Snow avalanche hazard assessment in the French Alps using a combination of dendrogeomorphic and statistical approaches

par Romain Schläppy

Thèse de doctorat en Géographie

Sous la direction de Vincent Jomelli et de Markus Stoffel.

Soutenue le 23-04-2014

à Paris 1 en cotutelle avec l'Université de Berne , dans le cadre de École doctorale de Géographie de Paris. Espace, sociétés, aménagement (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de géographie physique (Meudon, Hauts-de-Seine) (équipe de recherche) et de Laboratoire de géographie physique : Environnements Quaternaires et Actuels / LGP (laboratoire) .

Le président du jury était Frédéric Berger.

Le jury était composé de Vincent Jomelli, Markus Stoffel, Pierre Pech, Nicolas Eckert.

Les rapporteurs étaient Daniel Germain, Luuk Dorren.

  • Titre traduit

    Caractérisation de l'aléa avalancheux dans les Alpes françaises : combinaison d'approches dendrogéomorphologique et statistique


  • Résumé

    Les avalanches sont susceptibles d’affecter le réseau routier et les infrastructures bâties, mettant en péril la population. L’extension des avalanches est généralement évaluée à l’aide de modèles physiques et/ou statistiques. Ces modèles sont très performants pour simuler des événements relativement fréquents, cependant, les incertitudes augmentent dès lors que l’on considère des événements plus rares. Il est donc indispensable de valider les procédures de modélisation afin de confirmer les prédictions qui en découlent. Dans ce travail, la dendrogéomorphologie a été utilisée comme un outil de validation. Cette approche se fonde sur le fait que les arbres forment un cerne de croissance par année et que les individus affectés par des processus naturels enregistrent l’évidence d’une perturbation dans leurs cernes. Cette thèse a permis de proposer une nouvelle approche pour l’identification des événements avalancheux fondée sur l’expertise du dendrogéomorphologue et d’évaluer la qualité de l’approche dendrogéomorphologique. Il a également été possible de réaliser une validation croisée entre des avalanches extrêmes prédites par un modèle statistique-dynamique et des informations sur des périodes de retour d’avalanches similaires obtenues à l’aide de l’approche dendrogéomorphologique. Les résultats montrent une très bonne concordance pour des événements dont la période de retour est égale ou inférieure à 300 ans. Finalement, une analyse des relations statistiques avalanche-climat a montré que les arbres enregistrent préférentiellement les événements qui ont eu lieu durant des épisodes froids associés à des tempêtes hivernales accompagnées de fortes précipitations.


  • Résumé

    Snow avalanches are a significant natural hazard that impact roads, structures and threaten human lives in mountainous terrain. The extent of avalanches is usually evaluated using topographic or statistic models. These models are well capable to simulate contemporary events, but uncertainties increase as soon as longer return periods are investigated. Thus, there is a real need for validation of modelling procedures to corroborate model predictions. In the present work, dendrogeomorphology has been used as a validation tool. This approach is based on the fact that trees affected by mass movements record the evidence of geomorphic disturbance in their growth-ring series and thereby provide a precise geochronological tool for the reconstruction of past mass movement activity. This PhD thesis presents a new tree-ring-based semi-quantitative approach for the identification of avalanche events based on the analytical skills of the dendrogeomorphic expert and proposes an evaluation of the completeness of tree-ring records. Furthermore, this work proposes the first cross-validation of high return period avalanches derived from a locally calibrated statistical-dynamical model and the long-term, higher-return period information gathered from tree-ring records. Comparison of relations between runout distances and return periods between both approaches shows very good agreement for events with return periods of < 300 yr. Finally, a statistical analysis of avalanche-climate relations suggests that tree rings preferentially record events that occurred during cold winter storms with heavy precipitation.


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