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Submitted on 16 May 2020
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L’aléa hydrométéorologique : estimation régionale par
simulation stochastique des processus.
P. Arnaud
To cite this version:
P. Arnaud. L’aléa hydrométéorologique : estimation régionale par simulation stochastique des proces-sus.. Sciences de l’environnement. HDR - ED 251 Sciences de l’Environnement, 2015. �tel-02602021�
Ecole Doctorale 251 – Sciences de l’Environnement
HABILITATION A DIRIGER DES
RECHERCHES
« L’aléa hydrométéorologique : estimation régionale
par simulation stochastique des processus »
CV Détaillé - Liste de publications - Manuscrit détaillé
HDR présentée par Patrick Arnaud à Aix-Marseille Université devant le jury :
Olivier BELLIER Professeur – HDR, Cerege – OSU Pytheas, AMU Président
Eric GAUME ICPEF - HDR, IFSTTAR, Nantes Rapporteur
Catherine FAVRE Professeur – HDR, Ense3, Grenoble Rapporteur
Roger MOUSSA Directeur de Recherche – HDR, INRA, Montpellier Rapporteur
Michel LANG IDEA – HDR, Irstea, Lyon Examinateur
Pierre RIBSTEIN Professeur – HDR, UMR Sisyphe, Paris VI Examinateur
RESUME
Issu d’une formation d’ingénieur en Sciences de l’Eau, je me suis orienté vers la recherche en effectuant une thèse en hydrologie au Cemagref d’Aix-en-Provence portant sur une méthode originale de prédétermination des crues, basée sur la simulation stochastique de pluies horaires. Après quatre années en tant qu’enseignent-chercheur (ATER à l’Université Montpellier II puis Maitre de Conférences à l’Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg), j’ai réintégré le Cemagref, devenu aujourd’hui l’Irstea, pour poursuivre mes recherches sur l’étude des risques hydrologiques associés aux événements extrêmes (de crues) à travers deux thématiques principales que sont la prévention (ou prédétermination) et la prévision.
Depuis 2011, j’ai pris en charge l’animation et la programmation scientifique de l’équipe Hydrologie, ainsi que de sa programmation et son suivi budgétaire. L’équipe est composée de 5 permanents (dont 4 chercheurs) et complétée par un effectif moyen annuel de 4 CDD de longue durée (plus d’un an), de 3 thésards et de stagiaires.
Au cours de ces années, l’objectif de mes recherches a été de développer des approches permettant d’appréhender au mieux l’aléa hydrométéorologique de l’ensemble d’un territoire. Ces approches sont basées sur la modélisation des processus, en particulier de la relation pluie-débit. Initialement complexes, ces approches ont cependant une finalité opérationnelle forte. Pour cela, un compromis entre efficacité, robustesse et transposabilité des modélisations a été recherché, afin d’aboutir à des méthodologies plus facilement régionalisables et applicables en sites non instrumentés. Cette philosophie est un principe commun aux recherches développées par l’équipe et auxquelles je participe en tant qu’animateur de l’équipe. Ces recherches concernent la prédétermination et la prévision des crues et des étiages. Cependant, pour plus de concision, je n’aborderai ici que la thématique de la prédétermination des crues extrêmes qui représente mon champ d’investigation principal.
La problématique de la prédétermination des crues réside dans le besoin d’extrapoler en fréquence et d’extrapoler dans l’espace un phénomène aléatoire très variable et relativement peu observé par rapport à sa variabilité. Cette problématique est abordée ici par la modélisation et la simulation des phénomènes, réalisées à partir de deux outils de modélisation : un générateur stochastique de chroniques de pluies horaires et une modélisation hydrologique conceptuelle permettant de transformer la pluie en événements de crues. Du couplage de ces modèles résulte une
méthode originale de prédétermination des crues extrêmes, la méthode SHYPRE (Simulation
d’Hydrogrammes pour la PREdétermination des crues) appartenant à la famille des méthodes dites par simulation. Le développement de cette méthode est passé par les différentes étapes suivantes, énumérées rapidement dans ce résumé et développées dans le manuscrit détaillé consacré à cet aspect de mes recherches : un discours sur une méthode...
Recherches liées au développement de la méthode :
Développement d’un générateur stochastique de pluies horaires (§ B.1) : « pierre
angulaire » de la méthode, le générateur de pluies horaires a été initialement développé dans la thèse de Cernesson [1993; 1996] sur des données méditerranéennes. La généralisation de son champ d’application sur des données provenant de régimes climatiques différents a nécessité des développements supplémentaires remettant en cause certaines hypothèses initiales [Arnaud, 1997; Patrick Arnaud and Jacques Lavabre, 1999a; b; Arnaud et al., 1999; Arnaud et al., 2007]. L’utilisation de nouveaux outils mathématiques, tels que les copules, ont permis d’affiner la prise en compte de dépendances entre des variables du modèle [Cantet, 2009; Cantet and Arnaud, 2014] impactant le comportement du modèle vers les valeurs extrêmes. Mise en œuvre régionale du générateur de pluie (§ B.2) : cette phase est primordiale pour
obtenir une information régionale sur l’aléa pluviométrique à pas de temps fins. Une descente d’échelle temporelle statistique est réalisée en paramétrant le générateur de pluie horaire par une information journalière. La plus grande disponibilité de l’information de pluies journalières permet alors de faire reposer la régionalisation de l’approche sur une densité de points d’observation plus dense, rendant cette régionalisation plus performante [Arnaud et al., 2006; Arnaud et al., 2008a]. L’application et la régionalisation de la méthode ont été réalisées sur le territoire national métropolitain et outre-mer (plus de 3000 postes étudiés) pour aboutir à une base de données unique sur l’aléa pluviographique en France, à pas de temps fins [Arnaud and Lavabre, 2010].
Le couplage avec une modélisation hydrologique parcimonieuse (§ C.1) : une modélisation
hydrologique a été choisie pour répondre à différents critères : modélisation des crues au pas de temps horaire et fonctionnement événementiel (en période de crue), faible paramétrisation et bonnes performances [Arnaud and Lavabre, 2002]. Le comportement asymptotique du modèle (saturation progressive pour des pluies extrêmes) et les problèmes d’équifinalité ont aussi été abordés au cours de la thèse de Yoann Aubert [2012]. Les hypothèses retenues conduisent à une modélisation hydrologique à trois paramètres permettant de construire des scénarios de crues statistiquement équivalents aux observations, et fournissant une information temporelle complète disponible pour l’estimation de l’aléa (pointe, volume,…) mais aussi pour un couplage avec d’autres modélisations (hydraulique par exemple).
Régionalisation de l’approche hydrologique (§ C.2) : la nature ponctuelle des pluies simulées
par le générateur et les difficultés liées à la régionalisation du modèle hydrologique ont conduit à une simplification de l’approche appliquée dans le cadre régionale. Cette approche régionale a été étudiée au cours de la thèse de Catherine Fouchier [2010] et approfondie au cours de celle de Yoann Aubert [2012]. Ces travaux ont aboutit à la mise en œuvre de la méthode régionalisée (SHYREG) sur l’ensemble du territoire français [Yoann Aubert et al., 2014; Organde et al., 2013], produisant in fine une base de données nationale sur l’aléa hydrologique.
Recherches liées à la mise en œuvre de la méthode :
Analyse des performances/Benchmarking (§ B.5) : l’analyse des performances de la méthode
est nécessaire à la fois pour entrevoir les marges d’améliorations, mais aussi pour justifier son développement par rapport aux autres méthodes disponibles en recherche et en opérationnel. Ces comparaisons ont été initiées dès le développement de la méthode [Neppel et al., 2007b; Tchiguirinskaia et al., 2008], et largement étendues dans le cadre d’un projet de recherche ANR visant une inter-comparaison nationale des méthodes de prédétermination des crues (projet ANR Extraflo - https://extraflo.cemagref.fr/ 2009-2013) ([Patrick Arnaud et al., 2014b; Carreau et al., 2013; Kochanek et al., 2013; B. Renard et al., 2013; Veysseire et al., 2011]). Les conclusions de ce projet ont mis en évidence de l’intérêt de l’approche pour ces qualités de justesse et de robustesse dans ces estimations des valeurs extrêmes.
