Bien que constitué d’un nombre limité de bassins versants, cet ensemble de sept bassins versants regroupe des bassins situés dans des contextes hydroclimatiques différents. L’aléa hydrologique de certains bassins est purement pluvial (le Tarn à Millau et la Kamp à Zwettl) alors que les crues extrêmes des autres bassins sont dues à la combinaison de pluies fortes et de situations de fonte de neige (Coquitlam au barrage de Coquitlam par exemple). La saisonnalité de ces facteurs (aléa pluie forte et aléa saturation) est également fortement variable selon les bassins versants étudiés. Enfin, l’aléa pluie forte des différents bassins versants est parfois complétement “piloté” par un type de temps (le type de temps autrichien 2 pour le bassin versant de la Kamp à Zwettl par exemple) et parfois influencé par plusieurs types de temps (les types de temps canadiens 2 et 4 pour le bassin de la Campbell à Strathcona par exemple).
92 3. Présent ati on des données utilisées
Tableau 3.2: Valeurs des paramètres libres de MORDOR obtenues après calage sur les sept bassins versants étudiés (TAR : Tarn à Millau, COR : Corrèze à Brive-la-Gaillarde, ROM : Romanche au Champeau, KAM : Kamp à Zwettl, CAM : Campbell à Strathcona, COQ : Coquitlam à Coquitlam et ATN : Atna à Atnasjø). Les performances obtenues en calage sont renseignées en rouge, en terme de scores deNash & Sutcliffe (1970).
Paramètre Description TAR COR ROM KAM CAM COQ ATN
ptjp1 Poids de la température du jour (j+1) dans l'éclatement des précipitations 0.012 0.962 0.404 0.527 0.000 0.169 0.004
pnfr Pondération donnée à la neige la plus froide (neige du jour ou stock) pour le calcul de la température du stock 84 15 2 21 87.5 11.5 16
ltm Pondération des températures antérieures pour le calcul de la température de fonte superficielle 0.639 0.042 0.649 0.466 0.700 0.199 0.800
prft Pondération de l'influence de la température du jour sur la température de fonte 23 8 38 22 12.5 13.5 4
efp Décalage de la température de référence avant éclatement des précipitations 5.000 5.000 -0.342 2.323 0.563 -2.403 2.665
eft Décalage de la température de référence avant calcul de la lame de fusion -1.309 -4.132 -1.735 -1.053 -2.490 -3.000 0.994
dbt Bonus de température de "beau temps" pour le calcul de la fonte 0.613 0.446 0.871 0.000 0.665 0.000 0.078
kf Coefficient brut de fusion superficielle 3.563 5.398 2.507 5.399 2.580 2.583 4.146
kfs Coefficient de fusion sous le manteau 0.331 0.300 0.445 0.498 0.190 0.388 0.307
es Exposant réglant l'évolution de la surface enneigée lors de la fusion 0.447 0.286 0.663 0.250 0.750 0.750 0.745
ztn Portion de la lame de fonte qui ne ruisselle pas directement interceptée par le stock superficiel 0.058 0.000 0.765 0.441 0.289 1.000 0.998
fe1 0.011 0.010 0.014 0.008 0.007 0.004 0.011
fe3 -5.000 -3.556 -2.533 -6.870 -9.934 -8.461 -3.730
kl1 Coefficient de vidange du stock intermédiaire vers le stock évaporant ou la rivière 0.124 0.100 0.100 0.100 0.174 0.285 0.050
kl2 Coefficient de vidange du stock intermédiaire vers le stock évaporant ou le stock profond 0.127 0.387 0.467 0.143 0.100 0.100 0.442
dn Coefficient de vidange du stock profond 849 178 686 115 790 450 820
exn Exposant de la loi de vidange du stock profond 3.622 4.345 3.775 3.285 7.677 3.535 4.000
ftr1 4.126 4.369 4.324 4.337 5.703 4.215 1.419
ftr2 2.234 2.303 1.688 1.772 1.571 1.467 1.950
Umax Valeur maximale du stock superficiel [mm] 76 86 161 54 30 121 200
Lmax Valeur maximale du stock intermédiaire [mm] 136 44 58 107 86 40 30
Zmax Valeur maximale du stock évaporant [mm] 104 45 104 30 71 30 78
NSE [-] 0.893 0.901 0.908 0.828 0.827 0.729 0.857 Paramètres de l'évapotranspiration potentielle
Paramètres relatifs à la fusion du manteau neigeux
Paramètres relatifs à la température
Paramètres relatifs aux échanges souterrains Paramètres relatifs à l'évapotranspiration
Paramètres relatifs à la fonction de transfert du bassin versant
Paramètres relatifs aux niveaux de remplissage des stocks
4
SCHADEX Worldwide
"When my ears were saluted with the agreeable sound of a fall of water and advancing a little further I saw the spray arrise above the plain like a column of smoke... began to make a roaring too tremendous to be mistaken for any cause short of the great falls of the Missouri."
