Prévisions d’ensemble multi‐modèles météorologiques pour la prévision hydrologique

Prévisions d’ensemble multi‐modèles météorologiques pour la prévision hydrologique

Etudes hydrologiques basées sur les prévisions TIGGE

L’utilisation de la base TIGGE en météorologie est assez répandue. Selon Roulin (2007) l’utilisation des prévisions d’un seul centre contribue à la prise en compte d’une partie limitée de l’incertitude liée aux conditions initiales. Par contre, l’utilisation des prévisions provenant d’un multi‐modèle (météorologique) permet de mieux prendre en compte pas non seulement les incertitudes liées aux conditions initiales mais aussi – partiellement au moins – celles liées à la modélisation numérique et l’assimilation de données (Goswami et  al., 2007 ; Park et al., 2008 ; Bougeault et al., 2010 ; Hagedorn et al., 2012 ; Hamill et al., 2012). Par conséquent, les prévisions tirées d’un multi‐modèle contribuent à une meilleure représentation de la loi de probabilité prédictive (Hagedorn et al., 2005 ; Zhi  et  al., 2012). Dans la littérature, l’utilisation de la base de prévisions météorologiques d’ensemble TIGGE en hydrologie est récente et a concerné notamment quelques bassins versants et/ou périodes courtes d’évaluation.   ƒ L’étude de Pappenberger et al. (2008) est l’une des premières à examiner l’utilisation de la base TIGGE pour la prévision de crues. Les auteurs présentent un retour d’expérience concernant la crue d’octobre 2007 qui a touché les bassins versants de divers affluents du Danube en Roumanie. Les prévisions météorologiques de 7 centres météorologiques sont utilisées en entrée du modèle hydrologique LISFLOOD du système EFAS (Thielen et al., 2009). Les hypothèses principales de cette étude étaient l’équiprobabilité des membres et l’indépendance de la prévision à la taille de chaque ensemble. Par conséquent, le grand ensemble, avec au total 216 membres, est construit à partir de la combinaison directe des prévisions d’ensemble des centres individuels sous le principe de l’équiprobabilité de membres. De plus, les prévisions numériques du temps sont considérées comme la source principale d’incertitude des prévisions hydrologiques. Les prévisions de précipitation et de débit sont évaluées à partir de l’analyse des scores de Brier BS et de probabilité ordonnée RPS et à l’aide de scores graphiques. Cette étude a démontré que l’utilisation d’un grand ensemble améliore la fiabilité des prévisions hydrologiques par rapport à celle des prévisions tirées des centres individuels et apporte une valeur ajoutée aux systèmes opérationnels d’alerte aux crues.

Evaluation des prévisions d’ensemble

Évaluation des prévisions d’ensemble de pluies 

Illustration d’un événement particulier Avant de procéder à l’évaluation de la qualité des prévisions de précipitations sur l’ensemble de la période disponible (01/10/2006 à 30/09/2008), nous nous concentrerons d’abord sur un exemple particulier d’événement de pluies fortes, afin d’illustrer les prévisions tirées des différents centres météorologiques. Pour cela, nous avons choisi l’événement du 25 mai 2008. Cet événement a été caractérisé par de fortes précipitations dans le Sud‐Est de la France, qui sont arrivées en même temps que le pic de la fonte, avec 38,4 et 44,4 [mm] de pluies enregistrées respectivement sur les bassins versants de la Durance à Serre Ponçon (3580 km²) et de la Drôme à Saillant (1123 km²). La Figure 25 et la Figure 26 illustrent les prévisions de 4 membres de l’ensemble choisis aléatoirement dans chaque centre météorologique de la base TIGGE pour les horizons de prévision de 3 et 1 jours respectivement, et sur l’ensemble de la France. Sur les Figure 25 et Figure 26 nous remarquons que les 8 centres météorologiques ont eu au moins un membre qui a détecté l’arrivée d’un événement important sur la France et a bien localisé l’événement sur la région où l’événement s’est produit (Sud‐Est). De plus, nous remarquons que le plus lointain l’horizon de prévision, le moins bien capté est l’événement.   La Figure 27 présente la distribution (sous forme de boîtes à moustaches) des valeurs prévues par les membres de l’ensemble à 5 jours d’échéance sur le bassin versant de la Drôme à Saillant (1123 km²) et pour la période du 23 à 30 mai 2008. Chaque figure (1 à 8) correspond à chacun des centres météorologiques de la base TIGGE.