Détermination des incertitudes (§ B.3) : la complexité de la méthode peut laisser penser qu’elle ait du mal à se caler, et par là, conduire à de fortes incertitudes. Dans un premier temps ce sont les incertitudes sur les estimations fournies par le générateur de pluie qui ont été étudiée dans la thèse de Aurélie Muller [Muller, 2006; Muller et al., 2009], dans un cadre bayésien par des approches de type MCMC. Ces travaux ont montré que les intervalles de confiance de la méthode développée étaient plus restreints que ceux des méthodes statistiques classiques, de par une paramétrisation basée sur des valeurs moyennes. Des travaux sur la propagation des incertitudes à travers les différentes étapes de modélisation ont été réalisé sur l’approche calée localement [P. Arnaud et al., 2014], afin d’estimer les incertitudes sur les quantiles de débits proposés. Un travail de thèse en cours, approfondit cette question sur l’approche régionalisée.
Changement climatique (§ B.4) : l’impact du changement climatique sur l’estimation des valeurs extrêmes a été étudié à travers le « prisme » du générateur de pluie, dans le cadre du travail de thèse de Philippe Cantet [Cantet, 2009; Cantet et al., 2011]. L’originalité de ce travail a été d’étudier la stationnarité des pluies extrêmes à travers celle des paramètres du générateur, définis par des valeurs moyennes moins fortement soumises aux problèmes d’échantillonnage. Ce même générateur a aussi été calé sur des chroniques de pluies journalières issues de projections climatiques, aux horizons 2050 et 2100. L’utilisation du générateur de pluies permet de prendre en compte la non-linéarité entre les précipitations moyennes et les précipitations extrêmes, non-linéarité difficilement appréhendée par les modèles climatiques.
Couplage à une modélisation hydraulique (§ C.3.3) : l’intérêt de la méthode de
prédétermination basée sur la simulation est de proposer de multiples scénarios de crues à partir desquels les distributions de fréquences de diverses caractéristiques liées aux crues peuvent être extraites. L’utilisation de ces scénarios permet d’étudier de façon relativement exhaustive le comportement des ouvrages hydrauliques soumis à l’aléa hydrologiques [Carvajal et al., 2009a; Lavabre et al., 2009] et d’en déduire facilement la distribution de fréquence de leur défaillance [Arnaud and Aubert, 2014].
L’approche complète, développée par ces différents travaux de recherche, a été mise en œuvre sur le territoire nationale Français (Métropole et DOM) pour répondre à une demande opérationnelle croissante de connaissance des aléas liés aux phénomènes hydrométéorologiques extrêmes. Ce travail a conduit à l’élaboration d’une base de données, mise à disposition des services de l’état dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive Inondation, montrant ainsi l’intérêt de ce travail de recherche, répondant à la demande de connaissances généralisées sur l’aléa hydrologique.
Des limites liées à la méthode ont aussi étaient déterminées. Des améliorations sont donc attendues et nécessitent des investigations plus poussées sur les différentes étapes de sa conception. Parmi ces développements futurs, devant faire l’objet de recherches supplémentaires, il y a :
- La modélisation de bassins au comportement spécifique : les hypothèses de simplification nécessaires à une mise en œuvre régionale, conduisent à négliger certains processus et à les modéliser de façon unique, que ce soit dans la modélisation des pluies ou dans la modélisation de la relation pluie-débit. Des recherches sont donc à réaliser pour mieux prendre en compte des particularités tels que la typologie des pluies, les échanges nappes-rivières, la fonte nivale pouvant influer les débits de crues, les fonctionnements karstiques, la prise en compte de l’abattement hydraulique des champs d’expansion des crues,…
- La descente d’échelle temporelle : le passage à des pas de temps infra-horaires, par des méthodes de désagrégation de la pluie horaire par exemple, permettra d’adapter l’approche aux problématiques de l’hydrologie urbaine ou à l’hydrologie des petits bassins montagneux (crues et laves torrentielles, problème d’érosion,…). La modélisation hydrologique sera aussi revue pour mieux mettre en avant la sensibilité des bassins à l’intensité des pluies sur des pas de temps plus petits. Cette descente d’échelle temporelle étant liée à l’étude de bassins versants de plus en plus petits, des questions relatives à la détermination régionale de la relation pluie-débit se poseront, avec la recherche de descripteurs pertinents pour la régionalisation.
- La prise en compte de la non-stationnarité : dans le contexte du changement climatique, les scénarios fournis par les climatologues peuvent être intégrés dans le générateur de pluie et être traduits en termes d’évolution du risque hydrologique. La complexité des processus et leur interaction doivent être étudiées pour réduire les incertitudes liées à des hypothèses simplificatrices trop fortes. Cela concerne la genèse des pluies, mais surtout la relation pluie-débit qui va être directement influencée par la pluie mais aussi par les autres variables climatiques impactant l’état hydrique des sols avant la crue.
- L’étude des incertitudes : les travaux menés sur les incertitudes associées au générateur de pluie sont à poursuivre pour évaluer les incertitudes associées à la modélisation hydrologique et aux hypothèses simplificatrices associées, en particulier pour l’approche régionalisée. L’intérêt, et les performances, que présente l’approche par simulation des processus pour l’étude de l’aléa hydrologique, nous poussent à poursuivre nos recherches en ce sens. De plus, des interactions fortes avec les autres recherches effectuées par l’équipe nous font avancer dans le domaine de la connaissance des risques hydrologiques en milieux non jaugés (prédétermination des étiages et la prévision des crues rapides). Les résultats de ces recherches présentent un intérêt aussi pour d’autres discipline nécessitant la connaissance de l’aléa hydro-climatique comme variable de forçage (hydraulique, hydrobiologie, transfert de polluants,…)
Ecole Doctorale 251 – Sciences de l’Environnement
HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES
Présentée à Aix-Marseille Université
CV DETAILLE
Parcours professionnel ... 2
Responsabilités administratives ... 4
Enseignements ... 5
Encadrements d’étudiants ... 7
PARCOURS P ROFESSIONNEL
Patrick ARNAUD Né le 23 Octobre 1970
Ingénieur de Recherche – 1ère classe – 4ème échelon
Responsable de l’équipe Hydrologie de l’Unité de Recherche OHAX (Ouvrages hydrauliques et Hydrologie) A Irstea (ex Cemagref) – centre d’Aix-en-Provence
Thème de Recherche ARCEAU (Aléas et Risques liés au Cycle de l'EAU)
Diplômes
Qualifications aux fonctions de maître de conférences : section 60 (mécanique) et section 37 (météorologie), année 1999.
Doctorat de l'Université Montpellier II, spécialité "Mécanique, génie mécanique, génie civil", formation doctorale "Sciences de l'eau dans l'environnement continental", école doctorale "Géosciences", année 1997.
Diplôme d'ingénieur de l'Institut des Sciences de l'Ingénieur de Montpellier (actuel Polytech Montpellier), spécialité "Sciences et Technologies de l'Eau" (STE), année 1993.
D.E.A. national d'hydrologie, à l'Université Montpellier II, formation doctorale "Sciences de l'eau dans l'environnement continental", école doctorale "Géosciences", année 1993.
Expériences professionnelles
Directeur adjoint de l’UR OHAX, Irstea - Centre d'Aix en Provence, depuis janvier 2011. Animation scientifique de l’équipe Hydrologie de l’UR OHAX.
Programmation et budget de l’équipe Hydrologie.
Ingénieur de Recherche, Irstea - Centre d'Aix en Provence, depuis janvier 2004, UR OHAX.
Recherches et développements autour de méthodes de prédétermination des crues (méthodes par simulation stochastique : SHYPRE/SHYREG)
Recherches et développements autour de modèles hydrologiques distribués adaptés à la prévision des crues (modèle GR distribué et méthode AIGA).
Suivi de projets : Projets Interreg FRAMEA (2005-2008) et CRISTAL (2008-2011), ANR Prediflood (2008-2011), ANR Extraflo (2009-2012), conventions pluri-annuelles Irstea-MEDDE/DGPR…
Expertises scientifiques et techniques (appuis techniques) – volet hydrologique Encadrements de thèses et de stages de Master.
Maître de conférences en hydrologie, à l'Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES), section CNECA n°2, de mars 2001 à déc. 2003.
Recherches dans l’UMR CEVH (Centre d'Écologie Végétale et d'Hydrologie) sur la prévision des crues par modélisation pluie-débit sur les bassins versants Vosgiens.
Enseignements (en Ecole d’Ingénieur, DEA, Master, Licence) : hydrologie, statistiques, géostatistiques, informatique, programmation, système de gestion de bases de données, bureautique.
