4.3 Utilisation du modèle de neige ISBA-ES
5.2.2 Principe et intérêt de la prévision
Une prévision de l’état des routes en hiver peut s’avérer très utile pour les exploitants routiers.
Dans ce contexte, on s’intéresse ici uniquement à la prévision à courte échéance, sur une
période de 24 heures. En effet, une prévision précise sur une période de 24 heures, de la
température de surface d’une chaussée, ainsi que de l’occurrence de neige pourra servir
d’indicateur à l’exploitant. Cet indicateur, associé à l’expérience des exploitants sur les
problèmes de viabilité hivernale, ainsi qu’à leur connaissance du terrain pour les effets
météorologiques purement locaux, permettra une meilleure gestion des épisodes à risques (gel,
neige). Une bonne prévision des épisodes neigeux et de la température de surface engendrerait
une amélioration au niveau de la gestion du matériel, du personnel et de l’utilisation de
fondants routiers.
5.2.2.1 Initialisation de la prévision
La prévision est effectuée par pas de 24 heures (de J 6h TU à J+1 6h TU) avec le forçage prévu
(forçage issu de SAFRAN en mode prévision). La simulation ISBA-Route/CROCUS est
initialisée à partir des résultats de la simulation effectuée avec le forçage analysé (forçage issu
de SAFRAN en mode analyse) sur la période précédente (de J-1 à J 6h TU).
Le principe est le suivant : on initialise tous les jours à 6h TU le modèle couplé
ISBA-Route/CROCUS avec le profil de chaussée (température, teneur en eau liquide et glace de
chaque couche) et le profil du manteau neigeux (température, teneur en eau liquide, densité,
type de grains de chaque couche) issus de la simulation effectuée avec le forçage analysé, à la
date correspondante. Ensuite, la prévision de la période considérée (de J 6h TU à J+1 6h TU)
est effectuée grâce aux forçage prévu pour cette période.
Un exemple est montré sur la figure 5.1. La courbe noire discontinue représente la mesure
(température de surface et hauteur de neige) et la courbe noire continue représente la simulation
avec le forçage atmosphérique mesuré sur le site (forçage utilisé pour la validation du modèle).
La courbe verte représente la simulation effectuée avec le forçage atmosphérique analysé. Les
courbes rouges représentent les prévisions journalières (de J 6h TU à J+1 6h TU). Les
graduations en abscisse correspondent à 6h TU, d’où la présence de 2 valeurs de température de
surface ou de hauteur de neige à cet horaire, la prévision à 24h du jour J-1 et l’initialisation
(échéance 0h) du jour J. L’initialisation de la prévision est effectuée à partir des résultats de
simulation en analyse de la période précédente. C’est pourquoi la simulation en analyse et
l’échéance 0h de la prévision sont confondues.
On appellera "simulation en analyse" la simulation effectuée avec le forçage du modèle
SAFRAN dans son mode analyse, et "simulation en prévision" la prévision effectuée selon le
principe expliqué dans cette section.
Figure 5.1 : a) Comparaison pour la période du 3 au 13 mars 99 de la température de surface
mesurée (---) avec la température de surface simulée : avec le forçage observé (—) , avec le
forçage analysé (—) et avec le forçage prévu (—); b) même comparaison pour la hauteur de
Cette initialisation du modèle à 6h (les quantités de précipitations sont mesurées
quotidiennement à 6h dans les réseaux météorologiques), synonyme de disponibilité des
résultats au cours de la matinée, n’est pas la plus appropriée dans un contexte opérationnel. En
effet, une simulation sur un réseau plus tardif comme le réseau 12h-12h, permettant une
disponibilité des résultats en fin de journée, serait plus appropriée, permettant ainsi une
amélioration de la gestion des astreintes au cours de la nuit et de la matinée suivante. Ce réseau
serait à mettre en œuvre pour une utilisation du modèle dans une chaîne de prévision
opérationnelle.
5.2.2.2 Les déneigements dans le modèle
Afin de se rapprocher du contexte opérationnel, où l’accumulation de neige sur les routes est
rendue impossible par l’intervention des services d’exploitation, des déneigements ont dû être
introduits dans le modèle. Ces déneigements permettent également d’éviter de propager des
erreurs dues à une précipitation neigeuse prévue mais non observée, susceptible de tenir sur la
chaussée. Ainsi, des déneigements sont intégrés dans le modèle au début de la période, à 6h
TU. Un unique déneigement à 6h est éloigné du contexte opérationnel, où les déneigements
sont fréquents, mais l’on s’intéresse ici uniquement à la possibilité d’un recouvrement de neige
au cours de la période (et non à la représentativité des enneigements réels). Ainsi, seule
l’initialisation du sol est nécessaire au début de l’échéance.
Cependant, pour la prévision sur le site expérimental du Col de Porte, les conditions diffèrent
du contexte opérationnel. En effet, les épisodes neigeux de la campagne expérimentale ont été
soumis à la fonte naturelle ou à un déneigement manuel après plusieurs jours. Un traitement
particulier des déneigements à donc été effectué pour la prévision sur le site. Ainsi, en plus des
déneigements effectués manuellement, la chaussée est déneigée dans le modèle tous les jours à
6h TU, à l’exception des épisodes observés au Col de Porte (ces épisodes ont été définis de 6h
TU le jour de début de précipitation neigeuse observée jusqu’à 6h TU le jour suivant le
déneigement manuel ou la fonte naturelle totale observée). La présence de neige au sol pouvant
être continue sur plusieurs jours, l’initialisation du profil du manteau neigeux à 6h TU est
nécessaire.
5.2.2.3 Le principe de la prévision
Il s’agit de prévoir l’évolution de la température de surface de la chaussée et la présence ou
l’absence de neige sur la chaussée, sur une période de 24 heures. Pour cela, il a été nécessaire
de définir l’état ″ présence de neige au sol ″.
Il a été défini de la manière suivante :
• présence de neige sur une durée continue d’au moins 6 heures au cours de la période
• ou présence continue de neige depuis au moins 2 heures à la fin de la période.
Cette définition a été adoptée en fonction du contexte opérationnel routier. En effet, les
déneigements sont effectués dès que la neige tient sur la chaussée, indépendamment de la
hauteur de neige. Ainsi, aucun critère d’épaisseur n’a été pris en compte dans la définition. Seul
un critère de durée d’enneigement a été utilisé, afin de distinguer les cas où la neige ne tient pas
de ceux où elle tient.
5.2.3 Conclusion
Cette section préliminaire permet de présenter le principe de prévision utilisé dans cette étude,
ainsi que les données météorologiques avec lesquelles le modèle a été utilisé. Pour la prévision,
il a été nécessaire de tenir compte du contexte opérationnel et d’intégrer des déneigements dans
la simulation. Un traitement particulier est effectué pour les prévisions sur le site expérimental
du Col de Porte. De même, la prévision s’intéressant essentiellement à la tenue de la neige sur
la chaussée, une définition de l’événement "présence de neige au sol" a dû être adoptée. La
définition, la paramétrisation et le forçage atmosphérique décrits dans cette section ont été
utilisés pour la prévision sur le site expérimental, et pour la prévision à l’échelle de la France
(chapitre 6).
Dans le document
Modélisation des caractéristiques de surface d'une chaussée en condition hivernale en fonction des conditions météorologiques
(Page 167-170)