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Dissertations / Theses on the topic 'Précipitations extrêmes'
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Sebille, Quentin. "Modélisation spatiale de valeurs extrêmes : application à l'étude de précipitations en France." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1244/document.
Full textAbstract:
Les précipitations extrêmes en France sont responsables de phénomènes d'inondations entraînant la perte de vies humaines et des millions d'euros en dégâts matériels. Mesurer le risque associé à ces événements météorologiques rares fait appel à la théorie statistique des valeurs extrêmes, qui propose plusieurs approches permettant d'évaluer des scénarios catastrophes. Cette thèse s'intéresse en particulier à trois mesures de risque faisant intervenir à la fois des lois de probabilité jointes et des méthodes de prédiction spatiale liées à la géostatistique.Dans un premier temps, plusieurs modèles spatiaux de valeurs extrêmes construits sur des données de maxima annuels sont évalués dans une étude comparative sous la forme d'un article. La comparaison des méthodes est menée en se servant de simulations construites à partir de données réelles de maxima annuels de précipitations en France et porte sur des critères liés aux deux mesures de risque que sont le niveau de retour centennal et le coefficient extrémal.Un modèle en particulier, le processus max-stable et hiérarchique de Reich et Shaby (2012) est étudié en détail et fait l'objet d'une implémentation sous la forme d'un package R dédié à la simulation et à l'estimation par cette méthode.Dans un second temps, les données journalières dépassant un seuil élevé sont modélisées dans un cadre spatial dans le but d'estimer une probabilité d'échec conditionnelle. Plusieurs estimateurs de cette mesure sont proposés en se concentrant d'une part sur des méthodes paramétriques liées aux processus Pareto et d'autre part sur deux approches non paramétriques. Les méthodes sont construites de sorte que la dépendance temporelle observable dans les valeurs journalière soit prise en compte lors de l'estimation.Tout au long de la thèse, les méthodes développées sont appliquées sur des données journalières de précipitations en FranceExtreme precipitation in France are responsible for flooding events that cause people's deaths and billions of euros in material damage. Measuring the risk associated to these rare meteorological events is possible thanks to the extreme value theory which allows the estimation of such catastrophic scenarios. This thesis focus on three risk measures involving joint probabilities and spatial prediction methods related to geostatistics.In a first time, several spatial models for extreme values built on annual maxima are evaluated in a comparative study in the form of an article. This comparison is performed using simulated data from real annual maxima of precipitation in France. It is also based on two criteria linked to risk measures: the hundred years return level and the extremal coefficient. One particular model is presented in details: the one of Reich and Shaby (2012). This model is implemented under a R package entirely dedicated to its estimation and simulation procedures.In a second time, exceedances of spatial daily data are modelled in order to estimate a conditional failure probability. Several estimators of this measure are proposed, based on the one hand on parametric methods involving Pareto processes and on the other hand on non parametric approaches. The temporal dependence in extremes is also considered with care when estimating this probability.Along this thesis, the methods are applied on daily data of precipitation in France
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Dutheil, Cyril. "Impacts du changement climatique dans le Pacifique Sud à différentes échelles : précipitations, cyclones, extrêmes." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS402.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite du changement climatique dans le Pacifique Sud, d'ici à la fin du siècle dans le scénario RCP8.5 (=scénario le plus extrême équivalent à augmentation du forçage radiatif de 8.5W.m-2), à plusieurs échelles spatiales ((1) le Pacifique, (2) le Pacifique sud-ouest, (3) et la Nouvelle-Calédonie) et de ses impacts. Les projections climatiques des modèles CMIP5 comportent de nombreuses biais (e.g. double ITCZ, forte dispersion des patrons de changement de SST) dans cette région que nous nous sommes attachés à réduire. Pour ce faire nous avons utilisé un modèle atmosphérique régional (Weather Research and Forecast). (1) A cette échelle nous nous sommes intéressés au devenir de la zone de convergence du pacifique sud (SPCZ). Les simulations de changement climatique ont montré un possible assèchement (-30%) de la SPCZ piloté par des changements de circulation. (2) Nous nous sommes ici intéressés au devenir de la cyclogenèse du Pacifique Sud-Ouest. Les simulations de changement climatique nous ont permis de montrer une diminution de l'intensité des cyclones, une augmentation des précipitations cyclonique, ainssi qu'un possible effondrement du nombre de cyclone (-50%) du à une augmentation du cisaillement vertical du vent. (3) A cette échelle nous nous sommes focalisés sur l'évolution du climat Néo-Calédonien. Les simulations de changement climatique ont montré une diminution moyenne des précipitations de 20%, avec des contrastes très forts en fonction des régions (côte Est vs côte Ouest), ainsi qu'un doublement du nombre de vagues de chaleur. Enfin nous avons montré l'interet de ces simulations régionales pour des études d'impacts appliquées aux écosystèmesIn this thesis we are interested in the South Pacific climate changes, at the end of the 21st century under the RCP8.5 scenario (i.e. the most extreme scenario equivalent to a radiative forcing increase of 8.5W.m-2), at several spatial scales ((1) Pacific, (2) Southwest Pacific, (3) and New Caledonia) and in its impacts. The climate projections of the CMIP5 models include many biases (e.g. double ITCZ, strong intermodel variability of SST change patterns) in this region that we reduced by using a regional atmospheric model (Weather Research and Forecast). (1) At this scale we are interested in the future of the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). Climate change simulations showed a possible drying (-30%) of SPCZ driven by circulation changes. (2) We are interested here in the future of the Southwest Pacific cyclogenesis. Climate change simulations have shown a decrease of cyclone intensity, an increase of cyclonic precipitation, and a possible collapse of the cyclones number (-50%) due to an increase of vertical wind shear. (3) And then we focused on the evolution of the New Caledonian climate. Climate change simulations showed a decrease of rainfall (-20%) in average, with very strong contrasts across regions (East coast vs West coast), as well as a doubling of the heat waves number. Finally, we showed the interest of these regional simulations for impact studies applied to ecosystems
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Colmet-Daage, Antoine. "Les impacts du changement climatique sur les pluies et les inondations extrêmes de bassins versants méso-échelles méditerranéens." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG020/document.
Full textAbstract:
Les bassins versants nord-méditerranéens sont fréquemment soumis à des crues extrêmes liées à des précipitations convectives intenses et aux caractéristiques hydrologiques locales. La région méditerranéenne est considérée comme une des régions les plus affectées par le réchauffement climatique, ce qui laisse présager des changements dans le cycle hydrologique. L’objectif de cette thèse CIFRE est d’évaluer les impacts du changement climatique sur les précipitations extrêmes à travers une méthode dite de « futurisation », dans laquelle une fonction de transfert est construite en comparant la distribution des quantiles de précipitations du climat présent et futur. Les impacts du changement climatique sur les précipitations extrêmes sont évalués à travers les simulations à haute résolution EMCORDEX. L’exercice se focalise sur le bassin versant de l’Orbieu dans le sud de la France. La méthode de futurisation est appliquée à six épisodes majeurs de précipitations ayant généré des crues éclair. Les impacts hydrologiques des équivalents statistiques futurs des épisodes de précipitations sont ensuite évalués à travers un modèle hydrologique évènementiel conceptuel. Une estimation des changements d’humidité du sol liés au changement climatique est réalisée et couplée à la quantification des impacts hydrologiques. Le choix d’une modélisation hydrologique conceptuelle a été motivé par ses futures applications opérationnelles. Les conséquences de ce choix sont évaluées à travers une comparaison avec un modèle hydrologique à base physique. Ce dernier est mis en place grâce à une caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin versant de l’Orbieu appuyée par plusieurs campagnes de terrainNorthern mediterranean meso-scale river catchments are submitted to extremes floods events linked to intense convective precipitation and local hydrologic features. The Mediterranean region is known to be one of the most affected areas by global warming, and it is likely that changes can be expected in the hydrological cycle. The aim of this CIFRE thesis is to assess the climate change impacts on extreme precipitation events using a so-called “futurization” method, in which a transfer function is built by comparing the quantiles of distribution for both present and future climate precipitation. The climate change impact on extreme precipitation events is assessed over high-resolution EMCORDEX simulations. The focus is on the Orbieu catchment located in southwestern France. The futurization method is applied to six major events of precipitation that trigger flash floods. The hydrological impacts of those future statistical counterpart precipitation events are therefore assessed through a conceptual event-based hydrological model. An assessment of soil moisture changes under climate change is performed and coupled to the hydrological impact quantification. The conceptual hydrological model chosen, have been motivated by its future operational applications. The consequences of that choice are assessed through a comparison to a physically based hydrological model. It has been implemented through the hydrological functioning caracterisation of the Orbieu catchment supported by several field campaigns
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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU032/document.
