Estimation statistique et réanalyse des précipitations en montagne : utilisation d'ébauches par types de temps et assimilation de données d'enneigement, application aux grands massifs montagneux français

Statistical estimation and re-analysis of mountain precipitation, using guess fields related to weather types and assimilation of snow sampling data : application to the main French Mountain ranges

• Auteur / Autrice : Frédéric Gottardi
• Direction : Charles Obled, Emmanuel Paquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, univers et environnement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Montagnes -- France

Bilan hydrologique

Précipitations (météorologie) -- Mesure

Résumé

Les phénomènes météorologiques en montagne sont influencés par de nombreux facteurs tels que le relief ou l'altitude, et possèdent de ce fait une grande variabilité spatiale, qui rend l'hydrométéorologie des bassins versants de montagne particulièrement complexe. Au regard de cette hétérogénéité spatiale, les postes d'observations sont à ces altitudes trop peu nombreux. Les mesures sont de plus réalisées dans des conditions parfois difficiles (neige, vent) et sont donc souvent entachées d'importantes incertitudes. En conséquence, l'estimation des stocks de neige et des précipitations, primordiale pour les gestionnaires du parc hydroélectrique d'EDF (Électricité De France), reste encore aujourd'hui sujette à des incertitudes non négligeables. La thèse présentée ici, menée au sein de l'équipe hydrologie d'EDF-DTG a, parmi ses objectifs, le développement d'un outil d'interpolation des précipitations en zones de montagne. Ce dernier permettrait à terme de progresser vers une vision spatialisée et cartographiée de la pluie et de la neige mesurées sur les bassins versants faisant l'objet d'une prévision opérationnelle. Pour développer cette méthodologie, une très vaste base de données a été constituée, regroupant des données françaises (EDF et Météo France) mais également suisses, italiennes et espagnoles. Cet outil repose sur un Modèle Numérique de Terrain de maille 1km. Une classification en types de temps est introduite, afin de prendre en compte les variations du gradient orographique de précipitation en fonction du type de circulation atmosphérique considérée. Au sein de chaque type de temps et pour chaque pixel l'effet orographique, considéré comme prépondérant dans l'explication des précipitations en montagne, est modélisé par une relation linéaire reliant les précipitations du type de temps considéré à l'altitude. Cette relation s'appuie sur les points de mesure situés à proximité du pixel, dont le mode de sélection et de pondération a été optimisé. L'utilisation de la validation croisée entre les stations permet d'évaluer le niveau de restitution du modèle aux altitudes proches du réseau d'observation, quant à la qualité des lames d'eau en haute montagne, elle est par ailleurs évaluée à travers le bilan hydrologique intégré sur les bassins versants instrumentés d'une part, et à l'aide d'une confrontation avec les postes de mesure de l'équivalent en eau du manteau neigeux d'autre part. Développé sur les Alpes Françaises, les Pyrénées et le Massif Central, ce modèle présente des résultats très encourageants au regard de ceux obtenus par d'autres méthodes, ce qui est sans doute le fait du caractère résolument régional du mode de reconstitution des précipitations.

The estimation of snow storage and precipitation, essential for managing hydroelectric reservoirs of EDF, still remains subject to considerable uncertainties. EDF-DTG currently seeks to develop some tools for robust interpolations, able to provide a reliable estimate of precipitation and snow water equivalent at any point in mountainous areas. The developed tools are essentially based on the ground sensor network of DTG, which measures precipitations, snow depth and water equivalent over French mountains. In the long term, these tools should make it possible to progress towards a better spatial vision of the daily or “event” precipitation, as well as of the snow cover on the ground, based on measurements taken all over the basins requiring an operational hydrological forecast.