Academic literature on the topic 'PLUVIOMÈTRES'

La caractérisation précise de l'aléa climatique nécessite l'exploitation de mesures reposant sur la période d'observation la plus longue possible. Souvent cette information est constituée de mesures au sol à partir de postes pluviométriques. L'évolution dans l'espace et dans le temps des réseaux de pluviomètres introduit un biais dans toute étude stochastique spatiale ou ponctuelle reposant sur des séries de valeurs échantillonnées à partir d'un tel réseau. On se propose dans cet article de quantifier la potentialité d'un réseau de pluviomètres à intercepter des surfaces de pluie, en fonction de leur aire et des caractéristiques de ce réseau à une date donnée. On procède par simulation à partir du réseau de pluviomètres géré par Météo-France sur la région Languedoc-Roussillon, étudié sur une période de 123 ans. On définit la notion de pourcentage d'observation, qui représente la proportion de surface pluvieuse affectant la région et qui ont été interceptées par le réseau de mesure. Toutes études statistique reposant sur des séries de mesure échantillonnées à partir du réseau seront biaisées, étant donné qu'entre 1958 et 1993, on observe qu'une proportion des surfaces pluvieuses de moins de 2000 km2 qui ont touché la région étudiée. Ce pourcentage d'observation est ensuite utilisé pour débiaiser les estimations de l'aléa pluvieux régional reposant sur le réseau de pluviomètres.

Au cours de 2 crues survenues le 24 mai 1992 et le 15 mai 1993 sur 2 bassins versants, nous avons étudié la composition isotopique et chimique des précipitations (pluies et pluviolessivats) ainsi que leurs variations temporelle et spatiale. Les bassins étudiés (d'environ 1,5 ha) sont situés près de la ville de Sinnamary (Guyane Française) et sont proches l'un de l'autre (200 m). Un des bassins (bassin B) est recouvert par une forêt primaire, tandis que le second (bassin A) a été défriché et transformé en prairie (Digitaria swazilendensis, programme ÉCÉREX Orstom-CTFT). Le dispositif expérimental est composé de 31 pluviomètres sur le bassin B et de 3 pluviomètres sur le bassin A. Les hauteurs d'eau précipitées lors des événements étudiés sont importantes (environ 60 mm sur le bassin A). La hauteur d'eau précipitée est homogène spatialement sur le bassin A, alors qu'elle est très hétérogène sur le bassin B. La teneur instantanée des précipitations en18O est très variable temporellement, mais reste homogène spatialement, sur les 2 bassins. L'interception de la pluie par la canopée déstructure donc la hauteur d'eau précipitée sous forêt, mais pas sa signature isotopique. Le 24 mai 1992, nous avons observé une dilution de la composition chimique de la pluie et une diminution de son pH au cours du temps. Les pluviolessivats sont généralement plus concentrés que la pluie et leur pH est plus tamponné. Nous n'avons pas observé de corrélation entre la composition chimique de la pluie ou des pluviolessivats et l'intensité des précipitations. La variabilité spatiale de la composition chimique des pluviolessivats, étudiée lors de l'averse principale du 24 mai 1992, est très importante et 31 pluviomètres semblent insuffisants pour estimer précisément les apports au sol. L'effet de masse est respecté le 24 mai 1992, mais n'est pas visible le 15 mai 1993. La comparaison de l'évolution des teneurs intégrées en Cl- et en18O montre que l'événement pluvieux du 24 mai 1992 est issu d'une masse d'air unique, alors que celui du 15 mai 1993 est issu de plusieurs masses d'air différentes. On remarque également que la teneur intégrée en18O des pluviolessivats est légèrement supérieure à celle de la pluie en milieu ouvert. En l'absence d'évaporation (la composition isotopique des pluviolessivats est alignée sur la droite locale des eaux météoriques), cela s'explique par un mélange entre la pluie directe et de l'eau de pluie plus ancienne, retenue sur la canopée et de composition isotopique différente.

