2. Problème de la qualité des données
2.2. Bases des données
2.2.1.
Base de données MF-P5 et MF-P6
La première base de données (dénommée « MF-P5 ») correspond à des séries pluviométriques qui ont été mesurées par des augets basculants. Ces données ont été compactées sous la forme d’épisodes considérés comme homogènes et dont la durée est un multiple de 5 minutes. Cette base de données est utilisée par le Cemagref pour le calage de modèle hydrologiques SHYPRE (3) (Arnaud et Lavabre, 1999) utilisés à l’échelle horaire pour l’estimation des quantiles à haute résolution temporelle.
Une particularité de la base de données MF-P5 est que les estimations d’accumulation des précipitations 5 minutes étant disponibles en raison des expériences de mesure particulière sur certaines périodes limitées de temps, ont été intégrés dans la base de données des précipitations horaires originales.
Figure 2-2. Les stations météorologiques (points bleus) enregistrées dans la base de données MF- P5 concernent l’ensemble de la France.
Cette base de données comprend 166 séries fournies par Météo-France. Ces stations sont assez bien réparties en France. Toutefois, leur densité est plus forte dans quelques régions où les cas d’inondations sont particulièrement importants, comme par exemple dans la région Méditerranéenne (Figure 2-2). La longueur de ces séries est très inégale, elle va de 6 ans à 88 ans (Figure 2-3). Les données disponibles correspondent à une compression des séries d’augets basculants originales.
0 10 20 30 40 50 60 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 27 30 31 32 34 35 38 40 88
Longueur des données (année)
N o m b r e d e s ta ti o n
Figure 2-3. Histogramme du nombre de stations avec la longueur des données correspondantes sur la base de données MF-P5.
Figure 2-4. Illustrattion de l'extraction des épisodes des précipitations « homogènes » de la série temporelles originale Rimbaud.
Comme la Figure 2-4 l’illustre, la série temporelle originale des précipitations a d’abord été transformée en une série d’épisodes successifs de précipitations « homogènes », c’est-à- dire des épisodes dont le taux de pluie varie de moins de 10%. La durée des épisodes « homogènes » est un multiple de 5 minutes. Un avantage évident d'une telle compression de données est la diminution appréciable du volume de données par rapport aux séries pluviométriques conservées avec une augmentation constante de temps. Les séries des épisodes homogènes correspondent donc à une série couplée des durées discrètes de pluie
δ
i etdes intensités discrètes de pluie Ri (i=1, N). Les deux séries présentent une forte variabilité
qui, dans une certaine mesure, ont un sens opposé (Figure 2-4): les valeurs les plus élevées de durée
δ
i correspondent généralement aux "zéros" des précipitations (c'est-à-dire inférieur à unniveau de détection par le dispositif d’auget basculant) tandis que les intensités de précipitation les plus fortes Ri sont observables sur une assez courte durée
δ
i . D’autre part,avec cette transformation, on a implicitement considéré les durées des intensités de pluie constante à plus ou moins 10% comme étant toujours un multiple de 5 minutes, ce qui est quelque peu arbitraire.
La seconde base de données (dénommée « MF-P6 ») est plus récente et est basée sur les estimations d’accumulation des précipitations sur 6 minutes. Elle comprend 3 séries pluviométriques (celle de Brest, du Mont-Aigoual et de Marseille) dont les données ont été enregistrées sous forme d’épisodes de durée variables (donnée en minute) (Tableau 2-1). Il est important de noter que si les épisodes “homogènes” sont considérés comme ayant une durée multiple de 6 minutes, ce n’est pas toujours vrai. C’est notamment le cas entre 1982 et 1988 sur la série de Marseille, où, 80% du nombre d’épisodes présentent une durée non multiple de 6 minutes, les durées de ces épisodes varient entre 1 et 54652 minutes.
