previsions hydrologiques densemble adaptees aux bassins a crues rapides Élaboration de prévisions...
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PREVISIONS HYDROLOGIQUES D’ENSEMBLEPREVISIONS HYDROLOGIQUES D’ENSEMBLEADAPTEES AUX BASSINS A CRUES RAPIDESADAPTEES AUX BASSINS A CRUES RAPIDESÉlaboration de prévisions probabilistes de précipitations à 12 et 24 Élaboration de prévisions probabilistes de précipitations à 12 et 24
h.h.Désagrégation horaire conditionnelle pour la modélisation Désagrégation horaire conditionnelle pour la modélisation
hydrologique.hydrologique.Application à des bassins de la région Cévennes Vivarais.Application à des bassins de la région Cévennes Vivarais.
Renaud MARTY
Grenoble, le 22 janvier 2010
Directeur de thèse Charles OBLED Co-direction Isabella ZIN
SCHAPI
OHM-CV
2
IntroductionIntroductionContexte Hydro-météorologique● Cévennes-Vivarais, Loire Supérieure, Côte d’Azur● précipitations intenses, généralement en automne● bassins à crues rapides
Surface ~ 500 à 1000 km²
Temps au pic (Tp) ~ 3 à 12h
pas de temps hydro : 1/2 à 1h
la pluie observée au temps t renseigne jusqu’à t + Tp
OR Échéance visée : 24 à 48 h
Nécessité d’utiliser des prévisions de précipitations
Contexte opérationnel● réforme de 2003
Création du SCHAPI Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations
Création des 22 Services de Prévisions des CruesAnnonce des Crues Prévision des CruesGardon à Anduze (gauche)
Ardèche à Vogüé (droite)
Loire à Chadrac
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Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologiqueChaîne de prévision hydrologique : deux grandes
approches● Le « tout-en-un »
couplage météo - météo e.g. modèle global modèle à aire limitée
couplage météo - hydro e.g. humidité sol, végétation, évaporation, ...
couplage hydro - hydrau e.g. propagation, apports latéraux, confluence...
hydrau
hydro
Point de vue de l’hydrologue
outil figé modifier 1 module modifier tt le système
tributaire d’un seul fournisseur vulnérabilité
responsabilités : identification des sources d’erreur,
incertitudes et propagation
mise à jour opérationnelle intégration difficile des pluies obs. informations qualitatives complémentaires
météo : synop
météo : méso
« tout-en-un »
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Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologiqueChaîne de prévision hydrologique : deux approches● Le « tout modulaire » : e.g. EFAS, COSMO-LEPS, ...
évaluation correction
évaluation correction
évaluation correction
Info qual.
hydrau
h y d r o
Adaptation d’échelles
m é t é o
Point de vue de l’hydrologue
outil souplemodif. 1 module pas/peu d’interaction avec les autres
multi-fournisseursécurité, utile quand divergence entre modèles
évaluation/correction possible par moduleidentification des sources d’incertitudes, estimation, correction
mise à jour régulière par module infos météo et hydro indépendantes
Notre choix approche
modulaire
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Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
● Plusieurs fournisseurs : Météo France, DWD, NOAA, CEPMMT, …
souplesse, sécurité en mode opérationnel
utilisation multi-modèle
● Partie « dynamique »
Variables synoptiques (Pression, Température, Vent)
Prévisions Météorologiques
● Partie « physique »
Variables locales
Prévisions Probabilistes de Précipitations
e.g. EPS (CEPMMT), PEARP (MF)
6
Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
Adaptation d’échelles hydro-météorologiques
● Légère
Thiessen sur mailles
● Moyenne
fractale, krigeage, …
● Lourde
modèle à aire limitée
fine résolution
ΔtM ~ 3 à 24h ΔxH ~ BV
● Moyenne
adaptation stat. par analogie
= by-pass la partie physique du modèle météo.