Full textAbstract:
Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu'elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l'occurrence et l'intensité de ces dernières risquent fort probablement de s'accroître. Par conséquent, le risque d'inondation pourrait vraisemblablement s'intensifier. Les impacts de l'évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d'inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infra-journalières et elles s'étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d'estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l'élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d'estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l'information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l'estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d'hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l'information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l'occurrence des champs de Markov gaussiens. L'application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d'estimation des quantiles en Amérique du NordPrecipitation extremes plays a major role in flooding events and their occurrence as well as their intensity are expected to increase. It is therefore important to anticipate the impacts of such an increase to ensure the public safety and the infrastructure sustainability. Since climate models are the only tools for providing quantitative projections of precipitation, flood risk management for the future climate may be based on their simulations. Most of the time, the Extreme value theory is used to estimate the extreme precipitations from a climate simulation, such as the T-year return levels. The variance of the estimations are generally large notably because the sample size of the maxima series are short. Such variance could have a significant impact for flood risk management. It is therefore relevant to reduce the estimation variance of simulated return levels. For this purpose, the aim of this paper is to develop a non-stationary and regional statistical model especially suited for climate models that estimates precipitation extremes. At first, the non-stationarity is removed by a preprocessing approach. Thereafter, the spatial correlation is modeled by a Bayesian hierarchical model including an intrinsic Gaussian Markov random field. The model has been used to estimate the 100-year return levels over North America from a simulation by the Canadian Regional Climate Model. The results show a large estimation variance reduction when using the regional model
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Jalbert, Jonathan. "Développement d'un modèle statistique non stationnaire et régional pour les précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26565.
Full textAbstract:
Les inondations constituent le risque naturel prédominant dans le monde et les dégâts qu’elles causent sont les plus importants parmi les catastrophes naturelles. Un des principaux facteurs expliquant les inondations sont les précipitations extrêmes. En raison des changements climatiques, l’occurrence et l’intensité de ces dernières risquent fort probablement de s’accroître. Par conséquent, le risque d’inondation pourrait vraisemblablement s’intensifier. Les impacts de l’évolution des précipitations extrêmes sont désormais un enjeu important pour la sécurité du public et pour la pérennité des infrastructures. Les stratégies de gestion du risque d’inondation dans le climat futur sont essentiellement basées sur les simulations provenant des modèles numériques de climat. Un modèle numérique de climat procure notamment une série chronologique des précipitations pour chacun des points de grille composant son domaine spatial de simulation. Les séries chronologiques simulées peuvent être journalières ou infrajournalières et elles s’étendent sur toute la période de simulation, typiquement entre 1961 et 2100. La continuité spatiale des processus physiques simulés induit une cohérence spatiale parmi les séries chronologiques. Autrement dit, les séries chronologiques provenant de points de grille avoisinants partagent souvent des caractéristiques semblables. De façon générale, la théorie des valeurs extrêmes est appliquée à ces séries chronologiques simulées pour estimer les quantiles correspondants à un certain niveau de risque. La plupart du temps, la variance d’estimation est considérable en raison du nombre limité de précipitations extrêmes disponibles et celle-ci peut jouer un rôle déterminant dans l’élaboration des stratégies de gestion du risque. Par conséquent, un modèle statistique permettant d’estimer de façon précise les quantiles de précipitations extrêmes simulées par un modèle numérique de climat a été développé dans cette thèse. Le modèle développé est spécialement adapté aux données générées par un modèle de climat. En particulier, il exploite l’information contenue dans les séries journalières continues pour améliorer l’estimation des quantiles non stationnaires et ce, sans effectuer d’hypothèse contraignante sur la nature de la non-stationnarité. Le modèle exploite également l’information contenue dans la cohérence spatiale des précipitations extrêmes. Celle-ci est modélisée par un modèle hiérarchique bayésien où les lois a priori des paramètres sont des processus spatiaux, en l’occurrence des champs de Markov gaussiens. L’application du modèle développé à une simulation générée par le Modèle régional canadien du climat a permis de réduire considérablement la variance d’estimation des quantiles en Amérique du Nord.
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Ha, Minh Truong. "No precipitation or heavy precipitation : how can we make regional climate models more reliable over Euro-Mediterranean?" Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS187.
Full textAbstract:
La zone euro-méditerranéenne a été identifiée comme particulièrement vulnérable au changement climatique avec une probabilité plus élevée d'occurrence d'événements extrêmes conduisant à des inondations et des sécheresses. Cependant, les modèles ont tendance à simuler trop souvent de faibles précipitations et à sous-estimer les fortes précipitations, ce qui les rend peu fiables pour l'estimation des futurs événements extrêmes dans cette région. La motivation de ce projet de thèse est de mieux comprendre et modéliser les processus conduisant à ces extrêmes, en considérant leur variabilité spatiale liée à des conditions très diverses, et de mieux estimer la réponse de ces processus au changement climatique. J'analyse d'abord le déclenchement des précipitations en me basant sur la relation entre les précipitations, la vapeur d'eau intégrée et la température troposphérique à partir de différents ensembles de simulations climatiques régionales sur l'Europe, de 0,44° de résolution à une résolution de l'ordre de 3 km permettant le développement explicite de la convection (CP pour convective-permitting), afin d'évaluer l'impact de la résolution et de la paramétrisation de la convection dans la représentation du déclenchement des précipitations. Ensuite, j'ai exploité un autre petit ensemble de simulations dans lesquelles la paramétrisation de la convection profonde est désactivée à une résolution plus grossière que 3km, ceci afin de démêler l'impact d'une résolution plus élevée de celui de la convection explicite dans les simulations CP. Enfin, j'ai étudié l'évolution des processus de déclenchement des précipitations dans un climat en réchauffement en utilisant un ensemble de simulations de CP. Les résultats montrent que l'ensemble de simulations CP permet de diminuer l'occurrence des faibles précipitations et de simuler des extrêmes de précipitations plus intenses. Pour expliquer ces résultats, je détermine la valeur critique d'humidité (IWVcv) au-delà de laquelle l'occurrence des précipitations augmente rapidement pour différents bins de température. Je montre que la fréquence plus faible des précipitations dans les simulations CP peut être expliquée par une valeur d'IWVcv plus élevée et une probabilité plus faible de dépasser cette valeur critique dans les régions de convection forte. La convection explicite joue un rôle plus important dans la simulation de la fréquence des précipitations, tandis que l'impact d'une résolution plus élevée varie selon les modèles. En outre, sur les hautes montagnes, la résolution du modèle a un impact plus important dans la simulation de l'IWVcv car les processus dynamiques liés à l'orographie jouent un rôle important dans le déclenchement de la convection. Sur les plaines, une résolution plus élevée a un impact plus important pour les basses températures mais à haute température, quand les processus convectifs dominent, l'impact de la convection explicite profonde est plus important. Au-dessus de la mer, l'IWVcv n'est pas affectée par la résolution du modèle car le déclenchement des précipitations dépend de la convergence à grande échelle. Dans un climat en réchauffement, la distribution de l'IWVcv devrait se déplacer vers des températures et une vapeur d'eau plus élevées, ce qui conduit à une convection moins fréquente mais plus forte dans les projections futuresThe Euro-Mediterranean area has been identified as a hot-spot for climate change with higher probability of occurrence of extreme events conducive to floods and droughts. However, models tend to simulate too often light precipitation and to underestimate heavy precipitation, making them unreliable for the estimation of future extreme events over this region. The motivation of this PhD project is to better understand and model the processes leading to these extremes, by considering their spatial variability linked to very diverse conditions, and to better estimate the answer of these processes to climate change. I first analyze the triggering of precipitation based on the relationship between precipitation, IWV and tropospheric temperature from different ensembles of the regional climate simulations over Europe from 0.44° to convective-permitting (CP) resolution to assess the impact of resolution and convection parameterization in representing precipitation triggering. Then I used a small ensemble of simulations with the parameterization of deep convection switched off at a coarser resolution than the CP ensemble, this aims to disentangle the impact of higher resolution and explicit convection in CP simulations. Finally, I investigated the evolution of precipitation triggering processes in a warming climate using an ensemble of CP simulations. The results show that CP ensemble presents a lower occurrence of weak precipitation and more intense extreme events. To explain this tendency, I determine the critical value of water vapor (IWVcv) over which the precipitation occurrence picks up for different bins of temperature and I compare the values obtained for the different ensembles. I show that lower frequency of precipitation in CP simulations can be explained by higher IWVcv and lower probability to exceed IWVcv over the areas with vigorous convection. The explicit convection plays a more important role in simulating precipitation frequency, while the impact of higher resolution varies with different models. In addition, over the high mountain, model resolution has a larger impact in simulating IWVcv because dynamical processes linked to orography play an important role in triggering convection. Over the plains, higher resolution has a larger impact at low temperature bins but at high temperature, the impact of deep explicit convection is greater. Over the sea, IWVcv is not impacted by model resolution because precipitation triggering depends on large scale convergence over there. In a warming climate, the distribution of IWVcv is expected to shift towards higher temperature and water vapor, this leads to a less often but stronger convection in the future projections
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Zahar, Yadh. "Modélisation spatiale et temporelle des précipitations extrêmes et érosives en Tunisie centrale en vue de l'aménagement des petits bassins hydrologiques." Nice, 1994. http://www.theses.fr/1994NICE2015.
