Estimation et prévision immédiate des précipitations sur un bassin urbain PDF Download
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Author: Ibrahim Seck
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Languages : fr
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Book Description
Dans le contexte de changement climatique, les évènements météorologiques extrêmes sont appelés à augmenter en termes de fréquence et d'intensité. Conséquemment, le développement de systèmes d'alerte des crues soudaines est primordial pour les agglomérations urbaines. Cette thèse se penche sur deux volets de tels systèmes, à savoir l'amélioration des estimations quantitatives et la prévision immédiate des précipitations (moins de 6 heures) sur le bassin urbain « Clermont Ferrand-Riom », un bassin classé comme étant un territoire à risque important d'inondation. Deux instruments sont utilisés : le pluviomètre (réseau pluviométrique de la métropole Clermont Auvergne, et réseau pluviométrique de Météo France), et le radar météorologique (« petit » radar en bande X du Laboratoire de Météorologie Physique, et le réseau de radar ARAMIS de Météo-France). Sur le premier volet, on a examiné la performance des méthodes géostatistiques pour l'amélioration des estimations quantitatives des précipitations à haute résolution spatiotemporelle (5 minutes et 100 m), particulièrement deux méthodes multivariables (le krigeage avec dérive externe et la fusion conditionnée) pour la fusion des données radar en bande X avec les données pluviométriques locaux, et ce par type de précipitations (stratiforme, convectif ou mixte). Pour ce faire, une analyse variographique a été réalisée pour la détermination des variogrammes climatologiques caractéristiques de chaque type de précipitations. Il est en est ressorti que les estimations quantitatives des précipitations issues des données pluviométriques peuvent être améliorées de façon significative en utilisant les données radar comme variable secondaire avec les méthodes géostatistiques d'interpolation spatiale, en particulier pour la restitution de la variabilité des champs de précipitations. Deux méthodes de fusion de données radar ont également été examinées pour l'amélioration des estimations quantitatives de précipitations sur le bassin clermontois avec le radar en bande X et le produit PANTHERE (mosaïque de lames d'eau sur tout le territoire français avec une résolution de 5 minutes et 1 km avec le réseau de radars ARAMIS, essentiellement en bande C et S). La première vise à corriger les effets de l'atténuation entachant les champs en bande X en utilisant les mesures de réflectivités en bande C et S du produit PANTHERE, moins affectés par l'atténuation. La deuxième consiste à l'application de la méthode de correction quantile-quantile sur les champs de précipitations du radar en bande X pour tirer profit de la précision des mesures du produit PANTHERE. Notre évaluation de la performance de ces deux méthodes montre leur efficacité en termes de minimisation des biais des mesures du radar en bande X par rapport aux mesures pluviométriques.Dans le second volet, nous nous sommes intéressés à la capacité de notre radar en bande X à fournir des prévisions immédiates des précipitations malgré sa portée de 20 km seulement, nous avons donc appliqué une méthode « orientée objet » sur deux évènements pluvieux à partir d'images de cet instrument. Cette méthode se base sur l'identification des cellules précipitantes, la reconstitution de leurs trajectoires au fil du temps, et enfin l'extrapolation de leurs caractéristiques (comme la surface, la vitesse, la direction, le taux de précipitations moyen...) pour avoir des prévisions. Les vérifications des prévisions immédiates réalisées grâce au deux études de cas considérés montrent que les prévisions sont globalement correctes pour les échéances inférieures à 30 minutes, elles commencent à se détériorer au-delà. Les recherches menées dans le cadre de cette thèse montrent tout le potentiel que possèdent les « petits » radars pour l'estimation et la prévision immédiate des précipitations, en particulier pour les bassins urbains.