Le but de cet article est la recherche de liaisons entre les précipitations extrêmes de pas de temps de 1 à 24 heures dans les Alpes Françaises. En particulier, il semble important de pouvoir déduire les valeurs pour de faibles pas de temps (1h, 2h... ) de celles de forts pas de temps, 24h en particulier. En effet, nous disposons actuellement de peu d'enregistrements historiques à pas de temps fin. En fait, le réseau de pluviographes utilisé est constitué de seulement 65 stations. Par contre, l'existence d'un réseau très dense de pluviomètres permet de déterminer les caractéristiques de pas de temps 24h. Pour ce faire, nous définissons une variable traduisant l'évolution des précipitations en fonction du temps de retour pour chaque pas de temps et chaque station : le gradex. Nous avons testé plusieurs types de relations pour lier les gradex des différents pas de temps entre eux : relation linéaire, puissance, exponentielle, logarithmique ; c'est la relation linéaire qui est la meilleure dans les Alpes Françaises. L'étude des relations entre les gradex des différents pas de temps montre que les pas de temps voisins sont bien corrélés entre eux, ce qui n'est plus le cas lorsque les pas de temps deviennent très distincts. Ces résultats sont confirmés par la définition de 4 régions homogènes par rapport aux précipitations extrêmes sur lesquelles nous testons l'éventualité de relations linéaires entre les gradex des différents pas de temps. Finalement, nous avons mis en évidence l'absence de relations simples permettant de passer de pas de temps longs à des pas de temps faibles. Par contre, on peut passer sans trop d'erreur d'un pas de temps de 24 heures à celui de 12 heures ou 6 heures, résultat déjà fort intéressant.

La qualité des statistiques des précipitations, notamment les courbes Intensité-Durée-Fréquence, dépend étroitement de la fiabilité des données disponibles. Or, il a été montré que la plupart des séries temporelles provenant de pluviomètres à augets basculants ont une fréquence effective de mesure inférieure à celle assumée. Cette question est particulièrement importante pour l'hydrologie urbaine qui doit prendre en compte les fluctuations hautes fréquences des précipitations. Des études préliminaires ont montré que le nombre d'inondations estimé à l’aide de données à basse fréquence temporelle était plus faible que celui obtenu à l’aide des données à haute fréquence temporelle. Le déficit en données à haute fréquence peut conduire à d’apparentes ruptures des lois d’échelle, ce qui complique inutilement et notoirement la modélisation des précipitations. Il est donc indispensable de quantifier la qualité des données avant de les utiliser. Nous présentons une procédure SERQUAL qui permet de répondre à cette question et nous utilisons cette procédure SERQUAL pour sélectionner les sous-séries ayant les qualités requises pour des analyses à haute résolution. L’approche multifractale est alors appliquée sur les données sélectionnées pour caractériser la structure temporelle et le comportement extrême de la pluie. Cet article présente ainsi une estimation fiable des paramètres multifractaux de la pluie à haute résolution de cinq minutes pour les départements français de l’Isère (38), des Yvelines (78), du Var (83) et du Val-de-Marne (94). Ces paramètres peuvent être utilisés pour caler ou valider des modèles statistiques ou stochastiques. D’autre part, l’évolution des caractéristiques multifractales peut être aussi utilisée pour évaluer des conséquences hydrologiques du changement climatique. Les résultats obtenus montrent que l’influence du changement climatique n’est pas perceptible sur les précipitations pour les périodes étudiées en région Ile-de-France.