Full textAbstract:
Cette recherche porte sur deux points méthodologiques essentiels: l'étude des pluies extrêmes et l'analyse de l'érosivité des pluies en Tunisie centrale. La première partie concerne l'analyse statistique des séries pluviographiques et met en évidence: la bonne adéquation des lois de Gumbel et Montana aux séries de maxima saisonniers et annuels, pour différents pas de temps compris entre la demi-heure et 24 heures, la liaison entre le paramètre b de la loi de Montana, et le rapport des gradex des pluies journalières d'automne et annuels, ainsi que l'indépendance de ce paramètre avec les périodes de retour. Ainsi, la statistique des pluies extrêmes se caractérise assez bien à partir des trois paramètres: la pluie journalière décennale, le gradex journalier, et le paramètre b de la loi de Montana. Ces trois paramètres sont estimes sur les séries pluviométriques, et font l'objet d'une cartographie. L'application pratique de ce volet consistait enfin à fournir aux projecteurs une méthodologie régionale de prédétermination des pluies extrêmes horaires en tout lieu géographique et pour différentes durées comprises entre 30 minutes et 24 heures. La seconde partie aborde l'analyse de l'érosivité des pluies. Cette analyse s'est faite à l'aide d'un générateur stochastique des pluies, et du modèle pluie-érosivité de Wischmeier. On observe que la liaison de l'index r d'érosivité des pluies par rapport aux paramètres de pluie est particulièrement forte avec les intensités en 30 minutes. L'évènement érosif maximal de l'année est souvent très fortement érosif, si bien que l'ensemble de ces évènements extrêmes sur de longues périodes sont responsables de plus de 50% de l'érosion. Leur apparition est fréquente au printemps et surtout à l'automne. L'index des pluies se cumulant dans le temps comme l'érosion ou le dépôt de sédiments, nous avons simulé l'envasement progressif des retenues d'eau, afin de rechercher une méthode probabiliste de prédiction de leur durée de service. Nous avons notamment analyse les probabilités d'écart par rapport à une durée de service moyenne préalablement estiméeThe research work presented in this thesis addresses two essential methodological themes: the study of extreme rainfalls, and the analysis of the rainfall erosivity in central tunisia. The first part of the study, devoted to the statistical analysis of the rainfall series, has highlighted the following aspects: the good fit between gumbel's and montana's laws at the seasonal and annual series of maxima for various time lags ranging from 30 minutes to 24 hours and the link between the b perameter of montana's law and the gradex ratio of the daily autumnal and annual rainfalls, as well as the independence of this parameter vis-a-vis the return intervals. The statistical analysis of extreme rainfalls may thus be well characterized using the three parameters that are the decenial rainfall on a daily basis,the daily gradex and the b parameter of montana's law. These three parameters are estimated from the rainfall series and have ben mapped. Such maps present the advantage of being generated from recent data collected over the study area. The practical application of part one of the study has finally consisted in providing a regionally valid methodology of aid to planners in predetermining extreme rainfalls on an hourly basis at any given point and for durations ranging from 30 minutes to 24 hours. Part two is devoted to the analysis of rainfall erosivity. The methodological procedure has been based on a stochastic rainfall generator and on the rainfall-erosivity model of wischmeier. It was observed that the distribution of the r inde of rainfall erositivy in relation of rainfall parameters is especially strong with the 30 minutes intensities because of their short duration. The maximum erosive event in the year is often extremely erosive, such that the sum of the extreme episodes over long periods accounts for over 50% of the measured erosion. These episodes are most commonly observed in spring, and especially in autumn
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Berthou, Ségolène. "Sensibilité des précipitations extrêmes au couplage sous-mensuel atmosphère-océan en Méditerranée nord-occidentale : approche par la modélisation climatique régionale." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066477/document.
Full textAbstract:
Chaque automne, des événements de précipitations intenses (HPEs) ont lieu en Méditerranée nord-occidentale. Cette thèse adopte une approche par la modélisation climatique régionale couplée atmosphère-océan pour traiter de la sensibilité de ces événements à des changements de température de surface de la mer (SST) résultant soit de biais dans le modèle couplé, soit de la réponse de la couche de mélange océanique à des forçages atmosphériques. Deux cas d’études mettent en évidence la sensibilité particulière des zones de convergence d’humidité aux changements de SST. L’élaboration d’indices synthétiques de changements dans les précipitations et de changements de SST en amont des zones précipitantes met en lumière dans plusieurs régions (Cévennes, région de Valence, Calabre) une relation linéaire entre ces deux quantités dans deux plateformes de modélisation différentes : MORCE et CNRM-RCSM4. Dans la région de Valence, en Espagne, nous montrons en outre que les événements de précipitations intenses sont souvent précédés d’un épisode de Mistral qui refroidit la zone amont des précipitations dans les jours précédant celles-ci, refroidissement qui tend ensuite à réduire l’intensité de l’événement précipitantEvery year in autumn, heavy precipitation events (HPEs) occur in the northwestern Mediterrranean. This thesis uses coupled atmosphere-ocean regional climate modeling to tackle the sensitivity of these events to sea surface temperature (SST) changes coming either from model biases or from the oceanic mixed layer response to atmospheric forcing. Two case studies show the particular sensitivity of moisture convergence zones to SST changes. The use of synthetic indexes of precipitation changes and SST changes in the upstream zones shows a linear relationship between the two indexes in several regions (Cévennes, the region of Valencia, Calabria) in the modeling platforms MORCE and CNRM-RCSM4. Furthermore, we show that the HPEs in the region of Valencia are often preceded by a Mistral event which cools the upstream zone whithin 5 days before the HPEs. In turn, this cooling tends to reduce the intensity of the HPE
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Berthou, Ségolène. "Sensibilité des précipitations extrêmes au couplage sous-mensuel atmosphère-océan en Méditerranée nord-occidentale : approche par la modélisation climatique régionale." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066477.
Full textAbstract:
Chaque automne, des événements de précipitations intenses (HPEs) ont lieu en Méditerranée nord-occidentale. Cette thèse adopte une approche par la modélisation climatique régionale couplée atmosphère-océan pour traiter de la sensibilité de ces événements à des changements de température de surface de la mer (SST) résultant soit de biais dans le modèle couplé, soit de la réponse de la couche de mélange océanique à des forçages atmosphériques. Deux cas d’études mettent en évidence la sensibilité particulière des zones de convergence d’humidité aux changements de SST. L’élaboration d’indices synthétiques de changements dans les précipitations et de changements de SST en amont des zones précipitantes met en lumière dans plusieurs régions (Cévennes, région de Valence, Calabre) une relation linéaire entre ces deux quantités dans deux plateformes de modélisation différentes : MORCE et CNRM-RCSM4. Dans la région de Valence, en Espagne, nous montrons en outre que les événements de précipitations intenses sont souvent précédés d’un épisode de Mistral qui refroidit la zone amont des précipitations dans les jours précédant celles-ci, refroidissement qui tend ensuite à réduire l’intensité de l’événement précipitantEvery year in autumn, heavy precipitation events (HPEs) occur in the northwestern Mediterrranean. This thesis uses coupled atmosphere-ocean regional climate modeling to tackle the sensitivity of these events to sea surface temperature (SST) changes coming either from model biases or from the oceanic mixed layer response to atmospheric forcing. Two case studies show the particular sensitivity of moisture convergence zones to SST changes. The use of synthetic indexes of precipitation changes and SST changes in the upstream zones shows a linear relationship between the two indexes in several regions (Cévennes, the region of Valencia, Calabria) in the modeling platforms MORCE and CNRM-RCSM4. Furthermore, we show that the HPEs in the region of Valencia are often preceded by a Mistral event which cools the upstream zone whithin 5 days before the HPEs. In turn, this cooling tends to reduce the intensity of the HPE
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Pujol, Nicolas. "Développement d’approches régionales et multivariées pour la détection de non stationnarités d’extrêmes climatiques. Applications aux précipitations du pourtour méditerranéen français." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20090.
Full textAbstract:
Parallèlement au contexte du réchauffement climatique, la vulnérabilité face aux événements hydrologiques extrêmes est en constante augmentation, notamment en France. Si l'effet du changement climatique sur les températures maximales est avéré, son impact sur le régime des pluies fortes n'est pas établi, et l'on s'interroge, depuis quelques années, sur la perception d'une recrudescence des événements extrêmes : urbanisation mal maîtrisée, surmédiatisation ou changement climatique ? Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est double. Premièrement, mettre au point des outils statistiques permettant l'étude régionale de la stationnarité des extrêmes climatiques. En effet, le changement climatique est un phénomène à grande échelle qui devrait avoir un impact à l'échelle régionale. Deuxièmement, étudier la stationnarité des précipitations méditerranéennes intenses. Deux approches sont ici proposées. La première permet de mettre en évidence des changements locaux significatifs à l'échelle régionale. La deuxième consiste à rechercher une tendance régionale qui soit commune à l'ensemble des stations d'une même zone. Cette deuxième méthode est basée sur l'utilisation de copules multivariées qui permettent de prendre en compte formellement la dépendance spatiale des données. L'estimation par maximum de vraisemblance est alors réalisée via les algorithmes génétiques. Ainsi, 92 séries de précipitations du pourtour méditerranéen français sont examinées. Une tendance à la hausse des maxima annuels est observée sur une bande méridienne allant de l'Ariège à la Corrèze, mais également dans le Massif Central, les Cévennes et les montagnes du RoussillonAt the same time as the global warming context, the vulnerability in front of extreme hydrological events is in constant increase, notably in France. If the effect of the climate change on the maximal temperatures is turned out, its impact on the regime of strong rains is not established, and we wonder, for some years, about the perception of an increasing number of extreme events: badly mastered urbanization, excessive media coverage or climate change? In this context, the objective of this thesis is double. In the first place, to define statistical tools allowing the regional study of the stationnarity of climatic extremes. Indeed, the climate change is a large-scale phenomenon which should have an impact at the regional scale. Secondly, to study the stationnarity of the intense Mediterranean precipitations. Two approaches are proposed here. The first one allows to detect significant local changes at the regional scale. The second consists in looking for a regional tendency which is common to all the stations of a same zone. This second method is based on the use of multivariate copula which allow to take formally into account the spatial dependence of the data. The estimation by maximum likelihood method is then realized via the genetic algorithms. So, 92 precipitation series of the French Mediterranean region are examined. An increase of annual maxima is observed on a meridian band going from the Ariège to the Corrèze, and also in the Massif Central, Cevennes and the mountains of Roussillon
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Sanabria, Janeet Margarita. "Variabilité interannuelle du régime des pluies et des événements extrêmes ENSO le long du versant Pacifique Péruvien : mécanismes de contrôle à grande échelle." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30143.