Tableau 2-1. Formation d’un fichier de la série de Marseille sur la base de données MF-P6
POSTE/NOM/DATE/QUANTITE/Duree 13055001/MARSEILLE-OBS/01 Jan 1982 08:30/0.0/15375 13055001/MARSEILLE-OBS/12 Jan 1982 00:45/0.9/30 13055001/MARSEILLE-OBS/12 Jan 1982 01:15/0.5/20 13055001/MARSEILLE-OBS/12 Jan 1982 01:35/1.4/23 13055001/MARSEILLE-OBS/12 Jan 1982 01:58/2.0/29 ...
Tableau 2-2. Les 3 séries de la base de données MF-P6
Nom de la station Brest Mont-Aigoual Marseille
Période effective 01/1990 – 08/2008 02/1982 – 08/2008 01/1982- 08/2008
Nb d’années effectives 19 27 27
Taux d’épisode non multiple de 6mn (%) 0 0.2 17
Données manquantes (%) 6.9 39 1.8
Durée de pluie (R>0)/ total (%) 6.9 4.9 2.4
Durée de pluie (R>0)/celle de données présentes
(R>=0) (%) 7.4 8.1 2.5
Le Tableau 2-2 montre qu’il y a un grand nombre de données manquantes (39%) sur la série du Mont-Aigoual et ce à cause d’une très grande période de données manquantes allant du 03/1982 au 10/1991 (environ 9,5 ans). En réalité, pour quelques périodes de la série de Marseille, il n’y a aucune donnée, par exemple: du 12/1988 au 04/1991 (29 mois), du 03/1992 au 10/1992 (8 mois), du 12/1992 au 03/1993 (4 mois).De même, pour plusieurs années de cette même série dans lesquelles le nombre de jours enregistrés sont insuffisants, par exemple : 1994 (seulement 343 journées enregistrées), 1995 (348 journées), 1996 (296 journées).
2.2.2.
Base de données CG-94
Cette base de données comprend les 31 séries fournies par le Conseil Général du département 94 (dénommée « CG-94 »), dont les stations météorologiques sont situées dans le département 94. Toutes les données sont enregistrées sous forme d’épisodes de 5 minutes. Ces séries sont mesurées sur une période commune de 1988 à 2007. Les analyses préliminaires montrent que 4 de ces séries ont un très grand nombre de données manquantes, comme les séries CHAM40 (88% de données manquantes), VALE39 (87%), MAI37 (83%), BONN38 (75%). Par ailleurs, les années où il manque des données correspondent souvent aux 5 premières années (de 1988 à 1992) de la plupart des séries. Le Tableau 2-3 présente le taux de la durée de pluie et des données manquantes sur ces séries.
Tableau 2-3. Quelques caractéristiques de la base de données CG-94
Ordre Série Durée de
pluie (%)
Durée
manquante (%) Ordre Série
Durée de pluie (%) Durée manquante (%) 1 ARCU36 1.52 32.65 17 MAND30 1.72 8.24 2 BOIS25 1.79 20.54 18 NOIS17 1.99 8.74 3 BONN38 0.49 74.71 19 ORLY20 1.48 28.79 4 CACH15 1.79 15.00 20 QUEU09 2.09 7.14 5 CHAM23 1.60 18.68 21 QUEU33 1.81 14.94 6 CHAM40 0.23 87.83 22 RUNG19 1.97 8.38 7 CHEV21 2.06 14.54 23 SANT08 1.80 16.30 8 CRET13 1.31 36.85 24 SMAN31 1.85 16.08 9 FONT05 1.84 19.70 25 SMFO26 1.68 14.34 10 FRES34 1.30 39.33 26 SUCY29 1.76 18.14 11 IVRY01 1.70 13.60 27 VALE06 1.72 20.88 12 IVRY16 1.49 30.97 28 VALE39 0.26 86.54 13 JOIN10 1.83 10.94 29 VILL14 1.65 25.13 14 LHAY35 1.60 30.08 30 VITR02 1.72 19.06 15 MAIS32 1.46 31.64 31 VITR22 1.85 10.46 16 MAIS37 0.36 82.57
Afin de normaliser la qualité des données pour la suite de notre étude, les 4 séries mentionnées au-dessus ne sont pas prises en compte. Pour les séries restantes, nous ne sélectionnons que les sous-séries à partir de 1993, soit une longueur pour chaque série de 15 années (de 1993 à 2007).