La reconstitution de données de pluies manquantes au pas de temps quotidien et à l’échelle stationnelle est parfois nécessaire pour l’étude de changements climatiques ou des travaux de climatologie appliquée. C’est le cas, en domaine tropical, de l’analyse des variations des caractéristiques des saisons des pluies (dates de démarrage et de fin, durée, etc.). A partir d’une approche méthodologique classique fondée sur une régression linéaire multiple pas à pas, mais appliquée pour tirer le meilleur parti possible des données disponibles et incluant une correction des biais, les performances de la reconstitution des pluies obtenues sont évaluées en considérant différents descripteurs de la structure temporelle des saisons des pluies est-africaines. L’Afrique de l’Est, par sa topographie contrastée et ses deux saisons des pluies forcées par des mécanismes d’échelles spatiales différentes, constitue une zone pertinente pour tester la méthodologie de reconstitution. Les résultats montrent que l’occurrence des jours de pluies ainsi que les quantités précipitées sont reproduites correctement dans les espaces où les précipitations sont les plus abondantes et où le nombre de pluviomètres est plus important. Si au pas de temps journalier, les performances des reconstitutions restent parfois modestes, elles sont bien plus satisfaisantes lorsqu’on les évalue à partir des caractéristiques saisonnières ou intra-saisonnières comme le cumul saisonnier, le nombre de jours de pluie, ou les dates de début et de fin des saisons des pluies. L’impact du comblement des lacunes est directement associé à la proportion de lacunes dans les séries temporelles de pluie, sans qu’il soit possible d’identifier un pourcentage de lacunes au-delà duquel les performances de la méthode de reconstitution se détériorent significativement. La distribution temporelle des valeurs manquantes a également un impact non négligeable sur la qualité de la reconstitution de la saison des pluies : ainsi, lorsque l’absence de données de pluie concerne de longues périodes continues, les caractéristiques de la saison des pluies sont mal reproduites.

Dans le cadre d'une collaboration entre le CENID-RASPA (Centro National de Investigación Disciplinaria - Relación Agua, Suelo, Planta y Atmosfera, México) et l'IRD (anciennement ORSTOM, France), sept petites retenues du ranch Atotonilco, ranch d'élevage extensif situé au Nord-Mexique dans une zone semi-aride montagneuse, ont été équipées pour l'enregistrement en continu des niveaux d'eau (1996-1998). Des pluviomètres et pluviographes ont été installés sur leurs bassins versants (0,15 à 4,10 km2) et répartis sur toute la surface du ranch (450 km2). Par ailleurs, une soixantaine de petits barrages équipent ce ranch. En période pluvieuse ils complètent l'alimentation en eau du bétail, assurée principalement par des forages. L'objectif général de l'étude menée par le CENID-RASPA est d'analyser quel est et quel pourrait être le rôle de ces petits barrages dans l'alimentation en eau du ranch. À l'échelle des bassins versants, l'analyse des relations entre la hauteur de pluie et la lame ruisselée montre que la prise en compte de l'intensité de pluie est nécessaire pour expliquer le ruissellement. Dans ce but, un modèle hydrologique global conceptuel a été défini utilisant les notions : - d'intensité de pluie limite du ruissellement (IL), - d'indice des pluies antérieures (IK) - de pluie utile (PUIL), somme des pluies dont l'intensité, pour une même averse, dépasse la valeur limite IL. Les averses sans ruissellement et avec un faible ruissellement servent à définir la relation entre IL et IK. Deux paramètres définissent les relations hydro-pluviométriques : le coefficient de croissance parabolique E et le paramètre de position F, associé à l'origine des ruissellements. Le paramètre de position F varie en fonction de l'indice des pluies antérieures et tend à s'annuler pour une forte valeur de IK. Le paramètre E varie peu pour un même bassin, sauf lorsque deux averses sont espacées de moins de 24 heures et lorsque le couvert végétal herbeux est très dégradé. Dans ces deux cas, le coefficient E est nettement plus élevé, parfois trop élevé pour l'utilisation d'une relation parabolique. Les relations ainsi définies ont été utilisées pour calculer de longues séries d'apports journaliers dans les petits barrages du ranch Atotonilco (ESTRADA AVALOS, 1999).