Full textAbstract:
Quatre événements El Niño extrêmes ont eu lieu durant les cinq dernières décennies (1972/1973, 1982/1983, 1997/1998 et 2015/2016) et étaient caractérises comme forts dans la région Niño 3.4. Ils présentent des différences significatives dans leur évolution qui induisent des anomalies distinctes de précipitations le long du versant Pacifique Péruvien illustrant la non-linéarité de la téléconnexion ENSO sur les précipitations dans cette région. Les pluies extrêmes ont un impact néfaste sur la population et les secteurs productifs en raison des inondations et des glissements de terrain qui s'ensuivent. Néanmoins, à ce jour, les patrons de circulation climatique clé de leurs évolutions et magnitudes différentes sont encore très peu connus. Dans cette thèse, nous montrons que les différentes configurations de précipitations lors de ces événements sont associées au transport de l'humidité provenant de différentes sources d'humidité à grande échelle. Lors des événements 1983-1998 (2016), ils sont respectivement liés à une forte (faible à modérée) humidité provenant du réchauffement du Pacifique (également mais aussi provenant de L'Atlantique via l'Amazonie). La caractéristique de ces transports d'humidité est due à une réponse atmosphérique opposée entre les événements de 1983-1998 (qui sont similaires) et l'événement de 2016 qui présente des patterns de transport d'humidité déphasés. Ces précipitations sont liées à l'humidité provenant de ces sources et la circulation atmosphérique régionale des vents de niveau supérieur (100 à 300 hPa) influe sur la quantité d'humidité qui pénètre dans la région Nord-Centre du versant Pacifique Péruvien. L'interaction de la circulation à grande échelle et régionale et le transport de l'humidité du Pacifique est expliqué par le mode Ep qui est associé à des précipitations dans la région Centre-Nord. La forte dispersion des précipitations dans les régions montagneuses est expliquée par le mode Cp pendant les phénomènes El Niño modérés (extrêmes) et est liée au transport d'humidité de niveau moyen-bas (haut) de l'Amazonie (Pacifique) atteignant les hautes terresFour strong El Niño events took place within the last five decades (1972/1973, 1982/1983, 1997/1998 and 2015/2016) recorded as strong in the Niño 3.4 region. They can exhibit significant differences in their evolution associated with a distinct rainfall anomaly evolution along the PPB (Peruvian Pacific Basin), which illustrates the strong nonlinearity of the ENSO teleconnection on the rainfall in this area. These extreme rainfalls have harmful impacts on the population and productive sectors due to floods and landslides which are trigged by them. Yet the key climatic circulation pattern for their different evolution and magnitude are still unknown. Here we show that different rainfall patterns during these events are associated with moisture transport originated from different large-scale moisture sources. For example, in the 1983 -1998 (2016) events appear as related with strong (weak to moderate) moisture coming from the Pacific warming (also coming from Atlantic Ocean through the Amazon basin). Characteristic of these moisture transports is due to an atmospheric response opposite between the 1983-1998 events (that are similar) and 2016 event experiencing out-of-phase moisture transport patterns. Although these rainfalls are linked to the moisture arrival from those sources, the moisture amount entering the PPB can be also influenced by regional atmospheric circulation of upper level winds (100 to 300 hPa) leading to different enhanced moisture transport associated with different rainfall anomalies in the North-Centre PPB. The interplay of large-scale and regional circulation and Pacific moisture transport explains the Ep mode associated with rainfall in the north-Centre PPB. The high dispersion of rainfall in highlands (Cp mode) during the moderate (extremes) El Niño appears as linked to low-middle (high level) moisture transport from the Amazon (Pacific) reaching highlands
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Fumière, Quentin. "Impact du changement climatique sur les précipitations extrêmes dans le sud-est de la France : apport des modèles résolvant la convection profonde." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30239.
Full textAbstract:
Le pourtour méditerranéen, plus particulièrement le Sud-Est de la France, est affecté par des épisodes de pluies intenses pendant l'automne. Déterminer l'évolution future de ces événements est un enjeu scientifique et de société majeur. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à très haute résolution spatiale et aux échelles climatiques, la représentation passée et l'évolution future de ces événements de pluies intenses. L'approche utilisée est basée sur l'analyse des simulations d'une famille de modèles de climat régionaux à convection profonde explicite (cprcms, 2-3 km) et sur l'exploitation d'une nouvelle base de données d'observations des précipitations kilométrique et horaire : comephore.L'évaluation des cprcms met en évidence une forte valeur ajoutée des cprcms par rapport aux rcms (Regional Climate Models) à convection paramétrée (12,5 km) pour la représentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires. Cette valeur ajoutée est robuste à des changements de configurations de cnrm-arome (version, domaine et modèle forceur). Il est également montré que cette valeur ajoutée est vérifiée dans 4 autres paires cprcm/rcm issues du programme cordex fps-convection. L'étude des effets du changement climatique à la fin du 21 ème siècle dans un scénario à forte émission de gaz à effet de serre à partir de simulations de 10 ans des quatre cprcms ne permet pas d'obtenir une évolution significative des précipitations extrêmes même sur le signe du changement attendu. Il est très probable que la variabilité naturelle du climat domine la réponse future des précipitations extrêmes sur des périodes de 10 ans. En revanche, une simulation de scénario de 30 ans avec cnrm-arome selon le scénario rcp8.5 pour la fin du siècle suggère une augmentation des précipitations extrêmes quotidiennes et surtout horaires sur les Cévennes et plus particulièrement sur le Roussillon où l'augmentation des précipitations horaires pourrait dépasser les 15% par degré de réchauffement. Par ailleurs, il a été montré que les cprcms peuvent nettement modifier la réponse des pluies au changement climatique simulées par les rcms à résolution standard. A l'avenir, des simulations d'au moins 30 ans semblent nécessaires pour obtenir des résultats robustes dans les exercices internationaux multi-modèles. Ce travail constitue la première exploitation scientifique intensive du modèle arome en mode climat. Les résultats obtenus ouvrent de nombreuses possibilités pour son usage futur pour étudier le climat à très haute résolution et en particulier les événements extrêmesThe Mediterranean region and more particularly the South-East of France are affected by intense rainfall episodes during the autumn. Determining the future evolution of these events is a major scientific and societal challenge. The objective of this PhD thesis is to study at very high resolution and at climate scales the past representation and future evolution of these intense rainfall events. The approach here is based on the analysis of simulations of a family of explicit deep convection regional climate models (cprcms, 2-3 km) and on the exploitation of a new database of kilometric and hourly precipitation observations : comephore. The evaluation of the cprcms revealed a high added-value of explicit convection models compared with parameterized convection models (12.5 km) for the representation of daily and especially sub-daily extreme precipitation. The robustness of this added value has been showed to changes in cnrm-arome configurations (version, domain and model driving).The added value was also verified in 4 other rcm/cprcm pairs from the cordex fps-convection program. The study of precipitation changes based on 10-year simulations of the four cprcms did not provide a significant response of change in extreme precipitation. It is very natural climate variability is likely to dominate the future response of extreme precipitation over periods of 10 years, which implies that even at the end of the 21st century and in a scenario with high green house-gases emissions, it is likely that some decades will be wetter and others less so than decades of the current climate. It is therefore necessary to extend the simulations to increase the robustness of multi-model results. In addition, the 10-year change results with cnrm-arome are not representative of the changes over 30 years. The 30-year scenario simulation with cnrm-arome according to the rcp8.5 projection for the end of the century suggests an increase in extreme daily and especially hourly precipitation in the Cévennes and more particularly in Roussillon (+15% per degree of warming). In scenario mode, it was possible to show that cprcms can significantly change the rain response to climate change simulated by standard resolution rcms. This work is the first intensive scientific exploitation of the arome model in climate mode. The results obtained open up many possibilities for its future use to study climate at very high resolution and in particular extreme events
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Abu-Awwad, Abdul-Fattah. "Sur l’inférence statistique pour des processus spatiaux et spatio-temporels extrêmes." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1079/document.