Attaché Temporaire de l'Enseignement et de la Recherche (ATER) à temps plein à l'Institut des Sciences de l'Ingénieur de Montpellier (ISIM) (filière : Sciences et Technologies de l'Eau) – Université Montpellier II, d’octobre 1999 à février 2001.
Recherches sur la variabilité spatiale des champs de pluies et sur la modélisation hydrologique spatialisée, dans l'équipe "Risques hydrologiques liés aux aléas extrêmes", de l'U.M.R Hydrosciences.
Enseignements (en Ecole d’Ingénieur) : statistiques, analyse numérique, mathématiques, informatique, programmation.
Contractuel au Cemagref en tant qu'ingénieur de recherche, dans l'équipe de recherche en Hydrologie du groupement d'Aix-en-Provence, de décembre 1997 à septembre 1999.
Etude comparative de deux approches de prédétermination des crues Etude de la prévision des crues par la modélisation conceptuelle. Procédure de recalage des paramètres en temps réel.
Participation aux activités liées au fonctionnement de l'équipe de recherche.
Doctorant au Cemagref, d’octobre 1994 à novembre 1997. modélisation stochastique de la pluie horaire ponctuelle.
modélisation conceptuelle globale de la transformation pluie-débit (modèles GR). couplage de ces modélisations aux pas de temps horaire et journalier.
paramétrisation régionale du modèle de génération de pluie horaire.
Compétences acquises
compétences disciplinaires : Sciences de l’Univers : Hydrologie
autres compétences : modélisation, statistiques, gestion d’équipe (adjoint au chef d’UR) et de projets (Conventions, ANR, Interreg)
compétences par champ d’application : aléas naturels (inondations, crues), prévision et prévention des risques naturels.
RESPONSABILITES ADMINISTRATIVES
Directeur adjoint de l’Unité de Recherche « Ouvrages hydrauliques et Hydrologie » depuis 2011
Responsable de l’animation scientifique de l’équipe « Hydrologie » composée de six permanents (quatre ingénieurs-chercheurs, un assistant ingénieur, une assistance de gestion), quatre ingénieurs contractuels de longue durée (plus d’un an), trois thésards (en moyenne). La taille relativement petite de l’équipe favorise un travail de proximité et de mise en commun des compétences (méthodes, données et codes de calcul). Notre équipe gère aussi l’équipement d’un bassin versant de recherche sur le Réal Collobrier (83) depuis 1966 (17 pluviographes et 11 limnigraphes sur 70 km²).
Responsable de la gestion budgétaire (budget moyen de 700 k€/an sur les 4 dernières années) et de la programmation des moyens de l’équipe (CDD, sous-traitance, …).
Participation à des projets nationaux et internationaux (projets récents)
Projet CRISTAL - Interreg France-Italie (2008-2011) « Gestion des CRues par Intégration des
Systèmes Transfrontalier de prévision et de prévention des bassins versants ALpins ». Partenariat
Irstea-ARPA Piemonte Financement FEDER-CG06. Responsable de la coordination pour la partie française, animation et organisation de séminaires. Ce projet a permis de mettre en place d’un radar en bande X sur le Mont Vial (50km au Nord de Nice), en service depuis 2008. Des outils opérationnels ont été développés pour fournir une information en temps réel sur le risque de crues, à partir de l’unique information des Radars Météorologiques. http://www.risknet-alcotra.org/fr/index.cfm/base-donnees-projets/cristal.html
Projet RHYTMME - CPER FEDER Région PACA (2008-2015) « Risques HYdrométéorologiques
en Territoires de Montagnes et MEditerranéens ». Le projet vise l’élaboration d’une plateforme de
services d’avertissement des risques hydrométéorologiques, exploitant un réseau de Radars de nouvelles technologies en bande X. Dans le cadre de ce projet 3 nouveaux Radars en bande X ont été installés dans les Alpes du Sud et une plateforme temps réel fournit des alertes sur le risque de crues. Co-pilotage Météo-France/Irstea. http://rhytmme.irstea.fr/
Projet ANR PREDIFLOOD (2009-2012) « Prévision distribuée des crues pour la gestion des routes
en région Cévennes-Vivarais ». Ce projet a contribué aux développements et à la comparaison de
modélisations hydrologiques distribuées de prévision des crues adaptées à la prévision des coupures de routes par submersion. Coordination LCPC, partenariat LCPC, Météo-France, LTHE, UMR PACTE, Irstea. http://heberge.ifsttar.fr/prediflood/index.php
Projet ANR EXTRAFLO (2009-2013) « Prédétermination des valeurs extrêmes de pluies et de crues ». Ce projet a permis la comparaison d’approche de prédétermination des pluies et des débits extrêmes pour tester leurs performances et déterminer leur domaine d’application. Coordination Irstea, partenariat EDF, HydroSciences Montpellier, Géosciences Montpellier, Météo-France.
https://extraflo.cemagref.fr/
Convention pluriannuelle avec le MEDDE : responsable de la partie « Prévention des Inondations » pour l’équipe. Subventions de la DGPR (Direction Générale de la Prévention des Risques) pour nos recherches sur la détermination de l’aléa hydro-météorologique à travers le développement de la méthode SHYREG.
Recherche et maintien de p artenariat forts
Collaboration étroite avec Météo-France, en particulier la Direction Sud-Est (brevet commun sur la méthode AIGA, développement et exploitation de la base SHYREG et co-pilotage du projet CPER RHYTMME).
MEDDE : conventions annuelles avec la DPPR/BRM (Bureau de Risque Météorologiques) et le SCHAPI (Service Central d’hydrométéorologie et d’appui à la prévision des inondations)
Unité de Recherche externes dans le cadre de projets ANR (Extraflo et Prediflood) (voir Partenariats liés aux projets)
Autres partenaires privilégiés : Institut de Mathématiques et Modélisation de Montpellier (UMR 5149) pour la direction de deux thèses, la Maison des Sciences de l’Eau (UMR Hydrosciences) pour la direction de thèses et la comparaison d’approches, Université Avignon, ENGREF, IFSTTAR…
Contrat de transfert de méthode vers le privé avec le Bureau d’Etude HYDRIS-Hydrologie.
Activités d’expertise
Organisation de journées thématiques/séminaires : séminaire de clôture du projet CRISTAL
(Turin-Italie), journées techniques dans le cadre du projet CRISTAL (Nice), séminaire « Régionalisation » dans le cadre de l’animation du TR Arceau,…
Présentations techniques devant des instances : CTPBOH (Comité Technique Permanent des
Barrages et Ouvrages Hydrauliques), tables rondes d’élus (CR PACA), journée technique dans le cadre de la Directive Inondation (DREALs), IPGR (Institut de Prévention et de Gestion des Risques Urbains,…
Relecture d’articles scientifiques : 3 articles pour Hydrological Sciences Journal – 3 articles pour
Revue des Sciences de l’Eau.
Conférence invité : « Prise en compte de l’aléa hydrologique dans le dimensionnement et la gestion
des ouvrages hydrauliques » 8ème Journées Fiabilité des Matériaux et des Structures – Aix-en-Provence, 9-10 avril 2014.
Autres : depuis 2011 - Représentant du personnel (suppléant) dans la commission administrative
paritaire du corps des ingénieurs de recherche – grade 1.
ENSEIGNEMENTS
2001-2003 – Maitre de Conférences à l’ENGEES (Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg)
Cours en formation initiale 2ème cycle :
Hydrologie (les données, traitements statistiques, modélisation) : T.D. ENGEES et animation de mini-projets.
Statistiques descriptive, probabilités, inférence statistique : Cours et T.D. ENGEES. Mathématiques (algèbre linéaire, calcul vectoriel et intégral, équation différentielles) : T.D.
ENGEES.
Système de Gestion de Base de Données (Access) : T.D. ENGEES. Cours en formation initiale 3ème cycle :
Méthodes d'interpolation spatiale : Module optionnel du D.E.A. "Systèmes Spatiaux et Environnement".
Hydrologie : Cours et T.D. en Mastère "Eau Potable et Assainissement".
Approfondissement Excel (solveur, fonctions avancées, macros) : T.D. en Mastère "Déchets". Activités : Création de cours polycopiés (en statistiques), contrôle des connaissances, jury de soutenance, jury de rattrapage, jury de recrutement.