Prévisions Probabilistes de Précipitations :
ΔtM ~24h, ΔxH ~BV
adaptation spatiale : pour modélisation hydro. globale
météo : var. synoptiques
modèle global
modèle à aire limitée
sorties brutes : ΔxM ~ 50 à 100 km
7
Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
● Légère
moyenne, triangle
● Moyenne
fractale
générateur stochastique
● Lourde
modèle à aire limitée
ΔtH ~ 1h ΔxH ~ BV
● Moyenne
générateur stochastique
ΔtH ~ 1h ΔxH ~ BV
adaptation temporelle : spécifique aux bassins à crues rapides
Adaptation d’échelles hydro-météorologiques
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Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
Modélisation hydrologique
● Elaboration de prévisions hydrologiques probabilistes
Modèle(s) hydrologique(s)
scénarios horaires de
précipitations
« traces » hydrologiques (en débits)
Gestion du fonctionnement opérationnel : rafraîchissement journalier des prévisions, collecte horaire des précipitations obs.
Conditionnement par le passé : pluies obs.
Conditionnement par le futur : prévi de précipitations ( + prévi immédiate ?)
+ Possibilité de prendre en compte toute information qualitative complémentaire : début, arrêt des pluies, intermittence
● Choix du/des modèle(s) hydrologique(s)
simple, parcimonieux, robuste
ressources numériques : 500 à 1000 scénarios nécessaires
modélisation globale ou semi-distribuée
● Approche probabiliste
plusieurs modèles
plusieurs jeux de paramètres
Hydrologie
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Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
Modélisation hydrologique
● Elaboration de prévisions hydrologiques probabilistes
Modèle(s) hydrologique(s)
scénarios horaires de
précipitations
« traces » hydrologiques (en débits)
« traces » hydrologiques
synthèse par quantile
synthèse par dépassement de seuil
Hydrologie
Q90
Q60
Q35
Pobs
Pobs à venir
QobsQsim(Pobs) trace
10
Introduction : Introduction : chaîne de prévision hydrologiquechaîne de prévision hydrologique
● Continuité dans la « lignée » des développements menés au LTHE
prévisions par analogie Guilbaud 96, Bontron 04, Thévenot 04
générateur stochastique Tourasse 81, Lebel 84
+ conditionnement par le passé Lardet 92
+ conditionnement par le futur Datin 98, Djerboua 04
+ application sur l’Ardèche Datin 98
+ application sur la Loire Supérieure Moulin 07
+ application sur le Gardon Marty 06
modèle hydrologique (TOPSIMPL) Saulnier 95, Datin 98, Zin 02
● Continuité dans la « lignée » des développements menés au LTHE
Mais Nouvelles disponibilités :
+ prévisions d’ensemble EPS du CEPMMT
+ prévisions par analogie ANALOG en « temps réel »
● HEPEX (Hydrological Ensemble Prediction EXperiment)
projet de coopération internationale
recherche + opérationnel
● OHM-CV (Observatoire Hydro-météorologique Méditerranéen Cévennes Vivarais)
données opérationnelles (>2000) et historiques
crues récentes : Gardon 2005, 2007, Ardèche 2006 Loire 2008 (Diren Centre)
Focus sur les Prévisions de Précipitations : les utiliser au mieux pour émettre de meilleures prévisions
hydrologiques
11
Plan de la présentationPlan de la présentation
I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information
quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6 / 12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
1. Présentation des prévisions disponibles
2. Évaluation
3. Correction statistique
PLAN
12
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalièresPrévisions de précipitations journalières disponibles● 1) Prévisions d’ensemble EPS à 24h
51 « traces »
Δt = 6h, agrégées ici à 24h,
produites 1 fois par jour 0 hTU et reçues à 6 hTU,
échéance = 10 jours, limitée ici à 3 jours,
grille de résolution 0.70°(2000-2006) puis 0.45° (2006-2009)
13
Prévisions de précipitations journalières disponibles● 2) Prévisions / Adaptation par analogie ANA24
30 « analogues »
« temps réel » au LTHE, à partir des sorties du modèle GFS (NOAA)
Δt = 24h,
produites 1 fois par jour (06 hTU),
échéance = 7 jours
échelle : BV
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
P20 P60 P90
Loire Supérieure, 20 oct. 2009
N0 N1 N2