La question de l’impact du changement climatique sur l’évolution temporelle des précipitations ainsi que l’impact de l’ilot de chaleur parisien sur la répartition spatiale des précipitations motivent l’étude de la variabilité du cycle de l’eau à fine échelle en Île-de-France. Une façon d'analyser cette variabilité en utilisant les données d'un réseau de pluviomètres est d'effectuer une classification sur les séries temporelles mesurées par le réseau. Dans cette thèse, nous avons exploré deux approches pour la classification des séries temporelles : pour la première approche basée sur la description des séries par des caractéristiques, un algorithme de sélection des caractéristiques basé sur les algorithmes génétiques et les cartes topologiques a été proposé. Pour la deuxième approche basée sur la comparaison de formes, une mesure de dissimilarité (Itérative downscaling time warping) a été développée pour comparer deux séries temporelles. Ensuite les limites des deux approches ont été discutées et suivies d'une mise en place d'une approche mixte qui combine les avantages de chaque approche. L’approche a d’abord été appliquée à l’évaluation de la variabilité spatiale des précipitations. Pour l’évaluation de la variabilité temporelle des précipitations, une classification des événements de précipitation observés par une station a été réalisée puis étendue sur l’ensemble du réseau pluviométrique. L’application sur la série historique de Paris-Montsouris (1873-2015) permet de discriminer automatiquement les années « remarquables » d’un point de vue météorologique
The impact of climat change on the temporal evolution of precipitation as well as the impact of the Parisian heat island on the spatial distribution of précipitation motivate studying the varaibility of the water cycle on a small scale on île-de-france. one way to analyse this varaibility using the data from a rain gauge network is to perform a clustring on time series measured by this network. In this thesis, we have explored two approaches for time series clustring : for the first approach based on the description of series by characteristics, an algorithm for selecting characteristics based on genetic algorithms and topological maps has been proposed. for the second approach based on shape comparaison, a measure of dissimilarity (iterative downscaling time warping) was developed to compare two rainfall time series. Then the limits of the two approaches were discuddes followed by a proposition of a mixed approach that combine the advantages of each approach. The approach was first applied to the evaluation of spatial variability of precipitation on île-de-france. For the evaluation of the temporal variability of the precpitation, a clustring on the precipitation events observed by a station was carried out then extended on the whole rain gauge network. The application on the historical series of Paris-Montsouris (1873-2015) makes it possible to automatically discriminate "remarkable" years from a meteorological point of view

L'estimation des champs de precipitations a de fines echelles de temps et d'espace est obtenue, soit a partir des donnees d'un reseau pluviometrique dense, soit par un radar meteorologique. Les champs de la reflectivite horizontale z#h et de la reflectivite differentielle z#d#r ont ete enregistres par le radar anatol et les mesures pluviometriques ont ete fournies par un reseau installe entre 5 et 10 km du radar. Nous avons developpe une methodologie de comparaison des donnees issues de ces deux moyens de mesures dont une etape importante consiste a rendre ces donnees compatibles entre elles. La premiere partie est consacree a une breve analyse des mesures pluviometriques, a une estimation des echelles spatio-temporelles, a une analyse theorique des conditions du choix de la methode d'interpolation en fonction de la densite du reseau et enfin a l'interpolation des mesures pluviometriques par une methode analogue au krigeage. Cette etude montre que la valeur du taux de precipitations mesuree par un pluviometre n'est representative que pour un intervalle de temps superieur ou egal a 15 minutes, compte tenu du fait que la distance moyenne entre les differents pluviometres du reseau est de 1,5 km (respectivement superieur a 20 minutes environ pour une distance moyenne de 3 km). La deuxieme partie est consacree a une analyse theorique du principe de la mesure du radar dit classique et du radar a diversite de polarisation. L'utilisation de z#d#r permet de prendre en compte la variabilite de la distribution des gouttes a l'interieur du nuage. Les champs de precipitations radar ont ete determines a partir des donnees du radar en utilisant les valeurs de la reflectivite differentielle z#d#r et sans utiliser les valeurs de z#d#r. Enfin, la troisieme partie est consacree a une confrontation des champs de precipitations determines, d'une part, a partir du reseau pluviometrique, d