1999-2001 –Attaché Temporaire de l’Enseignement et de la Recherche (ATER) à l'I.S.I.M. - STE
Cours en formation initiale 2ème cycle :
Statistiques (probabilité mathématique et distributions théoriques – inférence statistique) : cours et T.D. en première année
Analyse numérique (méthodes d'interpolation et d'intégration, recherche de racines, résolution de systèmes d'équations linéaires : approches directes et itératives) : cours et T.D. en première année, T.P. en deuxième année
Mathématiques (opérateurs différentiels, transformations de Fourier et de Laplace, Filtrage) : T.D. en première année, encadrement de projets de mathématiques (résolution d'équations aux dérivées partielles).
Informatique, programmation (programmation sous Visual Basic) : T.P. de première année Encadrement de deux projets industriels de fin d'étude et de deux stages de troisième année
Intervenant extérieur en formation initiale
Université d’Avignon – Master Hydrogéologie : « Modélisation des crues rapides » 18h/an (2008 à 2014)
Aix-Marseille-Université – Master SET – Filière GEMA et GERINAT – 4 heures de cours en 2014 et prévision de participation au futur CMI (Cursus de Master en Ingénierie).
Intervenant extérieur en formation continue
ENGREF - Montpellier et Mastère Gestion de l'Eau : « Prévision des crues » 12h/an (2008 à 2010)
IFORE AgroParisTech : « Sécurité des barrages » 2h/an (2008 à 2014)
IFORE – Toulouse : Formation des agents des Services de Prévision des Crues 6h/an (2008-2014) C.N.E.A.R.C. (Centre National d'Études Agronomiques des Régions Chaudes) : cours de
Statistiques en 2001
ENCADREMENTS D’ETUDIANTS
Encadrements de thèses
Les encadrements de thèses cités ci-dessous correspondent à un encadrement quotidien de proximité que j’ai assuré pour des doctorants accueillis dans l’équipe Hydrologie d’Irstea-Aix-en-Provence et dont la direction était assurée par des directeurs de thèse hors Irstea.
Ces thèses m’ont amené à participer à chaque fois au jury de thèse.
1. Jean ODRY (2014-2016) : Etudiant de l’Ecole Centrale de Nantes « SHYREG amélioration et incertitudes ». Débutera en novembre 2014, sous la direction de Corine Curt (reprise de la direction de thèse prévue après mon HDR).
2. Yoann AUBERT (2009-2012) : Encadrement de la thèse « Estimation des valeurs extrêmes de débit par la méthode SHYREG » sous la direction par Pierre Ribstein, Université Pierre et Marie Curie - UMR 7619 Sisyphe. Thèse soutenue le 12 mars 2012. Actuellement employé en CDI par BRLi.
3. Catherine FOUCHIER (2006-2010) : Encadrement de la thèse « Développement d’une méthodologie d’alerte du risque d’inondation » sous la direction de Christophe Bouvier – Université Montpellier II – UMR Hydrosciences. Thèse soutenue le 18 novembre 2010. Actuellement Ingénieure-Chercheuse (IPEF) dans l’équipe Hydrologie – Irstea Aix-en-Provence
4. Philippe CANTET (2006-2009) : Encadrement de la thèse « Instationnarité climatique : impact sur les crues. Approche par modélisation de la pluie en débit et aspect régional. » sous la direction de Jean-Noël Bacro, Université Montpellier II – I3M. Thèse soutenue le 9 décembre 2009. Actuellement en CDD dans l’équipe Hydrologie – Irstea Aix-en-Provence
5. Stéphanie DISS (2006-2009) : Co-encadrement avec Jacques Lavabre (Irstea-Aix) de la thèse « Apport de l’imagerie radar pour la connaissance spatio-temporelle des champs de pluie. Utilisation pour une modélisation prédictive des crues » sous la direction par Pierre Ribstein, Université Pierre et Marie Curie - UMR 7619 Sisyphe. Thèse soutenue le 22 avril 2009. Actuellement employée en CDI au bureau d’étude ARTELIA-Grenoble.
6. Aurélie MULLER (2003-2006) : Co-encadrement, avec Michel Lang (Irstea-Lyon), de la thèse « Analyse du comportement asymptotique de la distribution des pluies extrêmes en France » sous la direction de Jean-Noël Bacro, Université Montpellier II – I3M. Thèse soutenue le 24 novembre 2006. Actuellement Maître de Conférences – Agrégée de Mathématiques à l’Université de Lorraine – Institut Elie Cartan UMR 7502.
Comités de pilotage de thèses
1. Carine PONCELET : Calage régional des modèles hydrologiques, utilisé en site non jaugés. AgroParis Tech. Accueil UR HBAN (Irstea – Antony)
2. David PENOT : « Cartographie de pluies extrêmes et application de la méthode SCHADEX en site non jaugé ». Thèse soutenue le 17 octobre 2014 à EDF/DTG, Université Grenoble.
3. Annie ANDRIANASOLO : « Généralisation de l'approche d'ensemble pour la prévision hydrologique dans les bassins versants non jaugés ». AgroParis Tech. Thèse soutenue le 19 décembre 2012.
4. Lionel BERTHET : « Prévision des crues au pas de temps horaire : pour une meilleure assimilation de l’information de débit dans un modèle hydrologique». Ecole doctorale Géosciences et Ressources naturelles – AgroParis Tech. Thèse soutenue le 14 février 2010.
5. Nicolas PUJOL : «Développement d’approches régionales et multivariées pour la détection de non stationnarités d’extrêmes climatiques. Applications aux précipitations du pourtour méditerranéen français». UMR Hydrosciences, Université Montpellier II. Thèse soutenue en 2008.
Encadrements de stages de niveau Bac +4/5
1. Alix GUILLOT, 2013 : « Détermination des bassins versants français influencés par la présence de zones karstiques ». Master 2 Pro Eaux Souterraine, Université Joseph Fourier, Grenoble.
2. Anthony CARUSO, 2011 : « Application de la méthode SHYREG dans le cadre de l'Evaluation Préliminaire des Risques d'Inondation». Master 2 Pro : Université François Rabelais –Tours.
3. Camille MOULARD, 2010 : « Apport des connaissances en hydrogéologie pour la régionalisation d'un modèle hydrologique». Master 2 Recherche, Université d’Avignon.
4. Yoann AUBERT, 2008 : « Génération d'hydrogrammes de crue pour le dimensionnement d'ouvrages : recherche d'un paramètre de transfert "équivalent" ». Stage de 3ème année ingénieur ENPC.
5. Jérémy MICHEL, 2006 : « Prévision de crues sur le bassin du Gardon à Anduze. Etude de différentes approches : globales et spatialisées. » stage de 3ème année ingénieur TPE.
6. Malek KARED, 2005 : « Influence de la variabilité spatiale de la pluie sur la paramétrisation des modèles hydrologiques globaux. », stage de Master2 professionnel.
7. Jean-Luc PAYAN, 2003 : « Prévision des crues sur les petits bassins versants : rôle de la variabilité spatiale des pluies». Stage de D.E.A.
8. Colette MORVAN, 1999 : « Effets chroniques des Rejets Urbains par Temps de Pluie : recherche d'une année pluvieuse représentative. ». Stage de 3ème année ingénieur ISIM
9. Mathieu MONCHY-OLIVET, 1999 : « Recherche d'une procédure d'optimisation en temps réel d'un modèle hydrologique adapté à la prévision des crues. ». Stage de Maitrise.
Ecole Doctorale 251 – Sciences de l’Environnement
HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES
Présentée à Aix-Marseille Université
LISTE DE PUBLICATIONS
SYNTHESE ... 2
LISTE DETAILLEE ... 2
Publications d’articles de revues scientifiques à comité de lecture ... 2
Publications d’ouvrage ou chapitre d’ouvrage scientifique... 5
Communications scientifiques en congrès ... 5
Posters ... 9
SYNTHESE
Entre 1999 et 2014, j’ai publié ou co-publié 37 articles scientifiques à comité de lecture dont 21 dans des revues
d’impact Factor > 1. Le tableau suivant présente une synthèse de ces publications listées par la suite. J’ai écris un
guide méthodologique (Edition QUAE) et participé à la rédaction d’un chapitre d’ouvrage scientifique. J’ai participé à une cinquantaine de colloques dont 16 en tant qu’orateur principal, et présenté une quinzaine de posters. Je n’ai pas reporté ici les rapports scientifiques qui doivent être de l’ordre de la quarantaine.
