et Données "Mixtes" (dures /proxy) :pour chaque une journée cible j
(1859):traitement CEMAGREF ( Ben Daoud et al 2009)
à partir des analogues (1953-2005)
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
11
Données DisponiblesDonnées "dures": Observations aux stationsDonnées "Proxy": Torrents
Et Données "Mixtes" (dures /proxy) :pour chaque une journée cible j
(1859):
une distribution conditionnelle des valeurs plausibles de la Pjournalière
spécifique à cette journée cible j (1859) pour chaque sous-bassin et chaque station
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
12
Stations à disposition et bassins cibles
Précipitations et température
I. I. Objectifs et Données disponibles
13
Deux Exemples: sous-BV Arly
a. Précipitations
I. I. Objectifs et Données disponibles
Pluie (mm)Pluie (mm)Pluie (mm)Pluie (mm)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Fré
qu
ence
no
n d
épas
sem
ent(
%)
Le 31 Oct 1859Le 31 Oct 1859Le 17 Oct 1859Le 17 Oct 1859
90%
60%
20%
F0=50%
14
Résultats des « prévisions »
D’où le Tracé : Pour chaque bassin (et pour chaque
station)Sur la période 1er oct - 5nov 1859
d’une « fourchette » de probabilité
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
15
Haut Arc
Arly P10
P10
16
Discussion
Fluctuation du signal: O.K. on perçoit bien la
chronologie…
Mais construire un scénario… Choisir des valeurs
(pour chaque jour et chaque sous-bassin) ??
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
17
Discussion
Fluctuation du signal: O.K. on perçoit bien la chronologie…
Mais construire un scénario… Choisir des valeurs
(pour chaque jour et chaque sous-bassin) ??
…Or jusqu'ici, nous n’avons pas encore utilisé
l’information station
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
18
Prévisions analogues sur le sous-bassin Grésivaudan
19
P10♦ ♦♦
♦ ♦
Prévisions analogues à la station Grenoble (SMH)
Prévisions
Observations à Grenoble (Montorge+ ENI)
20
Utilisation Prévisions/Obs aux stations:
Loi de distribution (pour la journée cible J) Disponible à chaque station
Mais aussi : Observations à la station
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
21
Utilisation Prévisions/Obs aux stations:
Loi de distribution pour la journée cible J Disponible à chaque station
Mais aussi : Observations à la station
D’où détermination de la Probabilité de la valeur observée à la station
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
22
Utilisation Prévisions/Obs aux stationsLoi de distribution (pour la journée cible J)
Disponible à chaque stationMais aussi : Observations à la station
D’où détermination de la Probabilité de la valeur observée à la station
Puis Hypothèse: (à vérifier) Probabilité de la valeur observée à la station
~ analogue à / voisine de / transférable … Probabilité sur le sous-bassin le plus proche
a. Principe pour les précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
23
Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station
X
Station X:
27mm
Probabilité de l’évènement
le jour J à la station X :
92%
Bassin versant Y
Estimation?
24
Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station X
Probabilité de l’évènement sur le sous-bassin voisin Y:
supposée « voisine » de la probabilité observée à la station X
Station X:
27mm
25
Pro
babi
lité
non
dépa
ssem
ent (
%) Loi de probabilité de la Station X
Précipitation moyenne sur le Bassin versant
de proba 92 %:
79 mm
Station X:
27mm
26
Loi de probabilité du bassin Y
a. Précipitations
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
27
Lundi 31 octobre 1859
Grenoble
Lyon
Genève
Voreppe
Annecy
Gd.St.Bernard
Turin
P*: 62
P*: 45
P*: 15
P*: 52
P*: 50
P*: 48P*: 40
Feuille à remplir
Scénario de Précipitations
28
Résultats: scénario de précipitations
Mais précipitation : insuffisant …!Séparation en pluie/neige ??