Full textAbstract:
Les catastrophes naturelles comme les canicules, les tempêtes ou les précipitations extrêmes, proviennent de processus physiques et ont, par nature, une dimension spatiale ou spatiotemporelle. Le développement de modèles et de méthodes d'inférences pour ces processus est un domaine de recherche très actif. Cette thèse traite de l'inférence statistique pour les événements extrêmes dans le cadre spatial et spatio-temporel. En particulier, nous nous intéressons à deux classes de processus stochastique: les processus spatiaux max-mélange et les processus max-stable spatio-temporels. Nous illustrons les résultats obtenus sur des données de précipitations dans l'Est de l'Australie et dans une région de la Floride aux Etats-Unis. Dans la partie spatiale, nous proposons deux tests sur le paramètre de mélange a d'un processus spatial max-mélange: le test statistique Za et le rapport de vraisemblance par paire LRa. Nous comparons les performances de ces tests sur simulations. Nous utilisons la vraisemblance par paire pour l'estimation. Dans l'ensemble, les performances des deux tests sont satisfaisantes. Toutefois, les tests rencontrent des difficultés lorsque le paramètre a se situe à la frontière de l'espace des paramètres, i.e., a ∈ {0,1}, dues à la présence de paramètre de “nuisance” qui ne sont pas identifiés sous l'hypothèse nulle. Nous appliquons ces tests dans le cadre d'une analyse d'excès au delà d'un grand seuil pour des données de précipitations dans l'Est de l'Australie. Nous proposons aussi une nouvelle procédure d'estimation pour ajuster des processus spatiaux max-mélanges lorsqu'on ne connait pas la classe de dépendance extrêmal. La nouveauté de cette procédure est qu'elle permet de faire de l'inférence sans spécifier au préalable la famille de distributions, laissant ainsi parle les données et guider l'estimation. En particulier, la procédure d'estimation utilise un ajustement par la méthode des moindres carrés sur l'expression du Fλ-madogramme d'un modèle max-mélange qui contient les paramètres d'intérêt. Nous montrons la convergence de l'estimateur du paramètre de mélange a. Une indication sur la normalité asymptotique est donnée numériquement. Une étude sur simulation montrent que la méthode proposée améliore les coefficients empiriques pour la classe de modèles max-mélange. Nous implémentons notre procédure d'estimations sur des données de maximas mensuels de précipitations en Australie dans un but exploratoire et confirmatoire. Dans la partie spatio-temporelle, nous proposons une méthode d'estimation semi-paramétrique pour les processus max-stables spatio-temporels en nous basant sur une expression explicite du F-madogramme spatio-temporel. Cette partie permet de faire le pont entre la géostatistique et la théorie des valeurs extrêmes. En particulier, pour des observations sur grille régulière, nous estimons le F-madogramme spatio-temporel par sa version empirique et nous appliquons une procédure basée sur les moments pour obtenir les estimations des paramètres d'intérêt. Nous illustrons les performances de cette procédure par une étude sur simulations. Ensuite, nous appliquons cette méthode pour quantifier le comportement extrêmal de maximum de données radar de précipitations dans l'Etat de Floride. Cette méthode peut être une alternative ou une première étape pour la vraisemblance composite. En effet, les estimations semi-paramétriques pourrait être utilisées comme point de départ pour les algorithmes d'optimisation utilisés dans la méthode de vraisemblance par paire, afin de réduire le temps de calcul mais aussi d'améliorer l'efficacité de la méthodeNatural hazards such as heat waves, extreme wind speeds, and heavy rainfall, arise due to physical processes and are spatial or spatio-temporal in extent. The development of models and inference methods for these processes is a very active area of research. This thesis deals with the statistical inference of extreme and rare events in both spatial and spatio-temporal settings. Specifically, our contributions are dedicated to two classes of stochastic processes: spatial max-mixture processes and space-time max-stable processes. The proposed methodologies are illustrated by applications to rainfall data collected from the East of Australia and from a region in the State of Florida, USA. In the spatial part, we consider hypothesis testing for the mixture parameter a of a spatial maxmixture model using two classical statistics: the Z-test statistic Za and the pairwise likelihood ratio statistic LRa. We compare their performance through an extensive simulation study. The pairwise likelihood is employed for estimation purposes. Overall, the performance of the two statistics is satisfactory. Nevertheless, hypothesis testing presents some difficulties when a lies on the boundary of the parameter space, i.e., a ∈ {0,1}, due to the presence of additional nuisance parameters which are not identified under the null hypotheses. We apply this testing framework in an analysis of exceedances over a large threshold of daily rainfall data from the East of Australia. We also propose a novel estimation procedure to fit spatial max-mixture processes with unknown extremal dependence class. The novelty of this procedure is to provide a way to make inference without specifying the distribution family prior to fitting the data. Hence, letting the data speak for themselves. In particular, the estimation procedure uses nonlinear least squares fit based on a closed form expression of the so-called Fλ-madogram of max-mixture models which contains the parameters of interest. We establish the consistency of the estimator of the mixing parameter a. An indication for asymptotic normality is given numerically. A simulation study shows that the proposed procedure improves empirical coefficients for the class of max-mixture models. In an analysis of monthly maxima of Australian daily rainfall data, we implement the proposed estimation procedure for diagnostic and confirmatory purposes. In the spatio-temporal part, based on a closed form expression of the spatio-temporal Fmadogram, we suggest a semi-parametric estimation methodology for space-time max-stable processes. This part provides a bridge between geostatistics and extreme value theory. In particular, for regular grid observations, the spatio-temporal F-madogram is estimated nonparametrically by its empirical version and a moment-based procedure is applied to obtain parameter estimates. The performance of the method is investigated through an extensive simulation study. Afterward, we apply this method to quantify the extremal behavior of radar daily rainfall maxima data from a region in the State of Florida. This approach could serve as an alternative or a prerequisite to pairwise likelihood estimation. Indeed, the semi-parametric estimates could be used as starting values for the optimization algorithm used to maximize the pairwise log-likelihood function in order to reduce the computational burden and also to improve the statistical efficiency
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Poinsotte, Patrice. "Pluie, crue et inondation maximale probable en Versilia (Toscane, Alpes Apuane) : une nouvelle méthode d'évaluation des aléas pluvio-hydrologiques extrêmes." Dijon, 2004. http://www.theses.fr/2004DIJOL009.
Full textAbstract:
Depuis quelques années, de nouvelles approches synthétiques se sont développées dans les sciences de l'eau, car la demande de protection de l'opinion publique autour de la problématique inondation est de plus en plus forte. Ces considérations nécessitent donc une amélioration de la prévention des aléas d'inondation en améliorant les méthodes d'analyse. C'est pour répondre à cette problématique que ce travail a cherché à développer une méthode basée sur la détermination de la pluie et de la crue maximale probable (PMP et CMP). L'objectif est de construire une méthodologie standard pour l'établissement des cartes d'aléas d'inondations. Cette étude nous a ainsi permis de décrire les fondements et le mode d'emploi de la méthode dont les conclusions s'articulent en quatre niveaux d'échelle, de l'échelle régionale à celle du cours d'eauThe prospect of this work is building a new methodology for flood management and damage mitigation with accepted standards, especially on risk map implementation. The objectives are to implement into models and tools a new synthetic approach based on the local-storm Probable Maximum Precipitation (PMP) and Probable Maximum Flood (PMF). These concepts are devoted to hazard mitigation and thermodynamic improvement in the Apuane Alps. Research is done in the field of regionalisation in hydrology, in the field of extreme rainfalls and discharges evaluations. First results have been obtain and are conform to the Mediterranean meteorology. The quantification and localization of maximum hazard, at watershed scale, gives a good estimation of the objectives of protection against floods. Thus, the methodology gives effective answers to help decision-makers and engineers to develop solutions in order to resolve specific problems in flood risk prevention
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Cantet, Philippe. "Impacts du changement climatique sur les pluies extrêmes par l'utilisation d'un générateur stochastique de pluies." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20232.