Abbreviated Journal Title ISSN Impact
Factor 2014 5-Year Impact Factor (#) En tant que 1er Auteur En tant que co-auteur ATMOS. RES. 0169-8095 2.421 2.364 1 C.R. GEOSC.I 1631-0713 1.698 1.917 1 1
HYDROL EARTH SYST SC 1027-5606 3.642 3.984 1
HYDROLOG SCI J 0262-6667 1.252 1.720 4 3
J HYDROL 0022-1694 2.693 3.654 1 3
J HYDROL ENG 1084-0699 1.624 1.633 1
NAT. HAZARD EARTH SYS. 1561-8633 1.826 2.111 1
STOCH ENV RES RISK A 1436-3240 2.673 1.888 2
WATER RESOUR RES 0043-1397 3.709 3.448 1 1
Autres : Europ. J of Env. ans Civil Eng. (IF 0,437) / La Houille Blanche (IF 0.233) / Revue des Sciences de l’eau …
< 1 < 1 5 11
TOTAL : 37 Articles 13 24
(#) Source : 2012 JCR Science Edition
LISTE DETAILLEE
(*) Etudiants encadrés ou co-encadrés.
Publication s d’articles de revue s scientifique s à comité de lecture
1. Arnaud P., Cantet P.(*), Aubert Y.(*) (2014) Relevance of an at-site flood frequency analysis method
for extreme events based on stochastic simulation of hourly rainfall. Hydrological Sciences Journal
DOI:10.1080/02626667.2014.965174
2. Kochanek K., Renard B., Arnaud P., Aubert Y.(*), Lang M., Cipriani T., Sauquet E. (2014) A data-based comparison of flood frequency analysis methods used in France. Natural Hazards an Earth
3. Arnaud P., Aubert Y.(*), Organde D., Cantet P.(*), Fouchier C.(*), Folton N. (2014) Estimation de l’aléa hydrométéorologique par une méthode par simulation : la méthode SHYREG – Présentation – Performances – Base de données. La Houille Blanche - Revue Internationale de l’Eau. 2 (2014) 20-26. 4. Cantet P.(*), Arnaud P. (2014) Extreme rainfall analysis by a stochastic model : impact of the copula
choice on the sub-daily rainfall generation. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 28 (6) 1479-1492. DOI10.1007/s00477-014-0852-0
5. Defrance D., Javelle, P., Organde, D., Ecrepont, S., Andréassian, V., and Arnaud, P.: Using damage reports to assess different versions of a hydrological early warning system, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 11, 4365-4401, DOI : 10.5194/hessd-11-4365-2014, 2014.
6. Lang M., Arnaud P., Carreau J., Deaux N., Dezileau L., Garavaglia F., Latapie A., Neppel L., Paquet E., Renard B., Soubeyroux J.-M., Terrier B., Veysseire J.-M., Aubert Y.(*), Auffray A., Borchi F., Bernardara P., Carre J.-C., Chambon D., Cipriani T., Delgado J.-L., Doumenc H., Fantin R., Jourdain S., Kochanek K., Paquier A., Sauquet E. and Tramblay Y. (2014) Résultats du projet ExtraFlo (ANR 2009-2013) sur l'estimation des pluies et crues extrêmes. La Houille Blanche - Revue Internationale de
l’Eau. 2 (2014) 5-13.
7. Aubert Y(*), Arnaud P., Ribstein P., Fine J.-A. (2014) La méthode SHYREG débit - application sur 1605 bassins versants en France Métropolitaine. Hydrological Sciences Journal, 59 (5) 2014, 993-1005. DOI: 10.1080/02626667.2014.902061.
8. Neppel L., Arnaud P., Borchi F., Carreau J., Garavaglia F., Lang M ., Paquet E., Renard B., Soubeyroux J.M. and Veysseire J.M. (2014) Résultats du projet Extraflo sur la comparaison des méthodes d'estimation des pluies extrêmes en France. La Houille Blanche - Revue Internationale de
l’Eau. 2 (2014) 14-19.
9. Paquet E., Aubert Y.(*), Arnaud P., Royet P. et Fine J.A., (2014) Prédétermination des crues et cotes de projet par les méthodes SHYPRE et SCHADEX – Application à un aménagement fictif sur le Tech. La
Houille Blanche. 5 (2014) 65-72. DOI 10.1051/lhb/2014052
10. Javelle, P., Demargne, J., Defrance, D., Pansu, J., Arnaud, P. (2013) Evaluating flash flood warnings at ungauged locations: a case study with the AIGA warning system, Hydrological Sciences Journal - Special issue: Weather Radar and Hydrology. 59(7) 1390-1402. DOI : 10.1080/02626667.2014.923970 11. Carreau, J., Neppel L., Arnaud P. and Cantet P.(*) (2013) Extreme rainfall analysis at ungauged sites
in the South of France : comparison of three approaches." Journal de la Société Française de Statistique 154 (2) 119-138.
12. Tolsa M., Aubert Y.(*), Le Coz J., Renard B., Arnaud P. (2013) Fine J.A., Organde D. Méthode de consolidation des courbes de tarage pour les crues d’occurrence rare sur le bassin versant expérimental du Real Collobrier. La Houille Blanche - Revue Internationale de l’Eau n°6, 2013, 16-23. DOI 10.1051/lhb/2013045.
13. Renard B., Kochanek K., Lang M., Garavaglia F., Paquet E., Neppel L., Najib K., Carreau J., Arnaud P., Aubert Y.(*), Borchi F., Soubeyroux J.-M., Jourdain S., Veysseire J.-M., Sauquet E., Cipriani T. and Auffray A.. (2013) Data-based comparison of frequency analysis methods: a general framework. Water Resources Research, vol. 49, p. 1-19, DOI: 10.1002/wrcr.20087
14. Organde D., Arnaud P., Fine J.-A., Fouchier C.(*), Folton N., Lavabre J. (2013) Régionalisation d'une méthode de prédétermination de crue sur l'ensemble du territoire français : la méthode SHYREG. Revue des sciences de l'eau / Journal of Water Science 26 (1) 65-78. DOI: 10.7202/1014920ar.
15. Javelle P., Pansu J., Arnaud P., Bidet Y., and Janet B. (2012), The AIGA method: an operational method using radar rainfall for flood warning in the south of France, in Weather Radar and Hydrology, edited by R. J. Moore, S. J. Cole and A. J. Illingworth, pp. 550-555, Int Assoc Hydrological Sciences, Wallingford.
16. Organde, D., P. Arnaud, E. Moreau, S. Diss (*), P. Javelle, J. A. Fine, and J. Testud (2012), A rainfall-runoff model and a French-Italian X-band radar network for flood forecasting in the southern Alps, in Weather Radar and Hydrology, edited by R. J. Moore, S. J. Cole and A. J. Illingworth, pp. 460-465, Int Assoc Hydrological Sciences, Wallingford.
17. Hoang C.T., Tchiguirinskaia I, Schertzer D., Arnaud P., Lavabre J. and Lovejoy S. (2012) Assessing the high frequency quality of long rainfall series. Journal of Hydrology 438-439 (2012) 39-51.
18. Arnaud P., J. Lavabre, Fouchier C.(*), Diss S.(*), Javelle P. (2011). "Sensitivity of hydrological models to uncertainties in rainfall input." Hydrological Sciences Journal 56 (3) 397-410.
19. Cantet P.(*), J.-N. Bacro, Arnaud P. (2011). "Using a rainfall stochastic generator to detect trends in extreme rainfall." Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 2011 (25) 429-441.
20. Javelle, P., Fouchier C.(*), Arnaud P. Lavabre J. (2010). "Flash flood warning at ungauged locations using radar rainfall and antecedent soil moisture estimations." Journal of Hydrology, 394 (1-2) 267-274. DOI 10.1016/j.jhydrol.2010.03.032
21. Lavabre J., Arnaud P., Royet P., Finé J.A., Delichère S., Fang Z.X., Foussard F. (2010). Design flood or design water level ? The departement du Gard's flood attenuation dams example. Houille Blanche-Revue Internationale de l’eau, n° 2-2010, p. 58 – 64.
22. Carvajal C., Peyras L., Arnaud P., and Royet P. (2009) Probabilistic Modelling of Flood Water Level for Dam Reservoirs. Journal of Hydrologic Engineering, 14 (3) 223-232.
23. Carvajal C., Peyras L., Arnaud P., Boissier D., Royet P. (2009) Assessment of hydraulic load acting on dams including filling variability and stochastic simulations. European Journal of Environmental and Civil Engineering 01/2009. 13 (4) 399-411.