Donc besoin aussi des: Températures au sol
aux différentes altitudesOu encore:
Isotherme 0°C et gradient pour chaque sous-bassin
b. Principe pour Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
29
Approche classique
Températures observées aux stations
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
30
Approche classique
Températures observées aux stations
+ Gradients orographiques de température Archive EdF (cf. F. Gottardi 2009):
gradients locaux (par pixel , par station),
et par mois (ici Octobre)
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
31
Approche classique
Températures observées aux stations
+ Gradients orographiques de température Archive EdF (cf F. Gottardi 2009):
gradients locaux (par pixel , par station),
et par mois (ici Octobre)
On affecte donc, comme pour les précipitations(en fonction des proximités station / bassin)
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
32
Schéma
III. TempératuresIII. Températures
Température (°C)
Altitude (m)
Station
Grad
ient
Bassin
Gradient
Station
Altitude Iso 0°C station
0°C
Altitude Iso 0°C ss bassin
33
Courbe isotherme 0°C à une station
b. Isothermes 0°C
II. Reconstruction II. Reconstruction hydrométéorologiquehydrométéorologique
Évolution de l’Isotherme 0°C au Grand st Bernard
donc pour Haute Isère
34
Lundi 31 octobre 1859
Grenoble
Lyon
Genève
Voreppe
Annecy
Gd.St.Bernard
Turin
P*: 620°: 2500
P*: 450°:2300
P*: 150°:2200
P*: 520°:2500
P*: 500°: 2300
P*: 480°:2600
P*: 40 0°:2300
Scénario I de Précipitationset Iso 0°C (m)
35
Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
36
Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
Puis avec SPC: scénario I en entrée
d'un modèle hydrologique (Global)
(cf communication Gautheron et al.)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
37
Avec MétéoFrance ( surtout iso 0°C)
Avec EdF (surtout Précipitations)
Puis Avec SPC: Scénario I en entrée d'un
modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication Gautheron et al.)
Conclusion:
Il manque de l’eau le 31 et le 1er
(~ 30 à 40 mm)
III. Validation III. Validation Réunions de Réunions de consensusconsensus
38
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
III.Validation III.Validation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
39
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10/1859 : mais Débit simulé ok:
L’Isère n’a pas réagi
+ analogue en question : 23/09/1968
sort 26ème sur 35…!
pas de raison de bouger le scénario
III. III. ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
40
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11:
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
41
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11/1859: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
42
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: >
P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Autre ex. les 31/10 et 1/11: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969 et de plus
sortent en 1ér et 2ème rang comme analogues !!!
+ évoque Février 1990 (cf note EdF – R.Garçon )
III.III.ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
43
Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: > P10
Ex. le 21/10 : pas de raison de bouger le scénario
Ex. les 31/10 et 1/11: alors là… 2 ou 3 analogues > P10
26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969 sortent en 1ér et 2ème rang comme
analogues !!!
Donc on décide de modifier: Scénario II
on ajoute 20 à 30 mm le 1er Nov
III. III. ValidationValidation Scrutation jour par Scrutation jour par jourjour
44
Arly
Haut Arc
Scénario II
P10
P10
ISO 0°C
ISO 0°C
45
Nouveau Test:
Avec SPC: Scénario II en entrée d'un modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication A. Gautheron)
En sortie: Débits (journaliers) simulés à Grenobleet là … ??
III.III.ValidationValidation Modélisation Modélisation HydrologiqueHydrologique
46
Nouveau Test:
Avec SPC: Scénario II en entrée d'un modèle hydrologique (GR4J Global)
(cf communication A. Gautheron)
En sortie: Débits (journaliers) simulés à Grenobleet là … suspense jusquà cet après-midi…!
cf.exposé Gautheron et al.