L'amélioration des techniques d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'observatoire hydrométéorologique méditerranéen cévennes-vivarais. Suite à une première expérimentation réalisée à bollène à l'automne 2002, les données recueillies par le radar météorologique opérationnel de bollène du réseau aramis ont servi de support à une chaîne d'algorithmes mise au point pour l'estimation quantitative des précipitations au sol. Notre contribution à ces traitements concerne particulièrement une source d'erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique : l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaÇons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité par inversion proposée par andrieu et creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une approche d'identification du pvr à base physique. En diminuant le nombre de paramètre par rapport à la méthode initiale et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du pvr
The cévennes-vivarais mediterranean hydrometeorological observatory is a research initiative aimed at improving the rainfall observation. A number of innovative quantitative precipitation estimation (qpe) algorithms aimed at a space-time adaptive radar data processing were developed using the dataset of the bollène 2002 experiment. The last involved the operational weather radar of bollène, which is part of the aramis network. Our contribution in the present thesis deals with the vertical heterogeneity of rainfall. We consider the vertical profile of reflectivity inversion method proposed by andrieu et creutin (1995). It is adapted to the case of time-varying geographical supports designed with preliminary rain typing. Characterizing the error structure of radar quantitative precipitation estimates is recognized as a major issue. We assess the radar qpe with respect to reference rain estimates derived from rain gauge networks. A geostatistical framework is proposed for the establishment of such reference estimates. Assuming the residual between radar and reference value to be a random variable, we describe radar error by mean of probability distributions. The model consists in an additive random error, described by a random distribution. Some elements of space-time error structure are given. A new approach to determine the vertical profile of reflectivity (vpr) is proposed. It is based on a simplified microphysics in synergy with radar observations to simulate the vpr. A vpr is described with a reduced number of physical parameters. The new identified vprs are thus less refined but more valid and robust than the initial method

L'estimation des precipitations dans les systemes convectifs tropicaux d'apres la seule mesure du facteur de reflectivite radar est etudiee a partir d'un ensemble de donnees collectees en afrique sahelienne et equatoriale, dans le cadre du programme cooperatif epsat (etudes de precipitations par satellite). Ces donnees sont les mesures du radar numerise de niamey, d'un reseau de pluviographes couvrant un degre carre a l'est de niamey et des mesures de spectres granulometriques de gouttes de pluies. Il est montre que dans les pluies tropicales, les distributions de taille de gouttes sont compatibles avec le concept d'equilibre entre les processus de coalescence et de fractionnement. Ces distributions sont caracterisees par 5 pics dont la position et l'amplitude sont influencees par l'intensite de pluie r. L'expression analytique des distributions a l'equilibre est fonction du seul parametre r. Pour les pluies a l'equilibre, le facteur de reflectivite radar z et l'intensite sont lies par une fonction lineaire. Les precipitations tropicales peuvent etre decrites avec seulement deux relations applicables aux valeurs de z situees de part et d'autre du seuil d'equilibre. La methode consistant a estimer les pluies tropicales a partir de la seule mesure du facteur de reflectivite radar, en utilisant ces 2 relations, appliquee a un ensemble de cas d'observation de ligne de grain, donne de bons resultats