24. Arnaud P., Lavabre J., Sol B. et Desouches Ch. (2008) Regionalization of an hourly rainfall generating model over metropolitan France for flood hazard estimation. Hydrological Sciences Journal, 53 (1) 34-47.
25. Muller A.(*), Arnaud P., Lang M., Lavabre J. (2008) Uncertainties of extreme rainfall quantiles estimated by a stochastic rainfall model and by a generalized Pareto distribution. Hydrological Sciences Journal, 54 (3) 417-429.
26. Arnaud P., Fine J.A. and Lavabre J., 2007. An hourly rainfall generation model adapted to all types of climate. Atmospheric Research, 85 (2) 230-242.
27. Neppel L., Arnaud P., Lavabre J. (2007) Extreme rainfall mapping : comparison between two approaches in the Mediterranean area. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, séries II-a – Earth and Planetary Science 339 (2007) 820–830
28. Arnaud P., Lavabre J., Sol B. et Desouches C. (2006). Rainfall risk of France. La Houille Blanche – Revue Internationale de l’Eau (5) 102-111.
29. Kreis N., Leviandier T. and Arnaud P. (2005) Hydrological and hydraulics modelling to assess mitigation effectiveness of floodplain reconnection in the context of a mountain river. International Journal of River Basin Management Vol. 3, n°2, 117–123.
30. Arnaud P., Lavabre J. (2002) Coupled rainfall model and discharge model for flood frequency estimation. Water Resources Research, 38 (6) 11-1-11-11, DOI :DOI: 10.1029/2001WR000474. 31. Arnaud P., Bouvier C., Cisneros L. and Dominguez R. (2002) Influence of rainfall localization on the
flood study. Journal of Hydrology, 260 (1-4) 216-230.
32. Leviandier T., Lavabre J., Arnaud P. (2000) Rainfall contrast enhancing clustering processes and flood analysis.Journal of Hydrology, 240 (1-2) 62-79.
33. Arnaud P., Lavabre J. (2000) La modélisation stochastique des pluies horaires et leur transformation en débits pour la prédétermination des crues. Revue des Sciences de l'Eau, 13 (4) 441-462.
34. Arnaud P., Lavabre J. (1999) Using a stochastic model for generating hourly hyetographs to study extreme rainfalls. Hydrological Sciences Journal, 44 (3) 433-446.
35. Arnaud P., Lavabre J. (1999) A new approach for extreme rainfall estimation. Comptes Rendus de l'Acadamie des Sciences, séries II-a – Earth and Planetary Science, Paris, 328 (9) 615-620.
36. Lavabre J., Arnaud P., Masson J.M., Folton N. (1999) Apport de la modélisation de la pluie en débit pour la connaissance de la ressource en eau et la prédétermination des crues. La Houille Blanche – Revue Internationale de l’Eau, 54, n°3-4, 67-72.
37. Arnaud P., Lavabre J., Masson J.-M. (1999) Amélioration des performances d’un modèle stochastique de génération de hyétogrammes horaires. Revue des Sciences de l'Eau, 12 (2) 251-271.
Publication s d’ouvrage ou chapitre d’ouvrage scientifique
Arnaud P., Lavabre J. (2010). Guide méthodologique sur l’approche SHYPRE. Partie 1 : analyse du risque pluvial. Edition QUAE, 125 pages.
Fourmigué P., Arnaud, P. (2009). Modèle à réservoirs en hydrologie. De la goutte de pluie jusqu'à la mer - Traité d'hydraulique environnementale. Volume 4. Modèles mathématiques en hydraulique maritime et modèles de transport. Lavoisier; Hermès Science Publications, Paris, p. 227 – 238
Communication s scientifiques en congrès
1. Arnaud P., Paquet E., Aubert Y.(*), Royet P., Fine J.A., Lang M. (2015) Estimation de la distribution de cotes de retenue par simulation stochastique pluie-débit. Cas d'un barrage fictif. Vingt cinquième congrès des grands barrages, 2015 Norvège, juin 2015.
2. Organde D., Javelle P., Demargne J., Arnaud P., Caseri A., Fine J.-A., de Saint Aubin C. (2015) Implementing the national AIGA flash flood warning system in France. Geophysical Research Abstracts Vol. 17, EGU2015-12820 - EGU General Assembly 2015.
3. Arnaud P. et Aubert Y(*). (2014) Prise en compte de l’aléa hydrologique dans le dimensionnement et la gestion des ouvrages hydrauliques – 8ème Journées Fiabilité des Matériaux et des Structures – Aix-en-Provence, 9-10 avril 2014.
4. Cantet P.(*), Arnaud P. (2014) Using a stochastic hydrological model to study the sensitivity of flood frequency to climate change. Geophysical Research Abstracts, vol 16, EGU2014-7220. EGU General Assembly 2014.
5. Arnaud P, Aubert Y.(*), Organde D., Cantet P. (*), Fouchier C. (*), Folton N. (2013) Estimation de l’aléa hydrométéorologique par une méthode par simulation : la méthode SHYREG : Présentation – performances – bases de données. Congrès SHF : « Evénements extrêmes d’inondation 2013 », Lyon, 13-14 novembre 2013.
6. Paquet E., Aubert Y.(*), Arnaud P., Royet P, Fine J.A. (2013) Prédétermination des crues et côtes de projet par les méthodes SHYPRE et SCHADEX – Application à un aménagement fictif sur le Tech. Congrès SHF : « Evénements extrêmes d’inondation 2013 », Lyon, 13-14 novembre 2013.
7. Folton, N., Arnaud, P. (2012) Régionalisation d'une modélisation hydrologique distribuée pour la cartographie des débits d’étiage. Application au territoire français. 9ème congrès international GRUTTTEE 2012, Aix-en-Provence, 29-31 octobre 2012 29/10/2012-31/10/2012, Aix-en-Provence, FRA. 5 p.
8. Folton N., Tolsa M., Arnaud P. (2012). Le Bassin de recherche du Réal Collobrier - Étude des processus hydrologiques en milieu méditerranéen a échelle fine. 50 ans de l'Orgeval 20/11/2012-23/11/2012, Paris, FRA. Actes du Colloque 50 ans de l'Orgeval et 37èmes journées du GFHN. 7 p. 9. Pons F., Bader B., Caruso A., Arnaud P. and Leblois E. (2012) Cartino Project: A French automatized
hazard floodmap. Simhydro 2012 conference, Nice 12-14/10/2012.
10. Kochanek, K., Renard, B., Lang, M., Arnaud, P. (2012) Comparison of several at-site flood frequency models on a large set of French discharge series. 2nd European Conference of Flood risk management 20/11/2012-22/11/2012, Rotterdam, NLD. Comprehensive Flood Risk Management. p. 183-190.
11. Organde D, Arnaud P, Moreau E, Diss S. (*), Javelle P, Fine J-A, (2012) A rainfall–runoff model and a French-Italian X-band radar network for flood forecasting in the southern Alps, Weather Radar and Hydrology, Proceedings of a symposium held in Exeter, UK, April 2011, IAHS Publ. 351, 2012, 460-465
12. Pons F., Bader B., Chassé P., Caruso A., Arnaud P., Leblois E.. Cartino Project : An French automatized hazard floodmap. In proceeding of Simhydro 2012, at Sophia-Antipolis, Nice.
13. Javelle P., Pansu J., Arnaud P., Bidet Y., Janet B., The AIGA method: an operational method using radar rainfall for flood warning in the south of France, Weather Radar and Hydrology, Proceedings of a symposium held in Exeter, UK, April 2011, IAHS Publ. 351, 2012, 550-555
14. Lavabre, J., Arnaud, P.,Royet, P.,Fine, J.A.,Delichère, S., Fang, Z.X., Foussard, F. Crues de projet ou cotes de projet ? Exemple des barrages écrêteurs de crue du département du Gard. Paris, Colloques SHF « Dimensionnement et Fonctionnement des Evacuateurs de crues » des 20-21 janvier 2009.
15. Peyras, L., Arnaud, P., Royet, P., Carvajal, C., Boissier, D. - 2009. Modélisation probabiliste de la cote de remplissage d'un barrage. Colloque CFBR-SHF : «Dimensionnement et fonctionnement des évacuateurs de crues» 20/01/2009-21/01/2009, Paris, FRA. 8 p.