Author: Ibrahim Seck
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Book Description
Dans le contexte de changement climatique, les évènements météorologiques extrêmes sont appelés à augmenter en termes de fréquence et d'intensité. Conséquemment, le développement de systèmes d'alerte des crues soudaines est primordial pour les agglomérations urbaines. Cette thèse se penche sur deux volets de tels systèmes, à savoir l'amélioration des estimations quantitatives et la prévision immédiate des précipitations (moins de 6 heures) sur le bassin urbain « Clermont Ferrand-Riom », un bassin classé comme étant un territoire à risque important d'inondation. Deux instruments sont utilisés : le pluviomètre (réseau pluviométrique de la métropole Clermont Auvergne, et réseau pluviométrique de Météo France), et le radar météorologique (« petit » radar en bande X du Laboratoire de Météorologie Physique, et le réseau de radar ARAMIS de Météo-France). Sur le premier volet, on a examiné la performance des méthodes géostatistiques pour l'amélioration des estimations quantitatives des précipitations à haute résolution spatiotemporelle (5 minutes et 100 m), particulièrement deux méthodes multivariables (le krigeage avec dérive externe et la fusion conditionnée) pour la fusion des données radar en bande X avec les données pluviométriques locaux, et ce par type de précipitations (stratiforme, convectif ou mixte). Pour ce faire, une analyse variographique a été réalisée pour la détermination des variogrammes climatologiques caractéristiques de chaque type de précipitations. Il est en est ressorti que les estimations quantitatives des précipitations issues des données pluviométriques peuvent être améliorées de façon significative en utilisant les données radar comme variable secondaire avec les méthodes géostatistiques d'interpolation spatiale, en particulier pour la restitution de la variabilité des champs de précipitations. Deux méthodes de fusion de données radar ont également été examinées pour l'amélioration des estimations quantitatives de précipitations sur le bassin clermontois avec le radar en bande X et le produit PANTHERE (mosaïque de lames d'eau sur tout le territoire français avec une résolution de 5 minutes et 1 km avec le réseau de radars ARAMIS, essentiellement en bande C et S). La première vise à corriger les effets de l'atténuation entachant les champs en bande X en utilisant les mesures de réflectivités en bande C et S du produit PANTHERE, moins affectés par l'atténuation. La deuxième consiste à l'application de la méthode de correction quantile-quantile sur les champs de précipitations du radar en bande X pour tirer profit de la précision des mesures du produit PANTHERE. Notre évaluation de la performance de ces deux méthodes montre leur efficacité en termes de minimisation des biais des mesures du radar en bande X par rapport aux mesures pluviométriques.Dans le second volet, nous nous sommes intéressés à la capacité de notre radar en bande X à fournir des prévisions immédiates des précipitations malgré sa portée de 20 km seulement, nous avons donc appliqué une méthode « orientée objet » sur deux évènements pluvieux à partir d'images de cet instrument. Cette méthode se base sur l'identification des cellules précipitantes, la reconstitution de leurs trajectoires au fil du temps, et enfin l'extrapolation de leurs caractéristiques (comme la surface, la vitesse, la direction, le taux de précipitations moyen...) pour avoir des prévisions. Les vérifications des prévisions immédiates réalisées grâce au deux études de cas considérés montrent que les prévisions sont globalement correctes pour les échéances inférieures à 30 minutes, elles commencent à se détériorer au-delà. Les recherches menées dans le cadre de cette thèse montrent tout le potentiel que possèdent les « petits » radars pour l'estimation et la prévision immédiate des précipitations, en particulier pour les bassins urbains.