Meriwether Lewis découvrant les grandes chutes du Missouri, 13 juin 1805.
4.1 Introduction
La première partie des travaux réalisés a consisté à prolonger la procédure de “validation” de la méthode SCHADEX entamée par Garavaglia (2011), en l’appliquant dans des contextes climatiques différents de ceux observés en France. Cette étape semblait importante pour trois raisons principales :
1. Appliquer la méthode SCHADEX en dehors du terrain de jeu habituel des
hydrologues de l’extrême d’EDF. Malgré la grande richesse du territoire français en
terme de diversité hydroclimatique observée, changer de repères en “faisant de l’hydrolo-gie de l’extrême” de l’autre côté des Alpes, ou même de l’autre côté des océans, permet de remettre en question certains acquis, de tester certains choix méthodologiques, et de mettre en évidence les forces et les faiblesses de la méthode. Il s’agit d’un travail de vali-dation à part entière puisque la méthode est alors testée dans des conditions climatiques différentes de celles considérées lors de son développement.
2. Confronter la méthode SCHADEX à des climats “pilotés” par des signaux
climatiques “grandes échelles”. Avant de confronter la méthode à des changements
climatiques simulés par des modèles climatiques globaux, il paraît également intéressant de la tester dans des climats fortement pilotés par des oscillations climatiques grandes échelles telles que El Niño. Ce signal influence significativement le climat observé sur la côte Pacifique d’Amérique du Nord. L’application de la méthode SCHADEX sur des bassins versants situés dans cette région offre donc l’opportunité de tester l’influence de signaux grandes échelles sur les estimations de pluies et de débits extrêmes, grâce aux différents modèles constituant la méthode SCHADEX.
3. Comparer des estimations de crues SCHADEX avec des estimations réalisées
grâce à d’autres méthodes. Les observations de crues extrêmes étant par définition
particulièrement rares, la validation d’une estimation de crues est une tâche délicate. Néanmoins, la comparaison d’estimations issues de différentes méthodes peut être consi-dérée comme une première étape d’évaluation des résultats proposés. Il est donc intéres-sant d’appliquer la méthode SCHADEX à des bassins verintéres-sants d’ores et déjà étudiés en terme d’ “hydrologie de l’extrême”.
Cette étape de “validation” consiste alors à définir de nouvelles classifications de types de temps, à procéder à des critiques de données, à définir de nouveaux modèles probabilistes de pluie, à caler le modèle hydrologique MORDOR et à procéder à des simulations SCHADEX sur les différents bassins versants étrangers considérés.
Ce chapitre est essentiellement articulé autour de deux articles et d’un acte de colloque, dé-taillant certains résultats obtenus lors de l’application de la méthode SCHADEX sur les bassins versants “étrangers” du jeu de données :
96 4. SCHADEX Worldwide
1. un article publié dans International Journal of Climatology, portant sur la définition d’un catalogue de type de temps en Autriche et la comparaison de différentes classifications ; 2. un article publié dans Hydrology and Earth System Sciences, portant sur la définition
d’un catalogue de types de temps sur la région côtière de Colombie-Britannique et sur l’influence de l’oscillation El Niño sur le modèle probabiliste MEWP de pluies centrales ; 3. un acte du colloque Événements extrêmes d’inondations : de l’étude de l’aléa à la
ges-tion du risque pour les ouvrages hydrauliques, organisé par la Société Hydrotechnique de
France (SHF) en novembre 2013, portant sur la comparaison d’estimations probabilistes et déterministes de débits extrêmes sur deux bassins versants de Colombie-Britannique.