14
Évaluation des prévisions de précipitations journalières
● Données opérationnelles : 6 bassins, ~ 40 pluviomètres, 2005-2008
● Pour la mise en vigilance : détermination du quantile optimal à surveiller
scores issus du tableau de contingence Jolliffe and Stephenson, 2003
TSS = bonnes alertes + bonnes « non alertes »
parfait = 100%
pluie / non pluie :
utilisation du quantile Q60 pour ANA24 et Q20 EPS24
perf. similaires ~55%
forts cumuls (e.g. 1/4 pluie décennale) :
utilisation du quantile Q90 pour ANA24 et EPS24
ANA24(~80%) meilleures que EPS24 (~20%)
perte de performance avec l’échéance
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
15
Évaluation des prévisions de précipitations journalières
● Pour la prévision hydrologique = évaluation des distributionscompétence du CRPS : Stanski et al,
1989
amélioration du CRPS / référence (climatologie)
décomposition Finesse / Justesse Bontron, 2004
ANA24 (~40%) meilleures que EPS24 (~30%)
EPS24 : peu justes, très fines sous-dispersives ANA24 : moins fines que EPS24 mais plus justes
---- ++++ ---- ++++Finesse Justesse
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
16
Évaluation des prévisions de précipitations journalières
● Fiabilité (reliability) des distributions ANA24 et EPS24
distribution F décomposée en F(0) et F+ (pour P > 0)
F(0) sous-estimée.
F+ surestimée, d’autant plus marquée que F(0) → 1 (« sec »)
nécessité de corriger statistiquement
F1
0Pluie
F(0)
F+
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
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Correction des prévisions de précipitations journalières
● Besoin d’archives de prévisions longues et homogènes
Disponible uniquement pour ANA24
● Sources de biais des prévisions ANA24
biais interne : hétérogénéité des archives météo et pluvio
longueur temporelle
résolution spatiale
biais externe : erreur de prévisions du modèle météo « source » mais archive de prévisions indisponible
correction du biais interne uniquement
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
18
Correction des prévisions de précipitations journalières
● Données
6 + 7 bassins
période : 1953 - 2001
● Diagnostic
F(0) fiable
F+ globalement fiable
F+ sous-estimée ou surestimée selon F(0) (probabilité de pluie nulle)
● Méthode de correction des distributions
anamorphose par transformation des quantiles de F+ selon F(0)
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
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Correction des prévisions de précipitations journalières
● Impact de la correction
jour prévu « sec » i.e. F(0) → 1
jour prévu « humide » i.e. F(0) → 0
gain en finesse ~10%
F1
0
Pluie
avant correction
après correction
F1
0
Pluie
avant
après
Prévisions de précip. journalièresPrévisions de précip. journalières
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I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6/12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
1. Générateur stochastique de scénarios horaires de précipitations
2. Gestion du cycle de fonctionnement opérationnel
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Désagrégation temporelleDésagrégation temporelleGénérateur stochastique de scénarios horaires de précip.● Adaptation spatiale : EPS24 = Thiessen,
ANA24 déjà réalisée lors de l’adaptation statistique
Adaptation temporelle
du pas de temps météo (24h) au pas de temps hydro (1h)
● Paramètres
NA nombre d’averses par épisode
DA durée de l’averse
ITEA durée de la période sèche
entre averses
HPA volume de l’averse
HPMX maximum de pluie horaire
HEMA position de ce maximum
22
Générateur stochastique de scénarios horaires de précip.
● Conditionnement par les prévisions de précipitations
%
60%
2 0 4 54 03 53 02 5 5 0 5 51 5
2 0 4 54 03 53 02 5 5 0 5 51 5
100%
0%m m
m m
Total = 100%
Nombre total de scénarios
Souhaitésex. 500~1000
X
2 0 4 54 03 53 02 5 5 0 5 51 5
210
181
132120120
106
70 50
11
m m
N
Nombre de scénarios à retenir pour chaque classe
Cumul sur 24h à partir de 6h TU
Désagrégation temporelleDésagrégation temporelle
23
Générateur stochastique de scénarios horaires de précip.