Author: Luc Bourrel
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Languages : fr
Pages : 200
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Book Description
A TRAVERS L'EXEMPLE DU BASSIN SUPERIEUR DE LA GARONNE, ON DISCUTE LES CONDITIONS D'UTILISATION DU RADAR POUR LA MESURE DES PRECIPITATIONS EN VUE DE LA PREVISION DES CRUES DANS DES REGIONS COMPORTANT UN RELIEF IMPORTANT ET UNE SAISON FROIDE. ON EXPOSE LE PRINCIPE DE LA MESURE DES CHAMPS DE PRECIPITATION A L'AIDE DU RADAR ET ON MONTRE QUELS SONT LES FACTEURS INFLUENCANT LA QUALITE DE CES MESURES, NOTAMMENT CEUX RELATIFS AU RELIEF ET A LA CLIMATOLOGIE DES PRECIPITATIONS ET DE L'ISOTHERME 0C. LA PRINCIPALE DIFFICULTE TIENT A CE QU'AUX LATITUDES MOYENNES, LA COUCHE DE FUSION DES PRECIPITATIONS (I.E L'ISOTHERME 0C) EST SITUEE A UNE ALTITUDE FAIBLE DE SORTE QU'EXCEPTE PENDANT L'ETE, LE RADAR N'OBSERVE PAS UN MILIEU DIFFUSANT HOMOGENE: PLUIE OU NEIGE. CE PROBLEME EST AGGRAVE DANS LES REGIONS MONTAGNEUSES PAR SUITE DE L'OBLIGATION D'UTILISER, POUR LES BALAYAGES AZIMUTAUX DU FAISCEAU DU RADAR, DES ANGLES D'ELEVATION IMPORTANTS, POUR EVITER LES ECHOS DE SOL. NOTRE CONCLUSION EST QU'UNE SOLUTION ACCEPTABLE CONSISTE A UTILISER LA MESURE DE LA REFLECTIVITE RADAR A UNE SEULE LONGUEUR D'ONDE AVEC CORRECTION DES EFFETS DE LA VARIATION VERTICALE DU PROFIL DE REFLECTIVITE ET CORRECTION REGIONALISEE DES ESTIMATIONS DE PRECIPITATIONS A L'AIDE D'UN RESEAU DE PLUVIOGRAPHES. LES ERREURS SUR LES RESULTATS DEPENDENT PRINCIPALEMENT DE LA VARIABILITE DES PARAMETRES DE LA RELATION UTILISEE POUR CONVERTIR LA REFLECTIVITE EN INTENSITE DE PLUIE ET DES INCERTITUDES LIEES A LA CALIBRATION. POUR REDUIRE CES ERREURS, L'APPLICATION D'UNE METHODE A SEUIL EST PROPOSEE (METHODE DES AIRES FRACTIONNELLES)
Author: Rachel Datin
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Languages : fr
Pages : 369
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Book Description
CE TRAVAIL VISE A AMELIORER LA PREVISION DES CRUES SUBITES (EN PARTICULIER SUR L'ARDECHE) ET S'ARTICULE EN TROIS PARTIES. LA PREMIERE CONCERNE LA MISE EN UVRE D'UNE CHAINE OPERATIONNELLE DE PREVISION HYDROMETEOROLOGIQUE. LES PRINCIPALES ETAPES SONT ALORS DE CALCULER LES PLUIES MOYENNES SUR LES BASSINS ETUDIES, EN UTILISANT LES MESURES PLUVIOMETRIQUES AU SOL, ET PAR AILLEURS LES IMAGES RADAR, PUIS DE TESTER LE MODELE HYDROLOGIQUE CHOISI (TOPMODEL). NOUS AVONS ENSUITE QUANTIFIE LES CONSEQUENCES, SUR LA SIMULATION DES DEBITS, DE L'INCERTITUDE D'EVALUATION DES PLUIES MOYENNES PAR LE RESEAU SOL. LES RESULTATS MONTRENT QUE, POUR DES RESEAUX DE MESURES BIEN DIMENSIONNES, L'ESTIMATION DES PLUIES MOYENNES EST SATISFAISANTE POUR LE CALCUL DES DEBITS. EN REVANCHE, QUAND LE RESEAU DEVIENT INSUFFISAMMENT DENSE, L'ERREUR SUR LES DEBITS PEUT DEVENIR TRES IMPORTANTE. LA DEUXIEME PARTIE VISE A AUGMENTER LES ECHEANCES DE PREVISION DE DEBITS, GRACE A UN GENERATEUR DE SCENARIOS DE PLUIES HORAIRES. CET OUTIL, COUPLE A UN MODELE HYDROLOGIQUE, EST SOUVENT INSUFFISANT POUR BIEN CERNER LES DEBITS FUTURS. NOUS AVONS DONC TENTE DE L'AMELIORER EN AJOUTANT DES INFORMATIONS SUR LES PLUIES FUTURES. EN PARTICULIER, NOUS AVONS TESTE LES APPORTS DE LA PREVISION IMMEDIATE, D'INFORMATIONS SUR L'ARRET DES PLUIES ET SURTOUT D'UNE PREVISION DE PLUIES JOURNALIERES. EN CONCLUSION, DE TELLES INFORMATIONS SONT TRES PERTINENTES POUR ANTICIPER LES DEBITS PLUSIEURS HEURES A L'AVANCE. ENFIN, DANS LA DERNIERE PARTIE, NOUS AVONS CHERCHE A INTEGRER LA VARIABILITE SPATIALE DE LA PLUIE DANS TOPMODEL, CE QUI CONDUIT A RELAXER UNE HYPOTHESE ESSENTIELLE : L'UNIFORMITE DE LA RECHARGE DE VERSANT SUR UN BASSIN. UNE AUTRE CONSEQUENCE EST DE TRAVAILLER AVEC DES AIRES DRAINEES VARIABLES AU COURS D'UN EPISODE. UNE NOUVELLE VERSION A DONC ENTIEREMENT ETE DEVELOPPEE. LES RESULTATS OBTENUS SUR UN BASSIN SONT TRES PROMETTEURS : L'INFLUENCE DE LA VARIABILITE SPATIALE DE LA PLUIE SUR LA MODELISATION DES DEBITS A ETE MONTREE.
