Répartition spatio-temporelle des précipitations (HU) : Différence entre versions

Version du 15 septembre 2021 à 17:59

Traduction anglaise : Rainfall spatial and temporal distribution

Dernière mise à jour : 15/09/2021

Mot en chantier

Évolution des intensités de pluie en fonction du temps et de la position.

Variabilité des intensités dans le temps et dans l'espace

Lors d'un événement pluvieux, l'évolution des intensités en fonction du temps n'est pas la même en tous les points d'un bassin versant donné. La variabilité de la pluie dans le temps et dans l'espace peut même être très grande. On commence à mieux l'appréhender seulement depuis le début du XXIème siècle avec le développement des radars météorologiques (voir la figure 1).

Figure 1 : Exemple d'images Panthere produites par Météo-France de l'évolution d'une succession de cellules convectives affectant le sud est de la France et en particulier la région de Marseille ; les images radar des intensités sont espacées de 30 minutes ; la répartition spatiale des intensités est très éloignée d'une décroissance régulière autour d'un épicentre unique ; Source : Seramm/Suez.

Prise en compte de la variabilité spatio-temporelle dans la modélisation de la pluie

La variabilité temporelle de la pluie en un point est prise assez facilement en compte en utilisant des hyétogrammes, que ce soit pour des pluies observées ou pour des pluies de projet.

Dès que la surface du bassin versant dépasse quelques centaines d'hectares, il devient nécessaire de tenir compte également de la variabilité spatiale de la pluie. Pour ceci, on construit des modèles permettant de représenter l'évolution des intensités en fonction du temps et de l'espace, c'est-à-dire de définir une fonction : i (x, y, t). C'est cette fonction que l'on appelle modèle de répartition spatio-temporelle de la pluie.

Cas des pluies observées

Pluies observées uniquement au sol

Dans le cas des pluies observées à partir d'un réseau de pluviomètres au sol, la question posée consiste à calculer l'intensité en tout point et à tout instant à partir des intensités mesurées sur les différents postes. Dans la plupart des cas ce problème est traité comme un simple problème d'interpolation spatiale, sans faire intervenir, du moins explicitement la physique du phénomène.

Le modèle le plus ancien est celui des polygones de Thyssen qui revient en fait à affecter à tout point du territoire et à tout instant l'intensité mesurée sur le poste pluviométrique le plus proche. Depuis de nombreuses méthodes d'interpolation (utilisant par exemple les fonctions splines) ou d'approximation ont été proposées. On en trouvera une synthèse critique par exemple dans Renard & Comby (2006) ; voir figure 2.

Figure 2 : Comparaison de différentes méthodes d'interpolation sur la répartition des cumuls de précipitation pou un événement pluvieux observés sur le réseau du Grand Lyon constitué d'une trentaine de postes ; Source : Renard & Comby (2006).

En pratique il semble que l'information contenue dans les mesures au sol soit insuffisante pour que l'on puisse considérer qu'une méthode d'interpolation est préférable à une autre. La logique consiste donc à choisir la solution la lus simple.

couplage de mesures au sol et de mesures radar

Depuis quelques dizaines d'année les mesures radar viennent compléter les mesures au sol. Ce couplage est très intéressant pour différentes raisons :

• la dimension des mailles du radar est généralement inférieure aux inter-distances entre les pluviomètres au sol ; le radar améliore donc sensiblement la sensibilité spatiale ;
• le radar "voit" (presque) tout le territoire et couvre donc des zones non équipées de pluviomètres ;
• le radar fournit une mesure ponctuelle dans le temps mais intégratrice dans l'espace alors que l pluviomètre fait une mesure locale, mais qui intègre sur le temps ; les deux dispositifs sont donc très complémentaires ;
• la relation entre réflectivité radar et intensité de pluie peut varier, le couplage avec des mesures au sol permet de réajuster en permanence cette relation.

Cas des pluies de projet

Certains de ces modèles sont très simples et supposent une diminution régulière des intensités autour d'un point où elle est maximum appelé épicentre, lequel peut d'ailleurs être mobile (voir Abattement spatial (HU)).

Bibliographie :

• Renard, F., Comby, J. (2006) : Évaluation de techniques d’interpolation spatiale de la pluie en milieu urbain pour une meilleure gestion d’événements extrêmes : le cas du Grand Lyon ; LA HOUILLE BLANCHE/N° 6-2006.