● Conditionnement par les prévisions de précipitations
6hTU 6hTU
42mm en 24ht
6hTU 6hTU
Génération de scénarios marginaux
Censure: Retenir ce scénario généré pour la classe [40-45]
sauf si elle en contient déjà
120
2 0 4 54 03 53 02 5 5 0 5 51 5
210
181
132120120
106
70 50
11
m m
N
Rajout/rejetdu scénario
Désagrégation temporelleDésagrégation temporelle
24
temps [hTU]6 3
054
18
42
Jour J Jour J+1 Jour J+2
prévision pour J prévision pour J+1
12
Or entre 6 et 12 hTU Pobs = 48.4mm
prévision pour J conditionnée par Pobs
Pluie observée
échéance
A 6 hTU
Nouvelles prévisions disponibles
18
Générateur + Cycle de fonctionnement● Rafraîchissement journalier (bi-journalier) des Prévisions météo (precip)
● Mise à jour horaire des distributions avec les précipitations observées
Désagrégation temporelleDésagrégation temporelle
25
temps [hTU]6 3
054
18
42
Jour J Jour J+1 Jour J+2
prévision pour J prévision pour J+1 prévision pour J+(J+1)
Or depuis 6 hTU Pobs = 54.1 mm prévision pour J +(J+1)
conditionnée par Pobs
Pluie observée
échéance
18 hTU combinaison des 2 distributions
Désagrégation temporelleDésagrégation temporelle
26
temps [hTU]6 3
054
18
42
Jour J Jour J+1 Jour J+2
prévision pour J prévision pour J+1
Jour J Jour J+16 3
018
6 hTU : Nouvelles prévisions disponibles
échéance
Processus réinitialisé
Désagrégation temporelleDésagrégation temporelle
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I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6/12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
1. Exemples
2. Impact de la correction statistique des prévisions de précipitations
3. Prise en compte d’informations qualitatives complémentaires
28
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24hÉlaboration des prévisions hydrologiques● génération de scénarios horaires de précipitations conditionnés passé+
futur
introduits dans le modèle hydrologique TOPSIMPL
« traces hydrologiques », synthétisées par enveloppes quantiliques
29
Exemple : Gardon à Anduze - 6 sept. 2005 - 6 hTU
Nelles prévisions : distributions pour J
EPS
ANALOG
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24h
06:00
30
Exemple : Gardon à Anduze - 6 sept. 2005 - 12 hTU
Pobs depuis 6hTU 48.4 mm
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24h
12:00
EPS
ANALOG
31
Exemple : Gardon à Anduze - 6 sept. 2005 - 18 hTU
EPS trop fines
ANALOG moins fines mais plus justes
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24h
EPS
ANALOG
18:00
Combine J et J+1 + Pobs depuis 6hTU : 54.1 mm
32
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24hRetour sur l’épisode du 6-8 sept. 2005
NîmesLe Lez à Montpellier
Gardon à Anduze
Pobs = 256 mm
33
Effet de la correction des prévisions de précipitations● Exemple : Gardon à Anduze - 21 nov. 2007 - 6 hTU
originale
corrigée
Effet de la correction des prévisions de précip. sur les prévisions hydro.
dépend de son amplitude
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24h
06:00
Effet peu marqué en moyenne
34
Intérêt / nécessité ? d’une information complémentaire
sur la répartition infra-journalière des cumuls de précipitations
Prise en compte d’informations qualitatives complémentaires● Exemple 1 : Gardon à Anduze - 6 sept. 2005 - 18 hTU
● Exemple 2 : Ardèche à Vogüé - 16 nov. 2006 - 6 hTU
sans avec
Le front froid devrait franchir les versants cévenols demain en début de matinée et
entraîner un arrêt des pluies entre 2 et
5hTU sur ces versants…
+
+
sans avec
... début des pluies
dans environ 12 heures...