Author: Renaud Marty (ingénieur hydrologue).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les bassins de la région Cévennes-Vivarais subissent des crues récurrentes, générées par des épisodes de précipitations intenses, généralement en automne. La prévision de ces crues est une préoccupation majeure, nécessitant l'anticipation maximale pour le déclenchement de l'alerte, ainsi que la meilleure estimation possible des débits futurs. Après avoir dressé un panorama des éléments nécessaires à l'élaboration de prévisions hydrologiques, avec leurs incertitudes associées, nous proposons une approche simple et modulaire, adaptée aux bassins versants à réponse rapide (temps au pic de quelques heures). Compte tenu de l'anticipation souhaitée (24-48h), les prévisions quantitatives de précipitations constituent un élément clé de la démarche. Nous décrivons et évaluons deux sources de prévisions disponibles, i.e. la prévision d'ensemble EPS du CEPMMT et la prévision élaborée par adaptation statistique (analogie) au LTHE, puis nous proposons une correction de la seconde qui améliore encore sa fiabilité. Ces prévisions sont ensuite désagrégées des pas 12 ou 24h au pas horaire, via un désagrégateur flexible, générant des scénarios qui respectent les prévisions de précipitations et la structure climatologique horaire des averses. Ces scénarios forcent un modèle hydrologique, simple et robuste, pour élaborer une prévision hydrologique ensembliste. Il ressort alors que les prévisions hydrologiques sont sensiblement améliorées lorsqu'elles intègrent une information sur la répartition infra-journalière des cumuls de précipitations prévus, issue soit des EPS à 6 ou 12h, soit de la méthode des analogues appliquée au pas de 12h, soit d'une combinaison des deux approches.
Author: Renaud Marty
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Languages : fr
Pages : 302
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Book Description
Les bassins de la région Cévennes-Vivarais subissent des crues récurrentes, générées par des épisodes de précipitations intenses, généralement en automne. La prévision de ces crues est une préoccupation majeure, nécessitant l'anticipation maximale pour le déclenchement de l'alerte, ainsi que la meilleure estimation possible des débits futurs. Après avoir dressé un panorama des éléments nécessaires à l'élaboration de prévisions hydrologiques, avec leurs incertitudes associées, nous proposons une approche simple et modulaire, adaptée aux bassins versants à réponse rapide (temps au pic de quelques heures). Compte tenu de l'anticipation souhaitée (24-48h), les prévisions quantitatives de précipitations constituent un élément clé de la démarche. Nous décrivons et évaluons deux sources de prévisions disponibles, i.e. la prévision d'ensemble EPS du CEPMMT et la prévision élaborée par adaptation statistique (analogie) au LTHE, puis nous proposons une correction de la seconde qui améliore encore sa fiabilité. Ces prévisions sont ensuite désagrégées des pas 12 ou 24h au pas horaire, via un désagrégateur flexible, générant des scénarios qui respectent les prévisions de précipitations et la structure climatologique horaire des averses. Ces scénarios forcent un modèle hydrologique, simple et robuste, pour élaborer une prévision hydrologique ensembliste. Il ressort alors que les prévisions hydrologiques sont sensiblement améliorées lorsqu'elles intègrent une information sur la répartition infra-journalière des cumuls de précipitations prévus, issue soit des EPS à 6 ou 12h, soit de la méthode des analogues appliquée au pas de 12h, soit d'une combinaison des deux approches.
