Traitement de la donnée radar et modélisation hydrologique

en moyenne et haute montagnes

Lætitia Moulin *, Olivier Laurantin **, Nicolas Gaussiat **,

Pierre Tabary **, Pierre Bernard *, Rémy Garçon *

* EDF DTG ** Météo France DSO

Forum des utilisateurs de radars hydrométéorologiqu es Toulouse - 27 mars 2014

Radar et hydrologie de montagne

� L’environnement montagneux est une gêne pour la mes ure radar

���� Usages qualitatifs privilégiés par rapport aux usages quantitatifs

� La calibration de la mesure radar est, elle aussi, plus problématique

(peu de pluviomètres à partir de 2000m)

���� Illustration

Le bassin du Gave d’Estaubé

Des conditions extrêmes pour le radar…

Position du bassin par rapport aux radars voisins

Radar de Momuy Radar de

Toulouse

Le bassin du Gave d’Estaubé

Vue du bassin, à l’amont de la retenue hydroélectri que et de la station hydrométrique

Contrastes pluviométriques dans le Gave de Pau Supérieur

Normales annuelles de précipitation SPAZM (Gottardi, 2009)

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500

Altitude (m)

No

rma

le d

es

Pré

cip

ita

tio

ns

(mm

)

Gèdre

Calibration pluviométrique difficile, mais…

Sur un petit bassin versant de montagne…

• Moindre part de l’évapotranspiration

• Concentration plus rapide de l’écoulement

� En cas de pluie abondante, meilleure correspondance entre volumes précipités et écoulés

La mesure des débits ne peut-elle pas être exploité e pour contrôler l’estimation des pluies ?

Des difficultés quand même : l’écoulement est en pa rtie retardé, la fonte de la neige influence les débits une bonne partie d e l’année

� Besoin de s’appuyer sur un modèle hydrologique (mais l’inversion d’un tel modèle n’est pas un problème résolu aujourd’hui)

Le modèle hydrologique MORDOR

Modèle global à réservoirs utilisé quotidiennement à EDF pour des prévisions sur des bassins couvrant la moitié de la superficie française

Constitution de la lame d’eau précipitée(à partir de données pluviométriques temps réel)

Explication de la pondération : calage sur un volume annuel supérieur à 1900mm couvrant les écoulements annuels et l’évapotranspiration estimée

0.66 * Gavarnie

0.38 * Gèdre

0.38 * Piau-Engaly

Calage des paramètres du modèle sur une période de 13 ansPas de temps horaire, 1 er octobre 1998 - 30 septembre 2011

Vérification de la reproduction du régime saisonnier :

Vérification de la répartition statistique des débi ts :

Tout est-il parfait pour autant ?

Crue du 5 août 2007 : un grand besoin du radar !

Hydrogrammes observé et simulé de la crue

Période de test 2011 - 2013

Examen de 3 fortes crues pluviales pour lesquelles on exploitera aussi les données radar :

� 3 novembre 2011

� 19 octobre 2012

� 18 juin 2013

� Confrontation des hydrogrammes observés et simulés à partir de la lame d’eau telle qu’utilisée en calage

Crue du 3 nov. 2011

Précipitation cumulée 328 mm

Crue du 19 oct. 2012

Précipitation cumulée 470 mm

Crue du 18 juin 2013

Luz St-Sauveur, le 19 juin

Précipitation cumulée 231 mm

Période de test 2011- 2013 - suite

Conclusion : lame d’eau sol utilisable (en acceptant les incertitudes)

en cas d’épisode généralisé

Lames d’eau alternatives ?

� Radar (Panthère)

� Antilope

� Krigeage de pluviomètres utilisé pour la calibratio n « Antilope »

Hydrogrammes simulés avec lames d’eau brutes

� Nécessité de calibrer les différentes lames d’eau

pour en garantir la cohérence hydrologique

Même dans ces conditions « extrêmes », ANTILOPE apporte une information hydrologiquement intéressan te

Crue d’octobre 2012 : bilan en volume

Volumes précipités et écoulés (mm) du 17 au 25 octo bre 2012

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

PS_DTG Lame écoulée Radar Antilope Antilope_J+1 Pluvios P luvios_J+1

Hydrogrammes simulés avec lames d’eau recalées

Une calibration globale (statique) ne suffit pas po ur Panthère mais améliore grandement la pertinence d’Antilope

Facteurs de calibration ajustés sur l’ensemble des 3 épisodes

Panthère 2,22

Antilope J 1,32 Antilope J+1 1,26

Krigeage J 1,78 Krigeage J+1 1,50

Crue du 5 août 2007 avec la lame d’eau Panthère corrigée (coefficient 2,22)

Conclusions

(Même s’il est difficile de juger à partir d’un bassin et de 4 épisodes…)

� L’hydrologie peut apporter des services aux données radar (juste retour des choses!)

� Une calibration exploitant les mesures de débit est envisageable

� Attention, il ne s’agit pas d’une calibration dynam ique en temps réel !

Références, remerciements

� Florent LOBLIGEOIS (IRSTEA-Antony) pour sa thèse (mars 2014) faisant référence sur les possibilités actuelles d’utiliser des données radar

dans les modèles hydrologiques

� Nicolas LEMOINE (UPMC) pour son projet de fusion de données hydro-climatologiques sur bassins d’altitude

� Federico GARAVAGLIA (EDF-DTG) pour son aide dans le calage du modèle MORDOR

Photo Jean Flaven