Prévisions hydro. avec info à 24hPrévisions hydro. avec info à 24h
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I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6/12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
1. Prévisions infra-journalières de précipitations
2. Prévisions hydrologiques à partir d’informations quantitatives infra-journalières
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Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hPrévisions infra-journalières de précipitations (existantes)● 1) Prévisions d’ensemble EPS
51 « traces »
Δt = 6h,
produites 2 fois par jour 00 et 12 hTU, intégrées à 6 et 18 hTU
échéance = 10 jours
grille de résolution 0.70°(2000-2006) puis 0.45° (2006-2009)
Δt=6h Δt=12h● 2) Prévisions par analogie
OPALE (Compagnie Nationale du Rhône) : rafraîchissement 4 fois par jour (0, 6, 12 et 18 hTU)
échéance de 96h
archive pluviométrique : à partir de pluviographesmais ~ 15 ans, jugée
insuffisante
développement de notre propre approche par analogie
37
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hPrévisions par analogie à 12h (à développer)● Archives disponibles
archives météorologiques
NCEP/NCAR : 2.5° 1948-2001 champs à 0 et 12 hTU (LTHE)
ERA-40 : 1.125° 1958-2001 champs à 0, 6, 12 et 18 hTU
archive pluviométrique
SAFRAN/France : 8x8 km² 1958-2006 pas de temps horaire
● Évaluation de l’archive pluviométrique pour Δt < 24h
Gardon à Anduze et Ardèche à Vogüé
période : automnes 2000-2005
cohérence des précip. / réf. coeff. corrélation R
R² 6h 12h 24h
Sans seuil 0.64 0.77 0.96
P>0 0.59 0.75 0.95
P>P90 0.42 0.58 0.85
à 12h
acceptable...
38
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hPrévisions par analogie à 12h● Optimisation de la méthode à 12h
15 bassins (Cévennes-Vivarais, Loire Supérieure, Côte d’Azur)
distinction des cumuls 06 – 18h et 18 – 06h calibration : 1958 - 1996 et validation : 1997 - 2001
1ère analogie sur champs géopotentiels : critère Teweless-Wobus 2ème analogie sur humidité : critère RMSE critère d’optimisation : CRPS
Fenêtre spatiale du niveau 1 Fenêtres spatiales du niveau 2
39
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hPrévisions par analogie à 12h● Optimisation de la méthode des analogues à 12h
colonne1000
925
850
700
500
18
Pluie
6
3018
1er niveau d’analogie : Z
N1 = 25
CRPS calage : 38.4%
validation : 40.0%
18
Pluie
6
3018
P06-18
P18-06
2nd niveau d’analogie : pt grille 32 ~Nîmes
P06-18
P18-06
colonne1000
925
850
700
500
PWA
RH
N1 = 75 N2 = 30
CRPS calage : 43.2%
validation : 45.3%
40
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hEvaluation des prévisions de précipitations en 12h● Évaluation des prévisions de précipitations en 12 h
EPS12 : échantillon « prévision réelle » 2005-2008
CRPS ~33%
finesse de 85% à 60% selon l’échéance
justesse négative !