Author: Laetitia Moulin
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Languages : fr
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Book Description
Ce travail propose d’évaluer, dans le cas des bassins versants de la Loire supérieure, l’intérêt de modèles pluie-débit globaux pour la prévision opérationnelle des crues rapides. Après une description du bassin à Bas-en-Basset, l’analyse critique des jeux de données disponibles met en évidence leur richesse, mais aussi leurs défauts. La grande variété des événements hydrométéorologiques touchant ces bassins apparaît particulièrement intéressante pour comparer des modèles hydrologiques. Des modèles conceptuels simples sont apparus plus robustes et souvent plus performants que des modèles statistiques ou des réseaux de neurones artificiels. Des critères spécifiques à la prévision des crues mettent en évidence les informations sur l’évolution immédiate des débits apportées par la transformation de la pluie en débit, même si les erreurs de modélisation restent importantes et finalement proches d’un modèle à l’autre. Un effort particulier a été porté sur l’estimation par krigeage des précipitations moyennes spatiales, pour lesquelles un modèle d’erreur est proposé et validé sur les données. Ces incertitudes, propagées dans les modèles pluie-débit, contribuent, selon la taille des bassins, à une part variable de l’erreur totale de modélisation. Enfin un travail exploratoire a montré l’intérêt d’inclure des prévisions de pluies probabilisées dans une chaîne hydrométéorologique, pour augmenter les délais d’anticipation et prendre en compte les incertitudes associées. Toutefois, la disponibilité de ces prévisions impose des traitements préalables à leur utilisation. Il ressort que des outils simples peuvent laisser envisager des améliorations dans ce domaine encore très perfectible de la prévision des crues.
Author: Brice Boudevillain
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Languages : fr
Pages : 169
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Book Description
L'intensité pluvieuse est une information essentielle en hydrologie, notamment pour les bassins versants situés en zone urbaine ou montagneuse. Il est donc nécessaire de disposer, sur ces bassins, d'estimations fiables des précipitations ainsi que de prévisions de la pluie à très courte échéance. Le radar météorologique constitue une solution à ces besoins. Toutefois, les radars existants aujourd'hui ne sont pas totalement adaptés à toutes les applications hydrologiques en terme de souplesse d'utilisation et de resolution spatiale et temporelle. L'utilisation de radars de configuration légère en bande X, est envisagée pour les besoins de l'hydrologie urbaine. Les conditions d'utilisation de tels radars sont à définir. Ces études proposent d'évaluer l'intérêt de l'information radar volumique et Doppler pour la prévision des précipitations à très courte échéance. La première partie de la thèse s'intéresse à la mesure du VIL par radar. Elle présente aussi une méthode de restitution du champ de vitesse horizontale tirant parti de la mesure Doppler. La deuxième partie concerne la formulation et l'évaluation d'une méthode de prévision de la pluie à très courte échéance reposant sur le VIL. Cette méthode est d'abord testée à l'aide de données radar simulées afin de mettre en évidence l'intérêt des données volumiques indépendamment des erreurs de mesure. Une étude de cas réel a été ensuite menée sur des événements pluvieux de la période spéciale d'observation de MAP (Mesoscale Alpine Programme)
Author: United States. Department of Commerce
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Languages : en
Pages : 42
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Book Description
Author: T. A. McMahon
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ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 120
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Book Description
Factors affecting low streamflow; Assessment of data used in low flow analysis; Computational procedures with adequate hydrometric data; Determination of low flow inadequate hydrometric data; Low flow forecasts.
Author: Uffe B. Kjærulff
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1461451043
Category : Computers
Languages : en
Pages : 388
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Book Description
Bayesian Networks and Influence Diagrams: A Guide to Construction and Analysis, Second Edition, provides a comprehensive guide for practitioners who wish to understand, construct, and analyze intelligent systems for decision support based on probabilistic networks. This new edition contains six new sections, in addition to fully-updated examples, tables, figures, and a revised appendix. Intended primarily for practitioners, this book does not require sophisticated mathematical skills or deep understanding of the underlying theory and methods nor does it discuss alternative technologies for reasoning under uncertainty. The theory and methods presented are illustrated through more than 140 examples, and exercises are included for the reader to check his or her level of understanding. The techniques and methods presented for knowledge elicitation, model construction and verification, modeling techniques and tricks, learning models from data, and analyses of models have all been developed and refined on the basis of numerous courses that the authors have held for practitioners worldwide.