Il est admis en france que le risque pluvial resulte d'un alea d'ordre climatique et de la vulnerabilite des bassins versants. Les objectifs de ce travail sont d'une part de presenter une nouvelle approche pour estimer l'alea pluvieux en y integrant un aspect spatial et d'autre part de determiner les variables descriptives des episodes pluvieux extremes et leur loi de distribution, prealablement a l'elaboration d'un generateur stochastique de pluies extremes. Cette etude s'appuie sur un echantillon de 93 episodes pluvieux d'une duree maximale de 48 heures, ayant affectes la region languedoc-roussillon. Leur selection repose sur l'exploitation de l'information pluviometrique stockee dans la banque de donnees pluviometriques de meteo-france, sur la periode d'observation 1958-1993. Le chapitre b apres une presentation de la region et du reseau de pluviometre, traite de la selection et de la description de l'echantillon d'episodes. Le reseau etant evolutif dans le temps et dans l'espace, la potentialite du reseau a observer des surfaces de pluie de dimension variable est etudiee, en fonction de la periode d'observation. Par simulation la probabilite moyenne empirique d'observer une surface de pluie en fonction de son aire est estimee. L'etude des aires des surfaces de pluie, definies a differents seuils de pluviometrie et leur frequence regionale fait l'objet du chapitre c. L'influence de l'information pluviometrique, discontinue dans l'espace, sur les estimations des frequences des aires de surfaces de pluie y est analyse, ainsi que l'evolution des surfaces de pluie en fonction du seuil de pluviometrie, pour chaque episode. Enfin, le dernier chapitre est consacre a l'analyse de la distribution spatiale de l'occurence de pluie sur la region pour differents seuils de pluie. Une estimation de la distribution spatiale des points permettant la localisation des episodes sur la region y est egalement abordee.

Ces dernières années, de nombreux efforts ont été entrepris pour mieux comprendre les phénomènes précipitants parfois à l'origine de crues de cours d'eau et d'inondations ravageuses. Courant 2009, un consortium auvergnat a été mis en place pour notamment surveiller et prévoir ces événements. Les travaux menés dans cette thèse visent d'une part à améliorer les estimations quantitatives des précipitations (QPE) et d'autre part à vérifier les prévisions issues de modèles numériques sur de petites zones d'étude telles qu'une agglomération. L'observation des précipitations peut être réalisée à l'aide soit d'un pluviomètre qui fournit une mesure directe et précise de la quantité de pluie tombée au sol mais ne renseigne pas sur la variabilité spatiale des pluies soit d'un RADAR météorologique qui donne une représentation détaillée de la structure spatiale des précipitations mais dont les estimations sont sujettes à diverses erreurs d'autant plus prononcées en régions montagneuses. Le premier défit de cette thèse a été de trouver la meilleure façon de combiner ces deux informations complémentaires. Deux techniques géostatistiques ont été sélectionnées pour obtenir la meilleur QPE : le krigeage avec dérive externe (KED) et la fusion conditionnée (MERG). Les performances de ces deux méthodes ont été comparées au travers de deux domaines d'étude qui présentent des résolutions spatio-temporelles différentes. La seconde partie de cette thèse est consacrée à la mise en place d'une méthodologie fiable permettant de comparer spatialement les champs de QPE alors reconstruits et les prévisions quantitatives des précipitations (QPF). L'effort fut porté sur le modèle " Weather Research et Forcasting " (WRF). Une étude préliminaire a été réalisée pour tester les capacités du modèle et plus particulièrement des schémas de microphysique à reproduire la pluie. Cette étude assure ainsi l'obtention de prévisions réalistes pour une application sur des cas réels. L'appréciation de la qualité des QPF s'est focalisée sur la quantification spatiale des erreurs de prévision en termes de structure, d'intensité et de localisation des systèmes précipitants (SAL : Wernli et al. 2008, 2009).

La connaissance de la repartition spatiale et temporelle des precipitations dans les regions saheliennes est une demande exprimee par les etats concernes. Dans cette optique, la repartition spatiale des precipitations a l'echelle de la saison des pluies, puis de l'evenement pluvieux a ete etudiee. Les donnees utilisees proviennent d'un reseau dense de pluviographes implante au niger. La methode d'interpolation choisie est le krigeage. A l'echelle de la saison des pluies, l'analyse a montre une grande variabilite spatiale et temporelle. L'incidence sur le calcul des isohyetes et des pluies surfaciques en a ete deduite. L'influence de la densite de postes a egalement ete soulignee. Au pas de temps de l'evenement pluvieux, une classe d'evenements a ete definie et etudiee. Leur structure spatiale s'est revelee stable dans le temps. On a pu en deduire des abaques, donnant l'erreur d'estimation de la pluie surfacique en fonction de la densite du reseau et de la taille de la surface. Ces abaques permettront aux modelisateurs de connaitre la precision de leurs variables d'entree