ANA12 : échantillon « prévision parfaite » 1958-2001
!! utilisation des réanalyses NCEP/NCAR au lieu des sorties GFS i.e. ne prend pas en compte l’erreur de prévision des champs météo
CRPS ~38% (1 niveau) ~43% (1 niveau)
finesse ~39% (1 niveau) ~44% (1 niveau)
justesse ~39% (1 niveau) ~44% (1 niveau)
41
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12hPrévisions hydrologiques avec info. quantitatives à 6 / 12h
● Première méthode : utiliser directement les traces EPS à 6 h
Désagrégation légère 6 h 1 h (intensité moyenne)
Exemple 1 : Ardèche à Vogüé - 16 nov. 2006 - 18 hTU
Bonne chronologie mais justesse insuffisante
Pobs
18:00
42
Prévisions hydrologiques avec info. quantitatives à 6 / 12h
● Première méthode : utiliser directement les traces EPS à 6 h
Désagrégation légère 6 h 1 h (intensité moyenne)
Exemple 1 : Ardèche à Vogüé - 16 nov. 2006 - 18 hTU
Exemple 2 : Gardon à Anduze - 6 sept. 2005 - 18 hTU
Qualité des prévisions de débits : dépend aussi de la chronologie proposée par les EPS
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12h
Pobs
18:00
43
Prévisions hydrologiques avec info. quantitatives à 6 / 12h● Seconde méthode :
utilise les distributions prévues par EPS12 et ANA12
mais Δt = 12h, trop grossier pour le modèle hydro.
Désagrégation lourde via le générateur stochastique :
- génération des N scénarios sur le 1er pas de 12 h
- puis génération supplémentaire sur le 2nd pas de 12 h après tirage du n° du scénario de la première
partie
- et contrôle de la distribution combinée à 24 h
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12h
44
Bonne discrimination temporelle
des périodes « sèches » et « humides »
Mais toujours manque de justesse des prévisions EPS
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12h
Prévisions hydrologiques avec info. quantitatives à 6 / 12h● Seconde méthode : EPS12
Exemple : Ardèche à Vogüé - 17 nov. 2006 - 6 hTU
06:00
45
Distributions sur l’échéance complète
discrimination périodes « sèches » et « humides » moins performante que EPS12
ANA12 : sur-dispersive, effet conjoint de la méthode et de l’archive pluviométrique ?
ANALOG à 24h
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12h
Prévisions hydrologiques avec info. quantitatives à 6 / 12h● Seconde méthode : ANA12
Exemple : Ardèche à Vogüé - 17 nov. 2006 - 6 hTU
06:00
46
Résumé
● Première méthode : utiliser directement les traces EPS à 6 h
EPS : bonne chronologie des « traces »
manque de justesse sous-dispersive
● Seconde méthode : utilise les distributions prévues par EPS12 et ANA12
+ générateur horaire
EPS12 : bonne discrimination des périodes « sèches » et « humides »
manque de justesse
ANA12 : discrimination moins performante que EPS12
prévisions sur-dispersives : méthode + SAFRAN à 12h ? retour aux prévisions ANALOG à 24 h ?
Prévisions quantitatives à 6/12hPrévisions quantitatives à 6/12h
47
I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6/12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
1. Principe
2. Prévisions hydrologiques
48
Principe de l’approche mixte
● Approche mixte : volume par ANA24 et chronologie par EPS
Information quantitative :
ANA24 Δt = 24 h
rafraîchissement journalier à 6 hTU
Information complémentaire qualitative :
EPS Δt = 6 h
rafraîchissement 2 fois par jour, à 6 et 18 hTU
Désagrégation en 2 temps :
24 6 h : tirage du volume à désagréger dans la
distribution ANA24
+ tirage de la « trace » EPS utilisée comme indicatrice
6 1 h : désagrégation légère (intensité moyenne)
Approche mixteApproche mixte
49
ANA24 + info début pluie
ANA24 seule
ANA24 + EPS à 6h
Approche mixteApproche mixtePrévisions hydrologiques● Anticipation de la réaction du bassin
Exemple : Ardèche à Vogüé - 16 nov. 2006 - 6 hTU
06:00
50
ANA24 + EPS à 6h
ANA24 seule
Approche mixteApproche mixtePrévisions hydrologiques● Estimation du pic de crue
Exemple 1 : Ardèche à Vogüé - 16 nov. 2006 - 18 hTU
18:00
51
ANA24 + EPS à 6h
ANA24 seule
Approche mixteApproche mixtePrévisions hydrologiques● Estimation du pic de crue
Exemple 2 : Gardon à Anduze - 22 nov. 2007 - 6 hTU
06:00
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Limites de l’approche mixte Rafraîchissement de l’info. quantitative 1 fois par jour
Conditionnée par la qualité des prévisions ANALOG
Conditionnée par la qualité des chronologies des « traces » EPS
Précip. obs. sur le premier pas de temps EPS parfois incompatibles avec les chronologies
proposées
Approche mixteApproche mixte
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Plan de la présentationPlan de la présentation
I. Prévisions de Précipitations Journalières
II. Désagrégation Temporelle
III. Prévisions Hydrologiques avec information quantitative à 24h
IV. Prévisions quantitatives à 6/12h
V. Prévisions Hydrologiques selon une approche mixte
VI. Conclusions et Perspectives
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ConclusionsConclusionsChaîne de prévision hydrologique :
approche modulaire souple : faisabilité O.K.!