Full textAbstract:
Des récentes études ont montré la difficulté de détecter des tendances des phénomènes extrêmes de précipitation. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous proposons une étude originale de l'impact du changement climatique sur les pluies extrêmes par l'utilisation d'un générateur stochastique de pluies horaires. La détection de l'évolution climatique est faite à travers la paramétrisation de ce générateur. Contrairement aux méthodes classiques, les paramètres du modèle sont directement liés à des caractéristiques climatiques moyennes et non aux valeurs extrêmes. Au préalable, une consolidation de la modélisation des phénomènes conditionnant le comportement à l'infini du générateur est réalisée. Sur la base de la modélisation par copules, la dépendance entre les variables du générateur est modélisée et conduit à une meilleure prise en compte du phénomène de persistance des averses générant des cumuls de pluies extrêmes. Ensuite une étude montre que le générateur a un comportement robuste vis à vis des données disponibles tout en proposant des quantiles de pluies extrêmes de bonne qualité. Une analyse par simulation a permis de choisir un test de tendance adapté et de montrer que la modélisation du phénomène étudié a une grande importance dans la pertinence du rejet de la stationnarité des paramètres. Une méthode est créée pour définir la significativité des tendances des paramètres au sein d'une zone climatiquement homogène à partir de la construction de chroniques ''régionalisées''. À partir de longues séries journalières issues de 139 postes pluviométriques de la métropole française, nous étudions l'évolution des paramètres du générateur de pluies sur la période 1960-2003. L'approche régionale est alors préférable à l'approche locale pour tenir compte d'un changement global et être moins soumis à l'échantillonnage. Les résultats montrent qu'un changement dans les caractéristiques moyennes provoque un plus grand impact sur les extrêmes. Les tendances observées ont lieu principalement en hiver avec une recrudescence d'événements pluvieux dans la plupart des régions. La prise en compte du changement climatique dans l'estimation de quantiles de pluies n'apporte pas de gros changements dans le présent par rapport à une estimation sous hypothèse de stationnarité du climat. Les pluies extrêmes semblent tout de même être de plus en plus fréquentes sur l'ensemble de la France hormis le pourtour méditerranéen. Nous proposons ensuite une application en couplant les prévisions des modèles climatiques et le générateur de pluies. D'après les résultats, il semble, entre autres, que le Nord de la Lorraine et l'Est des Cévennes seront soumis à une hausse conséquente du risque pluvial au cours du 21ème siècleRecent studies showed difficulties to detect the trends on rainfall extreme phenomenon. That is why; an original approach is proposed to estimate the impacts of climate change on extreme rainfall by using an hourly rainfall stochastic generator. Climate evolution is detected from the generator parameterisation. Compared to usual methods, the generator parameters are estimated by average, and not by extreme, values of daily climatic characteristics. At the beginning, we focus on the modelisation of phenomena which influence the asymptotic behaviour of the generator. Based on the copula theory, the dependence between some generator variables is modelised and lead to a better regeneration of the extreme precipitation depth. Then a study shows the generator has a robust behaviour according to available data while it proposes a good estimation of rainfall quantiles. Simulations permit us to choose an adapted trend test and to show the modelisation of the studied phenomenon is of great importance in the relevance of the parameter stationarity rejection. A method is created to test a regional trend in a homogenous climatic zone from the construction of “regionalized” chronicles. From the daily information of 139 rain gauge stations, the stationarity of generator parameters was studied in metropolitan France between 1960-2003. Tests were performed from a local approach and from a regional one. A regional approach seems better to take into account a real change and to reduce the sampling problem. Changes observed on average rainfall characteristics are amplified when working with extreme events. The observed trends occur mainly between December and May when the rainfall occurrence increased during the four last decades in the most zones. Up to now, the taking into account of climate change does not lead to a big change in the quantiles estimation, when compared to their estimation under a hypothesis of stationary climate. However extreme rainfalls seem to be more frequent on the whole French territory except in the Mediterranean area. Besides, we propose an application by combining the climate model predictions and the rainfall generator. According to these results, it seems, for example, the heavy precipitation will increase in the Lorraine northern and in the Cevennes eastern during the 21st century
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Kieffer, Weisse Anne. "Étude des précipitations exceptionnelles de pas de temps court en relief accidenté (Alpes francaises) : méthode de cartographie des précipitations extrêmes : relations avec le contexte topographique : utilisation de l'information au pas de temps de la journée." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0082.
Full textAbstract:
Le but de cette etude est la cartographie la plus objective possible des precipitations de frequence rare, pour des pas de temps de 1 a 24 heures, dans une region relativement exposee a de fortes pluies : les alpes francaises. Dans un premier temps, les caracteristiques statistiques des precipitations extremes : pluies decennales, centennales et gradex, sont determinees. Cette etude est basee sur la connaissance de donnees de pluie pour 90 pluviographes (appareils de mesure de pluie a pas de temps fin), et 463 pluviometres (appareils de mesure de pluie au pas de temps de la journee) repartis sur l'ensemble des alpes francaises. Pour les ajustements, la loi de gumbel (ajustee par la methode des moments - ou des moments ponderes, en cas de horsains-) est appliquee a des echantillons de maxima mensuels saisonniers. La possibilite de definir des saisons a plus fort risque pluvieux est etudiee ; ce decoupage saisonnier regroupe des mois a l'interieur desquels les lois de probabilite des pluies maximales sont les memes. La deuxieme partie de ce travail concerne l'interpolation des valeurs statistiques de pluies extremes (pluies decennales, centennales et gradex). Differentes methodes d'interpolation sont envisagees et comparees par validation croisee. Ces methodes s'appuient sur les relations avec le relief ou avec les valeurs caracteristiques du pas de temps de la journee. En effet, nous mettons en evidence de bonnes relations entre variables pluviometriques et variables topographiques : ces relations s'averent pertinentes de 1 h a 3 h. D'autre part, les caracteristiques statistiques des precipitations de pas de temps superieurs a 6 h sont tres liees avec celles des precipitations journalieres. Finalement, la comparaison des methodes de cartographie par validation croisee met en evidence l'apport de l'information topographique pour tous les pas de temps, et en particulier pour 1 h et 2 h. Mais ce sont les methodes s'appuyant sur l'information a 24 h, fournie par les pluviometres, qui apportent une amelioration sensible de l'interpolation pour des pas de temps de 3 h a 12 h.
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Maloku, Kaltrina. "Génération de séries temporelles infra-journalières de précipitations surfaciques moyennes partout en Suisse en combinant un générateur stochastique de précipitations journalières et une cascade aléatoire multiplicative." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALU023.
Full textAbstract:
La simulation hydrométéorologique continue est une approche performante pour générer de longues chroniques de débits nécessaires à l'analyse du risque de crue. Cette approche nécessite de longues chroniques de précipitations en entrée qui peuvent être générées par un générateur météorologique stochastique. Pour les petits bassins versants (10-1000 km²) où un modèle hydrologique global est pertinent et où la réponse hydrologique peut être rapide, des scénarios infra-journaliers de précipitations surfaciques moyennes sont requis.Cette thèse étudie le potentiel d'un générateur météorologique hybride infra-journalier composé de deux modèles stochastiques. Le premier modèle (GWEX) est dédié à la génération de chroniques journalières. Il modélise les occurrences de précipitations avec une chaîne de Markov et les quantités de précipitations avec une distribution à queue lourde adaptée aux événements extrêmes. Le second modèle désagrège les scénarios journaliers à une résolution horaire.Nous proposons d’abord un nouveau modèle de désagrégation basé sur l'approche de la cascade aléatoire multiplicative microcanonique (MRC). Les propriétés du générateur de la cascade dépendent continuellement de l'échelle temporelle, de l'intensité des précipitations et d’un indice d'asymétrie des précipitations introduit pour tenir compte de la structure temporelle de la séquence locale des précipitations. Le modèle MRC est comparé à des versions précédentes basées sur la même approche. La performance des modèles est évaluée en désagrégeant les observations journalières de 81 stations pluviométriques suisses. La performance globale du modèle MRC est très satisfaisante à différentes résolutions temporelles. La prise en compte de l'asymétrie des précipitations améliore significativement la reproduction de l'autocorrélation, une caractéristique que les modèles précédents, basés sur cette approche, avaient du mal à reproduire.Nous évaluons ensuite la performance du modèle hybride à générer des chroniques de précipitations surfaciques moyennes pour différentes échelles spatiales (10-1000 km²). Les paramètres des modèles GWEX et MRC sont estimés à partir des chroniques de précipitations surfaciques moyennes observées. Celles-ci sont extraites de CombiPrecip, un produit de précipitations horaires de MétéoSuisse d’une résolution de 1 km², issu d’une fusion de données radars et de pluviomètres. La performance du modèle est testée en Suisse pour un ensemble de sites et d'échelles spatiales en générant de longs scénarios de précipitations puis en comparant leurs statistiques avec celles observées. Les résultats montrent une performance satisfaisante du modèle pour différentes échelles spatiales et temporelles.Enfin, nous comparons différentes approches pour estimer les paramètres du générateur météorologique infra-journalier qui permettront de l’appliquer partout en Suisse. D’abord, différents modèles d’interpolation spatiale basés sur le krigeage et les “Thin-Plate Splines” sont considérés pour l'interpolation des paramètres obtenus à partir des données des pluviomètres. Ces modèles donnent de très bons résultats. Ensuite, la possibilité d'estimer les paramètres à partir des données de CombiPrecip est étudiée. Plusieurs longs scénarios sont générés pour un ensemble de sites et nous estimons la capacité de ces approches à reconstituer différentes caractéristiques des précipitations observées. Les deux approches sont globalement équivalentes bien que certaines différences puissent être observées avec des variations saisonnières et régionales marquées.Le modèle hybride montre des performances satisfaisantes dans différents contextes d'évaluation. Il est parcimonieux et les paramètres peuvent être estimés de manière robuste, conduisant à une forte cohérence spatiale et saisonnière. Ce modèle est facile à mettre en œuvre avec des procédures rapides d'estimation des paramètres et de simulation, ce qui facilite les applications à des fins opérationnellesContinuous hydro-meteorological simulation is a powerful approach for generating the long-time series of river discharge required for flood risk analysis. This approach requires long precipitation time series as inputs, which can be generated by a stochastic weather generator (WGEN). For small catchments (10 - 1,000 km²), where a lumped hydrological model is relevant and the hydrological response can be rapid, sub-daily mean areal precipitation (MAP) scenarios are required.To answer these objectives, this PhD thesis investigates the potential of a hybrid sub-daily WGEN consisting of two stochastic models for that purpose. The first model, GWEX, is dedicated to generating daily time series. It models precipitation occurrences with a Markov chain and precipitation amounts with a heavy-tailed distribution adapted to extreme events. The second model disaggregates the daily scenarios to hourly resolution.In this PhD, we propose a new disaggregation model based on the microcanonical multiplicative random cascade (MRC) approach, where the properties of the cascade generator depend continuously on the temporal scale, the precipitation intensity, and a so-called precipitation asymmetry index, introduced to account for the temporal pattern of the local precipitation sequence. We compare this MRC model with previous versions based on a similar approach. The performance of the models is assessed by disaggregating daily observations from 81 rain gauge stations across Switzerland. The overall performance of this MRC model is very satisfactory at different temporal resolutions. Accounting for precipitation asymmetry significantly improves the reproduction of autocorrelation, which previous models based on this approach have struggled with.We evaluate the performance of the hybrid WGEN to generate mean areal precipitation (MAP) time series for different spatial scales ranging from 10 to 1,000 km². The parameters of GWEX and MRC are estimated on the observed MAP time series extracted from CombiPrecip, an hourly gridded precipitation product of MeteoSwiss based on radar and rain gauge measurements with a spatial resolution of 1 km². The performance of the model is tested for an ensemble of locations and spatial scales in Switzerland by generating long precipitation scenarios and comparing their statistics with the observed ones. The results show a satisfactory performance of the model for different spatial and temporal scales.Finally, we compare different approaches for obtaining the parameters of the sub-daily WGEN over Switzerland. Initially, different mapping models based on kriging and thin plate splines are considered for interpolation of the at-site parameter estimates obtained from the rain gauge data. The mapping models give very accurate results. Then, the possibility of estimating parameters from CombiPrecip data is investigated. Multiple and long scenarios are generated for an ensemble of locations and different precipitation characteristics are estimated on the scenarios to compare both approaches. Both approaches are generally equivalent, although some differences can be observed with marked seasonal and regional variations.The hybrid model shows satisfactory performance in different evaluation contexts. It is parsimonious and parameters can be robustly estimated, leading to a strong spatial and seasonal coherence. The model is easy to implement with fast estimation and simulation procedures, facilitating end-user applications
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Ceresetti, Davide. "Structure spatio-temporelle des fortes précipitations : application à la région Cévennes Vivarais." Phd thesis, Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00551316.
