Méthode d’hybridation

La méthode utilisée pour construire le forçage DuO consiste à conserver les moyen-nes mensuelles de températures et les cumuls mensuels de précipitations issues de l’analyse SPAZM, et le signal horaire de SAFRAN pour ces variables, afin d’obtenir des données de températures et de précipitations au pas de temps horaire et à la réso-lution de 1 km. L’humidité spécifique de l’air, Qa et le rayonnement atmosphérique, LW↓ de SAFRAN sont désagrégés spatialement au km² et corrigés en fonction des températures horaires DuO obtenues. La vitesse du vent et le rayonnement visible incident de SAFRAN sont conservés à l’identique au km²étant donné l’absence, à

5. Les perches à neige permettent une mesure de la hauteur de neige. Des mesures d’équivalent en eau du manteau neigeux sont également réalisées ponctuellement par sondage manuel (carottages). Les carottes de neiges sont pesées pour déduire la quantité d’eau correspondant à la hauteur de neige. 6. Le Nivomètre à Rayonnement Cosmique mesure l’atténuation du rayonnement cosmique à tra-vers le manteau neigeux. Le traitement de ce signal assez complexe permet d’estimer la valeur en eau du manteau neigeux. La hauteur de neige est obtenue quant à elle à l’aide d’une sonde à ultra sons placée au sommet du mat.

FIGURE4.5 – Stations de mesures météorologiques sur le bassin de la Durance. Ex-trait deKuentz(2013)

FIGURE4.6 – Points de mesures EDF du manteau neigeux sur le bassin de la Durance. Extrait deKuentz(2013)

L’opération consiste à corriger les précipitations horaires issues de la base SAFRAN avec un coefficient qui est le rapport du cumul mensuel de précipitations SPAZM sur le cumul mensuel de précipitations SAFRAN. Ainsi, le cumul mensuel des précipita-tions DuO obtenu est égal à celui de SPAZM et donc a priori plus réaliste.

Pour l’ensemble de la période considérée, c’est à dire du 1erjuillet 1959 au 31 août 2010, cette correction est appliquée sur les précipitations horaires et son expression mathématique est la suivante :

P(x_sp, y_sp,h) = P_{S AF}(x_sa, y_sa,h) ∗ Pnd j =1P_{SPAZ M}(x_sp, y_sp, j ) Pnh i =1P_{S AF}(x_sa, y_sa,i ) ^(4.4) où

— xspet yspsont les coordonnées de la maille « SPAZM » de 1 km² — x_saet y_sasont les coordonnées de la maille « SAFRAN » de 64 km² — h est l’indice horaire

— P sont les précipitations horaires corrigées en mm/h

— P_{S AF} sont les précipitations horaires issues de l’analyse SAFRAN en mm/h — PSPAZ Msont les précipitations journalières issues de l’analyse SPAZM en mm/j — nd, le nombre de jours dans le mois considéré

— nh, le nombre d’heures dans le mois considéré

Le résultat de cette correction est une valeur de précipitation pour chaque maille de 1 km²au pas de temps horaire. Une attention particulière a été portée à la bonne co-hérence temporelle des précipitations journalières entre SAFRAN et SPAZM. En effet les cumuls journaliers et donc mensuels de SPAZM et de SAFRAN sont calculés entre 7h du jour j et et 6h du jour j + 1. Les six premières heures du mois m sont donc corrigées avec le coefficient du mois précédent.

Lorsque le cumul mensuel de précipitations SAFRAN est nul, l’équation 4.4 n’est alors plus valable. Il faut différencier deux cas. Le premier cas, lorsque le cumul men-suel de précipitation SPAZM est lui aussi nul, ne pose pas réellement de problème. Les précipitations sont alors naturellement ramenées à zéro. En revanche, lorsque le cumul mensuel SAFRAN est nul et que celui de SPAZM ne l’est pas : doit-on prendre en compte ces précipitations SPAZM ?

Ces situations sont rares, définies par un couple { mailles SPAZM - mois}. Ils ne repré-sentent que 0,01 % de l’ensemble des couples du domaine de la Durance sur la pé-riode considérée. Et, dans la plupart des cas, les précipitations mensuelles de SPAZM

sont en plus négligeables. Néanmoins, il existe aussi des pixels pour lesquels les pré-cipitations mensuelles sont relativement importantes. Nous avons donc choisi de prendre en compte ces précipitations mensuelles SPAZM selon la méthode décrite en annexe A.2.1.

4.4.3.2 Températures

Il a été mentionné précédemment que l’analyse SPAZM donne une valeur minimale et une valeur maximale de température par jour. On estime la température moyenne journalière par la moyenne arithmétique des températures minimales et maximales. On considère ensuite la moyenne mensuelle de température pour corriger les tem-pératures SAFRAN.

La correction s’exprime de façon mathématique sous la forme suivante :

T (x_sp, y_sp,h) = T_{S AF}(x_sa, y_sa,h) +^³T_{SPAZ M}(x_sp, y_sp) − T_{S AF}(x_sa, y_sa)^´ (4.5) avec les mêmes notations que pour l’équation 4.4. Les moyennes journalières de température SAFRAN ont été calculées de 1h du jour j à 0h du jour j+1, comme cela est fait pour le calcul des moyennes journalières de SAFRAN par Météo-France, avant d’être moyennées de nouveau à l’échelle du mois.

4.4.3.3 Répartition Pluie-Neige

Une fois que les deux traitements mentionnés ci-dessus sont effectués, des valeurs corrigées de précipitation et de température sont obtenues pour chaque maille de 1km²au pas de temps horaire. La répartition pluie/neige se fait alors au pas de temps horaire et sur chaque maille de 1km²en fonction d’une température seuil, T∗ de 1˚C. Cette température est déduite deHingray et al.(2010) qui définissent une relation empirique de la répartition pluie/neige en fonction de la température à partir de 17 stations de mesures situées au-dessus de 1000 mètres dans les Alpes Suisses.

4.4.3.4 Correction des autres variables atmosphériques

Le rayonnement infra-rouge et l’humidité spécifique de l’air sont corrigés en fonc-tion de la température et de l’altitude de la maille de 1km². Pour la correction de l’humidité spécifique de l’air avec la température, l’humidité relative donnée par SAFRAN est maintenue égale pour chacun des pixels SPAZM inclus dans le pixel SAFRAN afin d’éviter les cas de sursaturation de l’air (Cosgrove et al., 2003a;

Shef-field et al.,2004), bien que cette hypothèse soit discutable en zone de montagne. Les

à partir de l’évapotranspiration potentielle de référence, ET₀. Celle-ci est définie com-me l’ensemble des pertes en eau par évaporation et transpiration d’une surface de gazon de hauteur uniforme, en pleine période de croissance, recouvrant complète-ment le sol et abondamcomplète-ment pourvue en eau (Musy and Higy, 2004). Nous avons calculé cette l’ET0 selon la formule de Penman-Monteith (Monteith et al., 1965) à partir des variables DuO obtenues aux étapes précédentes, en se basant sur les pres-criptions de la FAO⁷(Allen et al.,1998) et les recommandations deVannier(2010). Les équations utilisées sont détaillées dans l’annexe A.2.3.