III.III.ValidationValidation Modélisation Modélisation HydrologiqueHydrologique
47
Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins(compatible Torrents)
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
48
Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable (compatible obs. qualitatives,
journaux…)
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
49
Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable
D'où possibilité d' Interprétation
(ci après sur la moyenne des scénarios de sous-bassins) donc sur le bassin global
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
50
Commentaires
Bonne différentiation des sous-bassins
Chronologie raisonnable
D'où possibilité d' Interprétation
(ci après sur la moyenne des scénarios de sous-bassins) donc sur le bassin global
En gros: 3 séquences à distinguer
IV. Scénario RésultantIV. Scénario Résultant
51
1) Humectation du bassin
1-19 oct : 79mm
52
2) Constitution d’un stock de neige
20-30 oct : 126 mm
53
3) Fonte du stock + Pluies intense
31 oct - 1ernov : 88 mm
Cumul mois : 293mm
54
Période de retour (précipitations seules scénario II) 1j: 31 oct et cumul 31oct + 1nov
V. DiscussionV. Discussion
55
Période de retour (précipitations seules scénario II) 1j: 31 oct et cumul 31oct + 1nov
V. DiscussionV. Discussion
BV 1 jour 2 joursArly 2 4
haut Arc 1 1Doron 3 5
Arc moyen 2 4hte Isère 2 3
Combe Savoie 2 5Grésivaudan 2 5
BV Global 3 4 56
T≤ 5ans
Période de retour … mais cette fois de:
( lame d'eau = pluie + fonte estimée)
sur BV global.(pour scénario II, ~ OK en débit).
V. DiscussionV. Discussion
57
Période de retour … mais cette fois de:
(pluie + fonte estimée) sur BV global.
(pour scénario II, ~ OK en débit).
V. DiscussionV. Discussion
BV 1 jour 2 joursBV Global ~ 12 ~ 25
Temps de retour
ans …58
Circulation générale:(confirmation: Cartes de pression)
depuis début oct.: Succession d’évènements SW dominant
Manteau neigeux:(quantif.+ évolution tempo +spatialis.)
Accumulation jusqu’à 60 mm (en moyenne bassin)
Fonte jusqu’à 45 mm
Précipitations: (quantif. + évolution tempo + spatialis.)
les 31/10 et 1/11: Cumul important mais pas extraordinaire
Par contre: Enchainement : Humectation, Accumulation, Préservation et Relargage
Exceptionnel…!
a. RécapitulatifVI. ConclusionVI. Conclusion
59
VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
- avec des précipitations plutôt supérieures
- mais une saturation préalable moindre (Nov 1983)
- ou dans une période hivernale plus froide (Fev 1990
60
VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
- avec des précipitations plutôt supérieures
- mais une saturation préalable moindre (Nov 1983)
- ou dans une période hivernale plus froide (Fev 1990
Donc où il y a eu
- l'épisode déclenchant (2 ou 3 jours de pluie +redoux
- mais pas la phase préparatoire et l'enchaînement
61
Comparaison des crues de l'Isère à Grenoble (nov 1983, fev 1990, et nov 1859)
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
1600,0
1800,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Jours autour du pic (abscisse=15)
Déb
it jo
urn
alier
mo
yen
(m
3/s
)
fev 1990
nov 1983
nov 1859
VI. ConclusionVI. ConclusionComparaison 1859 v.s. séquences "analogues" récentes
62
Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
b. PerspectivesVI. ConclusionsVI. Conclusions
63
Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
Mais, rappel !
b. PerspectivesVI. ConclusionVI. Conclusion
64
Améliorer encore les scénariossur les 2 derniers jours
Modélisation semi-distribuée par sous-bassinet à un pas infra-journalier?
Validation de notre hypothèse d'affectation des précipitations
Mais, rappel !Ce n'est jamais qu'un scénario…!
b. PerspectivesVI. ConclusionVI. Conclusion
65
Questions?Questions?
Merci pour votre attention
66
Questions?Questions?
Merci pour votre attention
67
Résultats (en moyenne journalière – Gautheron et al.
2009)
IV. Scénario résultantIV. Scénario résultant
68
Evolution du stock de neige - BV Global , par bandes d’altitude (d’après Gautheron et al.)
70
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