Lettre pigb-pmrc France n°16 - Changement global
Une méthode alternative en
modélisation hydro-météorologique :
l'approche par analogues
La modélisation météorologique, qui a pour objectif
premier la prévision du temps futur, a des besoins
multiples et variés : d'abord par l'échéance souhaitée
qui va de quelques minutes jusqu'à quelques jours,
voire plus pour la prévision saisonnière ; ensuite par
les variables à prédire, (température, durée d'insola-
tion, vent, etc...). Parmi celles-ci la précipitation est
probablement la variable la plus délicate à prévoir.
L'approche par analogue est une voie particulière-
ment prometteuse.
Le défi de la prévision quantitative des pluies
L'actualité récente nous rappelle régulièrement que la pré-
vision quantitative des pluies reste un défi, notamment
pour la prévision hydrologique des bassins versants de taille
moyenne (de 200 à 2000 km
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), en zone de piedmont ou
de moyenne montagne par exemple. Sur ces bassins,
l'échéance de prévision à considérer dépend des objectifs
pratiques que l'on se fixe et des actions que l'on compte
mener : si des mesures conservatoires (fermeture de route,
manoeuvre d'ouvrages) peuvent être accomplies en peu de
temps par des services spécialisés (1 à 3 heures), d'autres
nécessitent beaucoup plus de temps (évacuation, mise en
sécurité de personnes et de biens, mais aussi vidanges pré-
ventives d'ouvrages hydrauliques, etc....). Notamment,
l'efficacité de ces actions dépendra d'une bonne anticipa-
tion dans la mise en vigilance appropriée des services
d'intervention : celle-ci se fera de préférence un ou deux
jours avant, voire plus... D'où des besoins multiples en pré-
vision des pluies futures : essentiellement quantitatifs pour
les échéances proches et progressivement plus qualitatifs
pour les échéances plus lointaines (mise en vigilance,
actions préparatoires et préventives).
L'approche déterministique
Aujourd'hui, la prévision s'appuie essentiellement sur des
approches déterministes : celles-ci cherchent à modéliser
à la fois
·
les processus dynamiques de l'atmosphère (sa circu-
lation à grande échelle),
·
la physique des phénomènes associés, comme les
précipitations, qui mettent en jeu des échelles beau-
coup plus petites, notamment en zones de montagne.
Or ces différentes composantes ne bénéficient pas du même
degré de connaissances et de précision. On peut considérer
que l'échéance de 24 ou 36 heures représente aujourd'hui la
An alternative method in
hydrometeorological modelling :
the analogue-based approach
The requirements of meteorological modelling in weather
forecasting are manifold: first in the lead-times required
(from a few minutes to several days, and even more for
seasonal forecasts); next, by the different variables to be
predicted (temperature, cloudiness, wind, etc...). Among
these, precipitation is probably the most tricky to forecast.
An adaptation technique based on an analogueue
approach seems rather promising to tackle this challenge.
The challenge of Quantitative Precipitation
Forecasts
Recent events remind us regularly that Quantitative
Precipitation Forecasting remains a challenge, particularly for
the hydrological forecasting of medium-sized catchments (~
200 to 2000 km
2
), located in mountainous regions or at
their foothills.
On such catchments, the required lead-times depend on the
practical objectives to be reached and on the desired actions: if
protective measures (road closing, operation of hydraulic
works...) can be performed rapidly by experienced staff (~1 to
3 hours), others may be much more time consuming (evacua-
tion of populations, preventive dam emptying for flood peak
attenuation ...). The efficiency of these measures will depend
strongly on appropriate anticipation in alerting the safety ser-
vices: this should be done at least one or two days in advance.
This implies different levels in anticipating future rainfalls: they
should be very quantitative at short term, while becoming pro-
gressively more qualitative for extended lead-times (in order to
trigger early warning and to launch preparatory actions).
The usual deterministic approach
Currently, meteorological forecasts rely essentially on deter-
ministic approaches: they attempt to model the atmosphere
through different sets of equations that are solved numeri-
cally. These involve both :
·
dynamical processes of the atmosphere (large scale cir-
culation of the atmospheric fluid),
·
the physics of associated processes like precipitation,
which work at much smaller scales, especially in moun-
tain zones.
Furthermore, these different components do not enjoy the
same level of knowledge and of accuracy in their description.
Thus a 24 or 36 hour lead-time is the longest that can be
considered for a direct, quantitative use of operational model
outputs in precipitation forecasts. These forecasts have a
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