Full textAbstract:
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.
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Harader, Elizabeth. "L'impact du changement climatique sur les événements hydrologiques extrêmes des petits bassins versants méditerranéens : le cas du bassin versant du Lez." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30010/document.
Full textAbstract:
Le sud de la France est soumis à des crues éclair engendrées par de fortes précipitations automnales. L'évolution de ces événements avec le changement climatique est un enjeu clef pour cette région à forte dynamique démographique. L'étude de ces évolutions est freinée par la différence d'échelle entre les modélisations hydrologique et climatique. L'objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie capable de réaliser ce changement d'échelles et adaptée aux crues éclair des petits bassins versants au sud de la France. Le bassin versant du Lez est le bassin d'étude. Un modèle climatique régional à haute résolution fournit les précipitations futures sur le bassin d'étude. Les premiers résultats sur la période future suggèrent que l'intensité des crues éclair du bassin versant du Lez est susceptible d'augmenter. Cependant, ces résultats dépendent fortement du choix du modèle climatique et de l'état hydrique du bassin dont les évolutions sont méconnuesThe Mediterranean region of southern France experiences extreme autumn rainfall, sometimes leading to violent flash floods. The evolution of these floods under the influence of climate change is a key question for the Mediterranean region, where a rapidly growing population puts human lives at stake. The difference in scale between the resolution of climate model outputs and hydrological impacts is a challenge for the study of flash floods in a future climate. The goal of this doctoral thesis is to propose a methodology adapted to the study of climate change impacts on flash floods in the small Mediterranean catchments of southern France. The Lez catchment near Montpellier was selected for a case study. Early results suggest that the intensity of flash floods may increase in the Lez catchment in a future climate. However these results are heavily dependent on the choice of the climate model used to simulate changes in precipitation and the evolution of future soil conditions, which were not taken into account in this study
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Driouech, Fatima. "Distribution des précipitations hivernales sur le Maroc dans le cadre d'un changement climatique : descente d'échelle et incertitudes." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0065/document.
Full textAbstract:
Dans le contexte du changement climatique, il est nécessaire d'affiner les informations relatives à l'évolution du climat dans un pays, susceptible d'être négativement impacté par le réchauffement global, comme le Maroc. En effet, les différentes études de projections futures, dont celles du GIEC, sont basées majoritairement sur les sorties de modèles climatiques à faible résolution qui ne permettent pas d'aborder les échelles régionales et locales. La première partie de ce travail concerne l'étude des tendances et évolutions observées au niveau du climat du Maroc à travers un certain nombre d'indices climatiques. Outre la forte variabilité interannuelle des précipitations et l'augmentation de la fréquence des sécheresses depuis le début des années 1980, la distribution des précipitations du Maroc a bien connu un changement au cours de la période 1961-2008. Ce changement, consistant en une évolution vers des conditions plus sèches, a coïncidé avec une augmentation de la température moyenne en toutes saisons. L'évaluation des changements futurs est réalisée tout d'abord à l'aide d'une descente d'échelle dynamique effectuée avec le modèle ARPEGE-Climat dans sa version à résolution variable. L'examen des capacités du modèle, dont la résolution est de l'ordre de 50km sur le Maroc, a montré son aptitude à simuler correctement la circulation de grande échelle ainsi que la variabilité interannuelle des précipitations marocaines en dépit d'une sous-estimation de leur quantité. A l'horizon 2021-2050, une baisse des cumuls généralisée à tout le pays concernerait la saison d'hiver (DJF). Si on se limite à la zone située à l'ouest des montagnes de l'Atlas, la baisse concernerait la partie la plus pluvieuse de l'année (ONDJFM). Cette baisse serait accompagnée d'une diminution du nombre de jours humides et du nombre d'événements de fortes précipitations ainsi que d'une augmentation de la persistance temporelle de la sécheresse. Ce changement de la distribution des précipitations coïnciderait avec un réchauffement qui se manifesterait à la fois aux échelles saisonnière et annuelle. Les sorties d'une dizaine de modèles régionaux de climat (MRC) du projet FP6-ENSEMBLES, sont utilisées pour balayer une partie de la marge des incertitudes relatives aux changements climatiques et notamment celles inhérentes à la modélisation. Les changements futurs issus de ces MRC, compatibles dans l'ensemble avec ceux issus d'ARPEGE-Climat, optent dans la plupart des cas pour une réduction des cumuls pluviométriques de l'hiver accompagnée généralement d'une baisse du nombre d'événements de fortes précipitations et d'une augmentation du nombre maximal de jours consécutifs secs. L'examen, réalisé à la fois à l'aide du modèle ARPEGE-Climat et des MRC d'ENSEMBLES, de la possibilité d'utilisation d'une méthode de réduction d'échelle statistique basée sur les régimes de temps de l'Atlantique nord pour la déduction des changements futurs des précipitations locales, montre la déficience de ce type d'approche dans le cas de la pluviométrie hivernale marocaine. La méthode de correction par quantiles étendues aux régimes de temps de l'Atlantique nord et appliquée aux sorties d'ARPEGE-Climat confirme le signe des changements issus de ce modèles, malgré un effet légèrement modérateur de leurs amplitudes. L'évaluation des impacts potentiels sur l'hydrologie à l'aide du modèle hydrologique GR2M et des scénarios climatiques d'ARPEGE-Climat, montre une future réduction des débits mensuels au niveau du bassin versant de la Moulouya du fait de la concomitance de précipitations moins abondantes et d'une évapotranspiration potentielle accrue par l'augmentation de température. Enfin, une descente d'échelle dynamique réalisée à l'aide du modèle à aire limitée ALADIN-Climat à très haute résolution (12km) sur la moitié nord du pays permet de confirmer dans l'ensemble les projections issues d'ARPEGE-Climat à la fois en termes de moyennes et d'extrêmesIn the context of climate change, it is important to improve climate information concerning countries that may be negatively impacted by global warming such as Morocco. Indeed, various studies of future projections, including IPCC ones, are mainly based on the outputs of low resolution climate models that do not allow accessing the regional and local scales. The first part of this work focuses on the study and analysis of observed climate evolution and trends in Morocco through a set of climate indices. Moroccan rainfall is characterized by a high interannual variability and more frequent droughts have occurred since the early 1980s. Furthermore, a clear change is shown in the distribution of precipitation during the period 1961-2008. It consists in a shift towards warmer and drier conditions. The assessment of future climate changes is done, firstly, using a variable resolution version of the global GCM ARPEGE-Climat with high resolution over Morocco (50km). The examination of this version capability shows the ability of the model to well reproduce the large scale circulation as well as the interannual variability of Moroccan rainfall despite an underestimation of its amount. A reduction of winter rainfall over the whole country is projected by the model for 2021-2050. In the region located west of the Atlas Mountains, the reduction could concern the wettest part of the year (ONDJFM). The changes in rainfall characteristics may also occur through a decrease in the number of wet days and the number of heavy precipitation events and by more persistent droughts. Furthermore, an increase of mean temperature is projected at annual and seasonal scales. The outputs of ten RCMs of the FP6-ENSEMBLES (ENSEMBLES) project are used to assess the uncertainties associated to future climate change. The changes issued from ARPEGE-Climat are in the range covered by the ten RCMs. Most of the models agreed on a reduction of winter precipitation associated with a decrease in the number of heavy precipitation events and an increase in the number of maximum consecutive dry days. The evaluation of a statistical downscaling approach that uses large scale fields such as North Atlantic weather regimes to construct local scenarios of future climate change shows the deficiency of this approach in the case of Moroccan winter precipitation. This result is obtained by both ARPEGE-Climat and the ENSEMBLES RCMs. The quantile-quantile correction method extended to weather regimes and applied to the outputs of ARPEGE-Climat confirms the sign of the changes despite a slight reduction of their amplitudes. The assessment of potential impacts on hydrology done using the hydrological model GR2M and the climate scenarios issued from ARPEGE-Climat shows a future reduction of the Moulouya watershed discharges. This is due to the combination of a rainfall decrease and an enhanced potential evapotranspiration induced by increasing temperature. Finally, a dynamical downscaling achieved using the limited area model ALADINClimat with very high resolution (12km) on the northern half of the country allows a further assessment of future climate changes and related uncertainties. The projections issued from ARPEGE-Climat are generally confirmed both in terms of average and of extremes
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Penot, David. "Cartographie des événements hydrologiques extrêmes et estimation SCHADEX en sites non jaugés." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU022/document.
