charles obled rémy garcon gérémy panthou fred. gottardi edf dtg inpg lthe reconstitution de...

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


4

Données DisponiblesDonnées "dures":

Observations aux stations (Patm,Pj,θ)

cf. Collecte et critique MétéoFrance (Auffray et al. 2009)

a. Précipitations


5

Données DisponiblesDonnées "dures":

Observations aux stations

Données "Proxy":Réponse des

Torrents le 1er Nov. 1859

a. Précipitations


6

Collecte des données "Torrents"

(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)

Carte des torrents ayant réagi le 1er Nov


7

Collecte des données "Torrents"

(d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)


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


8

Collecte des données "Torrents" (d'après P. Mougin 1914 et diverses sources: RTM, etc)


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


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


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


12

Stations à disposition et bassins cibles

Précipitations et température


13

Deux Exemples: sous-BV Arly

a. Précipitations


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


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


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


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



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



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


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


29

Approche classique

Températures observées aux stations

b. Isothermes 0°C


30

Approche classique


+ 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


31

Approche classique


+ 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


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


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



Puis avec SPC: scénario I en entrée

d'un modèle hydrologique (Global)

(cf communication Gautheron et al.)


37



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)


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


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


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


P10


Autre ex. les 31/10 et 1/11/1859: alors là… 2 ou 3 analogues > P10

26 / 27 nov 1983 et 12 nov 1969


42


P10


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 )


43

Or…: Il y a 2 ou 3 j de 1859 où le max des analogues est fort: > P10


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…)


49

Commentaires


Chronologie raisonnable

D'où possibilité d' Interprétation

(ci après sur la moyenne des scénarios de sous-bassins) donc sur le bassin global


50

Commentaires


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


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


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).


57

Période de retour … mais cette fois de:

(pluie + fonte estimée) sur BV global.

(pour scénario II, ~ OK en débit).


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


- 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


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




Mais, rappel !

b. PerspectivesVI. ConclusionVI. Conclusion

64




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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