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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).