Précipitations
Fondamental :
Quels sont les différents types de précipitations et le processus de genèse des pluies ? La vidéo suivante répond à ces deux questions :
La pluie est exprimée en millimètres ou en litres par m² comme le résume la vidéo suivante :
Remarque :
La pluie est une des variables climatiques la plus variable dans l'espace, ce qui rend complexe l'estimation de la pluie moyenne sur le bassin versant. Or cette pluie moyenne, également appelée pluie de bassin versant, est cruciale pour comprendre et prédire le comportement hydrologique d'un bassin versant lors d'un événement de pluie.
La vidéo suivante illustre la variabilité spatiale de la pluie en fonction des types d'événements de pluie :
convectif
orographique
frontal
La vidéo suivante illustre la variabilité des pluies à différentes échelles :
planétaire
nationale
départementale
Complément :
Historiquement, les précipitations sont mesurées ponctuellement par des pluviomètres totalisateurs (sur une heure ou une journée) comme détaillé dans la vidéo suivante :
Pour accéder à la variabilité intra-événement de pluie, le pluviographe reste indispensable. Son fonctionnement est détaillé dans la vidéo suivante :
Fondamental :
L'utilisation de données ponctuelles de pluie (obtenues avec des pluviomètres ou des pluviographes) suppose une règle de pondération des différents pluviomètres pour obtenir la pluie de bassin. La vidéo suivante résume les méthodes les plus courantes mais pas forcément les plus pertinentes :
La mise en œuvre de l'interpolation spatiale de Thiessen, uniquement fonction de la position des différentes stations de mesures (pluviomètres ou pluviographes) est détaillée dans la vidéo suivante :
Simulation :
A l'aide du tutoriel ci-dessous et du jeux de données zippées sur Moodle, mettez la méthode de Thiessen en pratique sur le bassin du Giessen
Conseil :
L'utilisation de la méthode de Thiessen n'est pas pertinente sur des bassins versants sur lesquels un gradient de pluie est observé selon l'altitude. La vidéo suivante illustre une approche alternative par bandes d'altitude :
Simulation :
Activité optionnelle : calculez et comparez la pluie de bassin sur le bassin versant du Giessen (Alsace, France) interpolée à partir de 3 postes de pluie (de 1970 à 2000) selon une moyenne arithmétique, la méthode de Thiessen (testée ci-dessus) et selon un découpage en tranche d'altitude en utilisant la courbe hypsométrique déterminée précédemment.
Complément :
Notion optionnelle : Les radars météorologiques permettent de disposer d'une information spatialisée, associée à une description temporelle des intensités de pluie durant un événement pluvieux. La vidéo suivante présente le fonctionnement de ce type d'appareil :
Notion optionnelle : Les images radar produites nécessitent toutefois un calage avec des données au sol (pluviomètres et/ou pluviographes) pour pouvoir accéder aux intensités de pluie et ainsi calculer la pluie de bassin. La vidéo suivante illustre le type d'images fournies :
Notion optionnelle : Depuis le premier satellite météorologique lancé en 1960, le nombre de variables climatiques mesurées (pluies, humidités du l'air et du sol, température ...), la précision spatiale et la fréquence temporelle d'acquisition des données ne cessent de progresser, permettant d'acquérir des données précieuses pour les gestionnaires de grands bassins versants. La vidéo suivante illustre ce type de données :
Remarque :
Notion optionnelle : Les services météorologiques nationaux produisent classiquement des données distribuées à partir de méthodes d'interpolation complexes (comme la méthode statistique du krigeage) permettant d'intégrer des facteurs comme l'altitude ou l'orientation des versants.
En France, MétéoFrance utilise la méthode SAFRAN pour produire une donnée distribuée des précipitations : cliquez pour obtenir une description de cette méthode.
Complément :
Information optionnelle : Il est également utile pour un gestionnaire d'avoir accès à des données traitées permettant par exemple de connaître des précipitations sur une durée donnée et pour une période de retour données : par exemple, une pluie décennale sur 30 minutes, c'est-à-dire une averse de 30 minutes avec une quantité d'eau ayant 1 risque sur 10 d'être observée chaque année.
Ce type de données permet par exemple de dimensionner des bassins d'orage assurant une protection des infrastructures et des personnes pour la période de retour souhaitée.
En France, deux méthodes sont disponibles : SHYREG et SCHADEX respectivement développées par IRSTEA et EDF.
Ces approches font appel à des outils de prédiction que sont les générateurs de pluie et les modèles pluie-débit qui seront présentés dans la partie Prédiction.