Régionalisation des précipitations sur les massifs montagneux français à l’aide de régressions locales et par types de temps

Regionalization of precipitations on the French mountains using local regressions and weather types

¹ EDF-DTG, 21, avenue de l’Europe, 38000 Grenoble
² INPG/LTHE, 1025, rue de la piscine, Domaine Universitaire, 38400 St Martin d’Hères

^* frederic.gottardi@edf.fr
^** charles.obled@hmg.inpg.fr

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. Une thèse menée actuellement au sein de l’équipe hydrologie de EDF-DTG (Direction Technique Générale) 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 ce modèle, une très vaste base de données a été constituée, regroupant des données françaises (EDF-DTG et Météo France) mais également suisses, italiennes et espagnoles. Cet outil repose sur un Modèle Numérique de Terrain de maille 1 km. Sur chaque pixel, l’effet orographique, considéré comme prépondérant dans l’explication des précipitations en montagne, est modélisé par une relation linéaire reliant les précipitations 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 conditionne la qualité des résultats. 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. L’utilisation de la validation croisée entre les stations et du bilan hydrologique intégré sur des bassins versants, a permis d’évaluer le niveau de restitution du modèle sur les Alpes, les Pyrénées et le Massif Central. On peut considérer les résultats comme 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.

Abstract

The estimation of snow storage and precipitation in mountainous watersheds is essential for managing hydroelectric reservoirs of EDF (Electricité De France). It still remains subject to considerable uncertainties. EDF-DTG (Direction Technique Générale) 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 network of EDF-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. To develop this model, a very large database was collected for the main mountainous areas, gathering precipitation data from France but also Switzerland, Italy and Spain. This tool makes use of a Digital Elevation Model with a mesh of 1×1 km. Since the orographic effect is dominant in the explanation of precipitations in mountain, a linear relation is considered for each pixel to connect precipitation to elevation. This procedure takes into account a specific distance between the target pixel and the measurement points located in its vicinity, whose mode of selection and weighting conditions the quality of the results. The use of a cross validation made it possible to evaluate the level of accuracy of the model for the Alps, the Pyrenees, and the Central mountains. One can regard the results as very encouraging taking into consideration those obtained by other methods, which is undoubtedly the fact of the local character of this mode of reconstitution.