Il est connu qu’avoir un système d’observation de la pluie de haute résolution spatio – temporelle est crucial pour obtenir de bons résultats dans la modélisation pluie – écoulement. Le radar est un outil qui donne des estimations quantitatives de precipitation avec une très bonne résolution. Lorsqu’il est fusionné avec un réseau des pluviomètres les avantages des deux systèmes sont obtenus. Cependant, les estimations fournies par le radar ont des incertitudes différentes à celles qui sont obtenus avec les pluviomètres. Dans le processus de calcul pluie – écoulement l'incertitude des précipitations interagit avec l'incertitude du modèle hydrologique. L’objectif de ce travail est d’étudier les méthodes utilisées pour quantifier l'incertitude dans l'estimation des précipitations par fusion radar – pluviomètres et de l'incertitude dans la modélisation hydrologique, afin de développer une méthodologie d'analyse de leurs contributions individuelles au traitement pluie - écoulement.Le travail est divisé en deux parties, la première cherche à évaluer: Comment peut-on quantifier l'incertitude de l'estimation des précipitations par radar? Pour répondre à la question, l'approche géostatistique par Krigeage avec Dérive Externe (KED) et Génération Stochastique de la précipitation a été utilisée, qui permet de modéliser la structure spatio – temporaire de l’erreur. La méthode a été appliquée dans la région des Cévennes - Vivarais (France), où il y a un système très dense d'observation. La deuxième partie explique: Comment pourrais être quantifiée l'incertitude de la simulation hydrologique qui provient de l'estimation de précipitation par radar et du processus de modélisation hydrologique? Dans ce point, l'outil de calcul hydrologique à Mesoéchelle (HCHM) a été développé, c’est un logiciel hydrologique distribuée et temps continu, basé sur le Numéro de Courbe et l’Hydrographe Unitaire. Il a été appliqué dans 20 résolutions spatio - temporelles allant de 10 à 300 km2 et 1 à 6 heures dans les bassins de l’Ardèche (~ 1971 km2) et le Gardon (1810 km2). Apres une analyse de sensibilité, le modèle a été simplifié avec 4 paramètres et l’incertitude de la chaîne de processus a été analysée: 1) Estimation de precipitation; 2) Modélisation hydrologique; et 3) Traitement pluie - écoulement, par l’utilisation du coefficient de variation de l'écoulement simulé.Il a été montré que KED est une méthode qui fournit l’écart type de l’estimation des précipitations, lequel peut être transformé dans une estimation stochastique de l’erreur locale. Dans la chaîne des processus: 1) L'incertitude dans l'estimation de précipitation augmente avec la réduction de l’échelle spatio – temporelle, et son effet est atténué par la modélisation hydrologique, vraisemblablement par les propriétés de stockage et de transport du bassin ; 2) L'incertitude de la modélisation hydrologique dépend de la simplification des processus hydrologiques et pas de la surface du bassin ; 3) L'incertitude dans le traitement pluie - écoulement est le résultat de la combinaison amplifiée des incertitudes de la précipitation et la modélisation hydrologique
It is known that having a precipitation observation system at high space - time resolution is crucial to obtain good results in rainfall - runoff modeling. Radar is a tool that offers quantitative precipitation estimates with very good resolution. When it is merged with a rain gauge network the advantages of both systems are achieved. However, radars estimates have different uncertainties than those obtained with the rain gauge. In the modeling process, uncertainty of precipitation interacts with uncertainty of the hydrological model. The objective of this work is: To study methods used to quantify the uncertainty in radar – raingauge merge precipitation estimation and uncertainty in hydrological modeling, in order to develop a methodology for the analysis of their individual contributions in the uncertainty of rainfall - runoff estimation.The work is divided in two parts, the first one evaluates: How the uncertainty of radar precipitation estimation can be quantified? To address the question, the geostatistical approach by Kriging with External Drift (KED) and Stochastic Generation of Precipitation was used, which allows to model the spatio - temporal structure of errors. The method was applied in the Cévennes - Vivarais region (France), where there is a very rich observation system. The second part explains: How can it be quantified the uncertainty of the hydrological simulation coming from the radar precipitation estimates and hydrological modeling process? In this point, the hydrological mesoscale computation tool was developed; it is distributed hydrological software in time continuous, within the basis of the Curve Number and the Unit Hydrograph. It was applied in 20 spatio-temporal resolutions ranging from 10 to 300 km2 and 1 to 6 hours in the Ardèche (~ 1971 km2) and the Gardon (1810 km2) basins. After a sensitivity analysis, the model was simplified with 4 parameters and the uncertainty of the chain of process was analyzed: 1) Precipitation estimation; 2) Hydrological modeling; and 3) Rainfall - runoff estimation, by using the coefficient of variation of the simulated flow.It has been shown that KED is a method that provides the standard deviation of the precipitation estimation, which can be transformed into a stochastic estimation of the local error. In the chain of processes: 1) Uncertainty in precipitation estimation increases with decreasing spatio-temporal scale, and its effect is attenuated by hydrological modeling, probably due by storage and transport properties of the basin; 2) The uncertainty of hydrological modeling depends on the simplification of hydrological processes and not on the surface of the basin; 3) Uncertainty in rainfall - runoff treatment is the result of the amplified combination of precipitation and hydrologic modeling uncertainties