16. Javelle, P., Berthet, L., Arnaud, P., Lavabre, J., Perrin, C. - 2008. Comparaison de deux versions du modèle GR pour la prévision des crues sur un grand échantillon de bassins versants français. Colloque SHF-191e CST «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, 18-19 novembre 2008. Colloque SHF-191e CST «Prévisions hydrométéorologiques», 18/11/2008 - 19/11/2008, Lyon, FRA. 5 p.
17. Lavabre, J., P. Arnaud and J.-P. Mizzi (2008). La méthode AIGA : un dispositif d'alerte des crues. Description et aspects opérationnels. . Colloque SHF - 191e CST-«Prévisions hydrométéorologiques», , Lyon, 18-19 novembre 2008. .
18. Lavabre J., Arnaud P., Folton N. Impact d’un incendie de forêt sur l’hydrologie d’un petit bassin versant méditerranéen. In Publication S.H.F. L’eau, l’homme et la nature. 24èmes journées de l’hydraulique. Congrès de la Société Hydrotechnique de France. Paris, 18-20 septembre 1996, pages 151-162.
19. Moreau, E., Testud J., Organde D., Arnaud, P., Javelle P., Fiquet, M. (2012). RAINPOL a web platform for hydro meteorological monitoring from an X-band dual polarization radar. Seminary ERAD Toulouse.
20. Cremonini R., Lavabre J., Arnaud P., Fiquet M., Ponzone M., Testud J. et Organde D. (2010) CRISTAL : a project to manage hydrological risk in alpine areas by x-band polarimetric radar. ERAD 2010 - the sixth european conference on radar in meteorology and hydrology
21. Garavaglia F., Paquet E., Lang M., Renard B., Arnaud P., Aubert Y., Carre J.M., and Bernardara P., Flood risk assessment in France: comparison of extreme flood estimation methods (EXTRAFLO project, action 7). Geophysical Research Abstracts, Vol. 14, EGU2012-6111, 2012, EGU General Assembly 2012.
22. Renard, B., Kochanek, K., Lang, M., Arnaud, P., Aubert, Y., Cipriani, T., Sauquet, E. - 2012. A data-based comparison of flood frequency analysis approaches used in France. AGU Fall Meeting 02/12/2012-07/12/2012, San Francisco, USA. 15 p.
23. Maire A, Fouchier C., Arnaud P., Aubert Y. (2011). Assessment of the daily areal reduction factor of precipitations with distributed rainfall data: a means of improvement of a prediction method of extremes events in France. EGU General Assembly, May 2012, Vienna.
24. Naulin P., Payrastre O., Gaume E., Delrieu G., Arnaud P., Lutoff C. and Vincendon B., Prediflood: A French research project aiming at developing a road submersion warning system for flash flood prone areas. Vol 12, Plinius 12 47, 12 th Plinius Conference on Mediterranean Storms, Corfus Island Greece, Sept 2010.
25. Tchiguirinskaia I., Arnaud P., Schertzer D. and Lavabre J. The Return Periods of Hydro-Meteorological Extremes: Comparison of two Stochastic Models of Heavy Rains. EGU General Assembly 2009, vol 11, EGU2009 10256.
26. Tchiguirinskaia I., Arnaud P., Schertzer D. and Lavabre J. Extrêmes multifractals, incertitudes et estimation des quantiles hydrologiques, enjeux pour la région parisienne. Colloque CNFSH-2009, 11-12 Juin 2009, Paris.
27. Tchiguirinskaia I., Arnaud P., Lavabre J. and Schertzer D., 2008. Intercomparison of two stochastic methods to simulate heavy rains and floods. Abstract 2nd International HyMeX Workshop, 2-4 juin 2008. Ecole Polytechnique, Palaiseau, France
28. Lang M., Muller A., Arnaud P., Lavabre. Comparison of uncertainties in extreme rainfall distribution using a QPD distribution and the SHYPRE regional stochastic rainfall model. Unesco workshop: Modelling Floods and Droughts, Uncertainty estimates for Water Resources Management. Prague, 14-15 march 2008.
29. Diss, S., Arnaud, P., Lavabre J. et Testud J., Contribution of the rain rate by radar in operational flood forecasting. International Symposium “Weather Radar and Hydrology 2008”, Grenoble, 10-12 mars 2008.
30. Cantet, P., Arnaud, P. - 2008. Impact of climate change on hydrological risks. World Water Congress, Montpellier 01/09/2008-04/09/2008, Montpellier.
31. Fouchier C., Arnaud P., Lavabre J., Mizzi J.P. AIGA: an operational tool for flood warning in southern France. Principle and performances on Mediterranean flash floods. Abstract EGU Vienne, AUT, 15-20 avril 2007.
32. Lavabre J., Fourmigue P., Arnaud P., Fromental A.M., Fine J.A. Utilisation de modèles de transformation de la pluie en débit pour la prévision des crues. Analyse des performances de différentes modélisations, Q87, R29, Vol IV – 22éme congrès des grands barrages, Barcelone, juin 2006, 407-428. 33. Arnaud P., Lavabre J., Sol B., Desouches. Cartographie de l'aléa pluviographique de la France.
Colloque SHF sur les Valeurs rares et extrêmes de débit pour une meilleure maîtrise des risques, Lyon, 15-16 Mars 2006. 14 p.
34. Fine J.A., Arnaud P., Fouchier C., Lavabre J., 2005. Intérêt d'un modèle spatialisé pour la prévision des crues sur un bassin versant non homogène. Actes du Colloque SIRNAT, Montpellier 2005.
35. Arnaud P., Lavabre J., Sol B., Desouches Ch., 2005. Cartographie de l'alea pluviographique de la France, Actes du colloque « Système d’information et risques naturels (SIRNAT) », Montpellier – 10-11 mars 2005.
36. Lavabre J., Folton N., Arnaud P., Pasquier C., 2001. Prédétermination régionale des débits de crue ; exemple d'application à la Corse. International seminar – Hydrology of the Mediterranean Regions, Montpellier, 11-13 october 2000, 357-365.
37. Leviandier T., Kreis N., Arnaud P., Drogue G., Bariz R., and Herrmann A., 2001. Sensitivity analysis of hydraulic and rainfall-runoff models as premiminary investigations of climatic change influence on flood risk. In Management of Hydroclimatologic risks in the Rhin Meuse basin. Luxembourg Centre de recherches public Gabriel Lippmann. Novembre 2001.
38. Arnaud P., Modèle de prédétermination des crues basé sur la simulation : méthode SHYPRE : application à la région méditerranéenne. International seminar – Hydrology of the Mediterranean Regions, Montpellier, 11-13 october 2000.
39. Lavabre J., Arnaud P. Prédétermination des pluies extrêmes. Colloque SHF - Catastrophes naturelles – Aléas extrêmes et niveaux de protection de référence. 10 octobre 2000 – Paris.
40. Arnaud P., Lang M. et Lavabre J., 1999. Estimation des probabilités de crues extrêmes – Comparaison des méthodes SHYPRE et AGREGEE. Séminaire de l'Action scientifique structurante 1998 – Risques naturels – 19 mars 1999, Paris.
41. Lavabre J., Folton N., Arnaud P. et Martin C. Impact d’un incendie de forêt sur l’hydrologie d’un petit bassin versant méditerranéen ; incertitudes liées à la méthodologie d’analyse et à la métrologie. Séminaire Les bassins versants expérimentaux de Draix, Draix Le Brusquet Digne, 22-24 octobre 1997, p. 41-52.
42. Arnaud, P., Lavabre, J. - 1999. Modèle de prédétermination des crues basé sur la simulation : méthode SHYPRE. Colloque de la SHF crues de la normale à l'extrême, Lyon, 10-11 mars 1999. 6 p.
43. Arnaud, P., Lavabre, J. - 1999. Flood predetermination model based on hourly rainfalls stochastic generation. Poster EGS XXIII General Assembly session NH2-03: flood hazards an flood risk regional analysis of extremes, Nice, 20-24 avril 1998. 1 p.
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46. Lavabre J., Arnaud P., Masson J.M., Folton N. Apport de la modélisation de la pluie en débit pour la connaissance de la ressource en eau et la prédétermination des crues. In Publication S.H.F. L’école française de l'eau au service du développement mondial. 25èmes journées de l’hydraulique. Congrès de la Société Hydrotechnique de France. Chambéry, 15-18 septembre 1998, pages 349-358.
47. Arnaud P., Picard S., Lavabre J., Douguedroit A. Modélisation stochastique des pluies horaires. Application à la région méditerranéenne française. Association Internationale de Climatologie, 10ème colloque international de climatologie, Québec, 9-12 septembre 1997, 8 pages.