● Prévisions de précipitations disponibles
EPS24 : sous-dispersive
ANA24 : moins fine mais plus juste
correction stat. nécessaire : pas déterminante en débits
● Désagrégation au pas de temps hydrologique horaire
générateur stochastique, si nécesssaire
– adapté au cycle de fonctionnement : rafraîchissement journalier et mise à jour
horaire (Pobs)
– conditionnements par le passé (Pobs) et par le futur (prévisions
météo)
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ConclusionsConclusionsChaîne de prévision hydrologique
● Prévisions de débits
reflète les perf. des prévisions de précip. : finesse, justesse
influence de la correction stat. : peu marquée prise en compte d’info. qualitative supplémentaire :
améliore les prévisions !
apport nécessaire d’information complémentaire sur la répartition infra-journalière (temporelle)
des cumuls prévus de précipitations
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ConclusionsConclusionsPrévisions quantitatives infra-journalières
● Sources de Prévisions de précipitations à 12h
EPS12 : manque de justesse ANA12 : développement de la méthode des analogues
pour des prévisions bi-quotidiennes
utilisation de SAFRAN/France comme archive pluvio,mais limitée à 12h
● Prévisions Hydrologiques
trace EPS à 6h : bonne chronologie, déficit en volume
EPS12 : bonne discrimination « sec » vs. « humide », déficit en volume
ANA12 : discrimination peu performante
Bilan : petit gain par second rafraîchissement à 18 hTU
mais performance insuffisante
d’où …
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ConclusionsConclusions
Notre meilleur choix (à ce jour) : Approche Mixte
● Prévisions de précipitations
ANALOG à 24h : pour cumuls journaliers prévus
+ EPS à 6h : pour chronologies prévues des précipitations (1 par trace)
● Impacts sur le cycle de fonctionnement
rafraîchissement de l’info quantitative : 1 fois par jour
mais requiert double connexion à 2 modèles météo
1: pour le volume en 24h
2: pour chrono. en 6h
● Impacts sur la performance des prévisions hydrologiques
meilleure anticipation de la réaction du bassin
meilleure estimation du pic de crue
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PerspectivesPerspectives
L. Bonnifait
F. Gottardi, 2009
Prévisions hydrologiques
outils « simples »
contrôle par l’hydrologue
personnalisable
Vers une couverture spatiale continue ? O.K. sur le tiers Sud-Est :
archive continue de précip. à 24h : Gottardi
possible découpage hydrologique
+ modélisation hydro. semi-distribuée associée
SPC Alpes Nord
500 km²
50 km²
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PerspectivesPerspectives
Prévisions hydrologiques
outils « simples »
contrôle par l’hydrologue
personnalisable
Prise en compte de l’incertitude de modélisation
approche multi-modèles : TOPSIMPL + GR3P, MORDOR, ...
plusieurs jeux de paramètres équifinaux (GLUE, ...)
SPC Alpes Nord
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L’EPISODE HYDROLOGIQUE DU 18 au 20 OCTOBRE 2006 DANS LA VALLEE OBSCURE (GARD)
Claude MARTIN, Jean-François DIDON-LESCOT, Joël JOLIVET, Jean-Marc DOMERGUE et Dominique RAY
MERCI DE VOTRE
ATTENTION !