Ce travail de thèse concerne la caractérisation de la structure spatio-temporelle des fortes précipitations dans la région Cévennes-Vivarais. La région est soumise à des événements de pluie catastrophiques dont la magnitude gouverne les conséquences à différentes échelles de temps et d'espace. La détermination de la probabilité d'occurrence des orages est problématique à cause du caractère extrême des ces événements, de leur dimension spatio-temporelle et du manque de données pluviométriques aux échelles d'intérêt. Nous proposons d'adopter des approches d'invariance d'échelles afin d'estimer la fréquence d'occurrence de ces événements. Ces approches permettent d'extrapoler la distribution de la pluie à haute résolution à partir de données d'intensité pluvieuse à plus faible résolution. La paramétrisation de ces modèles étant fortement dépendante de l'incertitude de la mesure, nous avons d'abord caractérisé l'erreur commise dans la mesure de la pluie par un réseau de pluviomètres à augets. Nous avons ensuite exploré le comportement des pluies extrêmes dans la région d'étude, identifiant les gammes d'invariance d'échelles des extrêmes. Dans cette gamme d'échelles, nous présentons un modèle régional Intensité-Durée-Fréquence qui prend en considération l'hétérogénéité spatiale des extrêmes dans la région. Étant donné que le réseau pluviométrique ne permet pas de détecter les propriétés d'invariance d'échelle spatiale des champs de pluie, nous avons adopté une méthode semi-empirique pour modéliser des intensités de pluie intégrés sur des surfaces données (pluie surfacique) sur la base du concept de la mise en échelle dynamique (" dynamic scaling "). Cette modélisation permet la construction d'un modèle régional Intensité-Durée-Fréquence-Surface. Enfin, nous avons appliqué ce modèle à la construction des diagrammes de sévérité pour trois événements marquants en région Cévennes-Vivarais, afin d'identifier les échelles spatio-temporelles critiques pour chaque événement. Grâce aux diagrammes de sévérité, nous avons pu évaluer, pour ces mêmes événements, la performance d'un modèle météorologique de méso-échelle.