48. Arnaud P., Lavabre J. Simulation du fonctionnement hydrologique d’une retenue d’eau. Comité National Suisse des Grands Barrages, Research in the Field Dams, CIGB-ICOLD, Crans-Montana, Suisse, 7-9 septembre 1995, pages 641-652.
49. Arnaud P., Lavabre J. Contribution of hyetograph simulation to the knowledge of extreme rainfalls. Rainfall modelling, 1995 annual general meeting à l'Institute of Environmental and Biological Sciences, Lancaster University, 17 may 1995.
50. Arnaud P., Lavabre J., Couplage de modèles de simulation de hyétogrammes aux pas de temps horaire et journalier. Séminaire Inter-chercheurs – Les modèles au Cemagref. Gif-sur-Yvette - 13 et 13 octobre 1995, p.23-31.
51. Lavabre J., Arnaud P. Apport de la modélisation des hyétogrammes horaires pour la connaissance des pluies extrêmes. Méthodes statistiques et Bayesiennes en hydrologie, Conférence internationale en l’honneur de Jacques BERNIER, UNESCO, Paris, 11-13 septembre 1995, chapitre II, 10 pages.
52. Arnaud P., Lavabre J., 1997. Simulation du fonctionnement hydrologique d’un bassin versant : application à la conception et à la gestion d’un barrage. In Ingénieries-E.A.T., n°10, pages 43-54. 53. Lavabre J., Arnaud P., Folton N., Michel C., 1996. Les écoulements d’un petit bassin versant
méditerranéen après incendie de forêt. In Ingénieries-E.A.T., n°7, pages 21-30.
Posters
1. Aubert Y., Arnaud P., Fine J.-A., Cantet P., 2014. Rainfall frequency analysis using a hourly rainfall model calibrated on weather patterns : application on Reunion Island. Geophysical Research Abstracts, vol 16, EGU2014-7220.EGU General Assembly 2014.
2. Folton N., Cantet P., Arnaud P., Fouchier C. - 2012. Prise en compte de scénarios de changement climatique dans des méthodes de cartographie de l'aléa hydrologique : application aux pluies intenses et aux débits d'étiage.. CNFCG Les changements Globaux : enjeux et défis, Toulouse, 9-11 juillet 2012 09/07/2012-11/07/2012, Toulouse, FRA. 1 p.
3. Defrance, D., Javelle, P., Arnaud, P., Andreassian, V., Moreau, E., Meriaux, P. - 2011. Flash flood warning methods: how to evaluate them? An application in the French Southern Alps using the AIGA warning method and different rainfall input data.. EGU General Assembly 2011 03/04/2011-08/04/2011, Vienna, AUT.
4. Lang, M., Renard, B., Kochaneck, K., Sauquet, E., Garavaglia, F., Paquet, E., Soubeyroux, J.M., Jourdain, S., Veysseire, J.M., Borchi, F., Neppel,, L., Najib, K., Arnaud, P., Aubert, Y., Auffray, A. - 2011. Data-based comparison of frequency analysis approaches: methodological framework and application to rainfall-runoff data in France. EGU General Assembly 2011 03/05/2011-08/05/2011, Vienna, AUT. 1 p.
5. Fouchier C., Javelle P., Arnaud P., DeFrance D. (2010). Looking at catchments in colors: why not? But what if we can't even look at them? EGU Leonardo Topical Conference on the hydrological cycle “Looking at Catchments in Colors”, 10-12 November 2010, Luxembourg.
6. Fouchier C., Javelle P., Diss S., Arnaud P., Lavabre J., and Organde D., A simple distributed model for flood forecasting. Poster EGU General Assembly 2010.
7. Lang, M., Renard, B., Kochanek, K., Sauquet, E., Garavaglia, F., Paquet, E., Soubeyroux, J.M., Jourdain, S., Veysseire, J., Borchi, F., Neppel, L., Najib, K., Arnaud P., Aubert, Y., Auffray, A. -. Data-Based Comparison of Frequency Analysis Approaches: Methodological Framework and Application to Rainfall / Runoff Data in France. AGU Fall Meeting, 13/12/2010 - 17/12/2010, San Francisco, USA. 1 p.
8. Javelle, P., Defrance, D., Aubert, Y., Diss, S., Cantet, P., Tolsa, M., Fouchier, C., Arnaud, P., Lavabre, J., Breil, D. - 2010. Application of the AIGA flash flood warning method to the 15th of June 2010 event on the Nartuby and Argens rivers (South of France). EGU Leonardo Topical Conference on the hydrological cycle Looking at Catchments in Colors 10/11/2010-12/11/2010, Luxembourg, LUX. 1 p. 9. Javelle, P., Fouchier, C., Arnaud, P., Lavabre, J. - 2010. Flash flood warning at ungauged locations
using radar rainfall and antecedent soil moisture estimations.. European Geosciences Union General assembly 2010, Vienna, AUT, 2-7 May 2010 02/05/2010-07/05/2010, Vienna, AUT. 1 p.
10. Aubert, Y. Arnaud P. (2009). Comportement vers les valeurs extrêmes des distributions de fréquence des pluies et des débits : réflexions sur l’équifinalité des modèles de transformation de la pluie en débit. Poster Journée Doctoriale ENTPE.
11. Javelle P., Berthet L., Arnaud P., Lavabre J., 2008. Monsters in flood forecasting: can we reduce the number of 'outlier' catchments by using two different model initialization strategies?, Court of Miracles Workshop, Paris, June 18th-20th 2008.
12. Cantet, P., Arnaud, P. - 2008. Impact of Climate Change on Extreme Rainfall in France Through Trend Detections in Average Climatic Characteristics. AGU fall, San Francisco, USA, December 2008 San Francisco, USA.
13. Arnaud P., Modèle de prédétermination des crues basé sur la simulation : méthode SHYPRE : application à la région méditerranéenne. International seminar – Hydrology of the Mediterranean Regions, Montpellier, 11-13 october 2000.
14. Arnaud P., Lavabre J. Modèle de prédétermination des crues basé sur la simulation : méthode SHYPRE. Crues de la normale à l'extrême – Colloque SHF - 160ème session du CST – Lyon, 10-11/03/1999.
15. Arnaud P., Lavabre J. Flood predetermination model based on hourly rainfalls stochastic generation. XXIII General assembly, E.G.S. (European Geophysical Society), Nice, 20-24 april 1998, Annales geophysicae, part II: hydrology, oceans and atmosphere, supplement II to volume 16, 1999.
16. Arnaud P., Lavabre J. Apport de la modélisation des hyétogrammes horaires pour la connaissance des pluies extrêmes. Méthodes statistiques et Bayesiennes en hydrologie, la Conférence internationale en l’honneur de Jacques BERNIER, UNESCO, Paris, 11-13 septembre 1995.
Ecole Doctorale 251 – Sciences de l’Environnement
HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES
Présentée à Aix-Marseille Université
Manuscrit détaillé
Partie « Synthèse des activités de recherches et projet scientifique »
L’aléa hydrométéorologique : estimation régionale
par simulation stochastique des processus.
SOMMAIRE GENERAL
Sommaire général ... 2 Environnement scientifique ... 3 A – Contexte et état de l’art sur la prédétermination des crues ... 4
A.1 L’aléa hydrométéorologique ... 5 A.2 Les « approches probabilistes directes » ... 8 A.3 Les « approches par simulation » ... 14 A.4 La démarche scientifique choisie ... 20
B – Simulation de pluies horaires pour l’estimation de l’aléa pluviographique ... 21
B.1 Développement d’un générateur stochastique de pluies horaires. ... 23 B.2 Estimation de l’aléa pluvial en site non instrumenté ... 37 B.3 Etude des incertitudes du générateur de pluie ... 44 B.4 Etude de la non-stationnarité des pluies extrêmes ... 52 B.5 Conclusion et perspectives ... 60
C - Estimation de l’aléa hydrologique par la simulation des crues ... 62
C.1 Modélisation hydrologique parcimonieuse ... 65 C.2 Mise en œuvre régionale de l’approche par simulation ... 71 C.3 Evaluation des performances de la méthode et applications ... 79 C.4 Etude des incertitudes de la méthode par simulation ... 87
D – Conclusions et Persepctives scientifiques ... 97
D.1 Modélisation des processus ... 98 D.2 Impact du changement global sur les extrêmes hydrologiques ... 102 D.3 Ouverture vers d’autres thématiques. ... 103
