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PREVISIONS HYDROLOGIQUES D’ENSEMBLE PREVISIONS HYDROLOGIQUES D’ENSEMBLE ADAPTEES AUX BASSINS A CRUES RAPIDES ADAPTEES AUX BASSINS A CRUES RAPIDES Élaboration de prévisions probabilistes de précipitations Élaboration de prévisions probabilistes de précipitations à 12 et 24 h. à 12 et 24 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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

1. Présentation des prévisions disponibles

2. Évaluation

3. Correction statistique

PLAN

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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...

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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

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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%

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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. Principe

2. Prévisions hydrologiques

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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

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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

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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

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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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55

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 !