Full textAbstract:
Depuis 2006, à EDF, les études de crues extrêmes sont réalisées avec la méthode SCHADEX (Simulation Climato-Hydrologique pour l'Appréciation des Débits EXtrêmes). Elle s'appuie sur un modèle probabiliste MEWP (distribution saisonnière utilisant une classification par type de temps) pour décrire l'aléa pluie et sur une simulation stochastique croisant l'aléa pluie et l'aléa de saturation du bassin. Les approches par simulation, type SCHADEX, ont montré de bonnes performances pour estimer les distributions de crues extrêmes (projet ANR ExtraFlo , 2013). Cependant, l'utilisation de SCHADEX en l'absence de données (pluie, température, débit) sur le bassin à étudier reste problématique. Cette thèse propose une adaptation de la méthode en site non jaugé en essayant de conserver ses points forts, à savoir: - une structuration spatiale et probabiliste des précipitations conditionnée par les types de temps. - un croisement des aléas pluie et saturation du bassin par simulation stochastique. Ce travail s'est limité au pas de temps journalier afin d'aborder la problématique de régionalisation avec un maximum de données. La démarche s'est alors articulée autour de quatre grands axes: - proposer une méthode de régionalisation des précipitations journalières extrêmes ponctuelles et construire des cartes de pluies aux temps de retour remarquables. Évaluer l'intérêt d'une classification par type de temps pour la régionalisation des distributions de pluies extrêmes et qualifier l'interpolateur de pluie SPAZM pour l'estimation des pluies extrêmes. - s'intéresser à la construction de pluies de bassin (ou pluies spatiales) et en particulier à l'impact des choix de construction de cette pluie sur l'estimation des précipitations extrêmes concernant le bassin. - développer une méthode de simulation stochastique régionale permettant de proposer une distribution de débits journaliers issue d'un croisement des aléas pluies et saturation du bassin. - étudier le passage de la distribution des débits journaliers à la distribution des débits de pointe. Les principaux apports de cette thèse sont les suivants: - la prise en compte des types de temps permet d'améliorer la description des structures spatiales des précipitations extrêmes. - l'information apportée par les pluies SPAZM se révèle être précieuse pour l'estimation des pluies extrêmes en site non jaugé. - une étude de sensibilité du calcul de la pluie spatiale en fonction du nombre de postes utilisés (comparaison des pluies SPAZM et Thiessen) donne une indication sur le biais d'estimation. - le générateur de champs de pluie par bandes tournantes SAMPO permet d'étudier l'abattement sur les précipitations extrêmes et de mettre en place un modèle de correction pour les quantiles élevés des pluies spatiales SPAZM. - une nouvelle méthode de simulation stochastique peu paramétrée mais analogue à la méthode SCHADEX (croisement d'un aléa pluie et d'un aléa de saturation du bassin pour produire une distribution des débits journaliers) est proposée pour l'estimation en site non jaugé. - enfin, un travail préliminaire donne des premiers éléments sur le passage à la distribution des débits de pointe par un générateur d'hydrogrammes s'adaptant à la séquence des débits journaliers simulés. Tous ces développements et conclusions sont détaillés et justifiés dans le mémoire de thèseSince 2006, at EDF, extreme flood estimations are computed with the SCHADEX method (Climatic-hydrological simulation of extreme floods). This method relies on a MEWP probabilistic model (seasonal rainfall distribution using a weather pattern concept) and on a stochastic simulation to cross rainy events hazard and catchment saturation states. Simulation approaches, as SCHADEX, have shown good performances to estimate extreme flood distributions. However, the use of SCHADEX method without data for a considered catchment (rain, temperature, runoff) remains a main issue. This thesis suggests an adaptation of the method in ungauged context, trying to keep the key points of the SCHADEX method: - spatial and probabilistic structure of rainfall conditioned by weather patterns. - a cross of rainfall and catchment saturation hazards by stochastic simulation. This work is limited to a daily step to address the issue of regionalization with a maximum of data. The approach is then structured around four main points: - regionalize punctual daily extreme precipitations and construct maps of return period rainfalls. Evaluate the contribution of a weather type classification for the regionalization of extreme rainfall distributions and qualify the SPAZM interpolator for the estimation of extreme rainfall. - wonder about the construction of an areal rainfall and in particular about the impact of its construction choices on the estimation of extreme precipitations. - develop a regional stochastic simulation method to estimate a distribution of daily runoffs which crosses rainy events and catchment saturation hazards. - study the transposition from a daily runoff distribution to a peak flow distribution. The main contributions of this thesis are: - taking into account the weather types improves the description of spatial patterns of extreme precipitations. - information provided by the SPAZM rainfall interpolator proves to be valuable for the estimation of extreme rainfall in ungauged site. - a sensitivity analysis of the calculation of the areal rainfall based on the number of stations used (comparison SPAZM and Thiessen areal rainfalls) gives an indication of the estimation bias. - the SAMPO rainfall generator used to study the areal reduction factor of extreme precipitation and implement a correction model for high quantiles of SPAZM areal rainfall. - a simplified method of stochastic simulation similar to SCHADEX method (cross between a rainfall hazard and a catchment saturation hazard) is developed to produce a distribution of daily flows in ungauged site. - finally, preliminary work provides a way for the transition to the peak flow distribution using a hydrograph generator adapted to the sequence of daily simulated runoffs. All these developments and conclusions are detailed and justified in the thesis.STAR
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Djerboua, Abdelatif. "Prédétermination des pluies et crues extrêmes dans les Alpes franco-italiennes : prévision quantitative des pluies journalières par la méthode des analogues." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0030.
Full textAbstract:
Le but de ce travail, en première partie est de construire un atlas expérimental des précipitations extrêmes à pas de temps de 1 à 24 heures dans les Alpes franco-italiennes (Alpes françaises, le Piémont, la Ligurie). Les caractéristiques statistiques des précipitations extrêmes sont déterminées en ajustant soit une loi de Gumbel, soit par l’utilisation d’une méthode appelée TCEV, basée sur la régionalisation des paramètres statistiques de la loi. Ensuite, différentes méthodes d’interpolation spatiale (krigeage, régression multiple,…) sont utilisées. Ensuite, on compare, sur deux bassins versants proches des méthodes de calcul de prédétermination des crues, dont l’une utilise les méthodes sur les pluies (méthode du GRADEX), et l’autre méthode italienne VAPI utilise l’information donnée par les débits. Enfin, on présente une méthode de prévision quantitative des précipitations journalières (méthode des Analogues). Cette méthode a été appliquée en temps réel
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Specq, Damien. "Prévisibilité des fortes précipitations aux échéances infra-saisonnières sur le Pacifique Sud-Ouest tropical." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0089.
Full textAbstract:
Les prévisions numériques aux échéances infra-saisonnières connaissent un intérêt grandissant depuis une dizaine d'années, dans le sillage du projet Subseasonal-to-Seasonal (S2S) et de sa base de données de prévisions. Cet engouement est dû aux progrès réalisés dans deux directions : la meilleure compréhension théorique des phénomènes sources de prévisibilité à ces échéances, et la meilleure représentation de ces phénomènes dans les modèles numériques. Toutefois, la possibilité de prévoir des événements climatiques au-delà de deux semaines reste limitée et intermittente. Dans le Pacifique Sud-Ouest tropical (110°E-200°E ; 30°S-0°), la modulation des pluies par le principal mode planétaire de variabilité infra-saisonnière, l’oscillation de Madden-Julian (MJO), ainsi que la variabilité basse fréquence liée à El Nino Southern Oscillation (ENSO), laissent cependant entrevoir une possible anticipation des précipitations aux échelles infra-saisonnières. Cette thèse cherche à caractériser la prévisibilité des périodes de fortes précipitations dans le Pacifique Sud-Ouest tropical avec les systèmes de prévision S2S actuels. Elle propose pour cela un cadre d'évaluation appliqué aux re-prévisions de six systèmes de la base S2S sur une période de 18 ans (1996-2013) durant l'été austral (décembre-janvierfévrier), saison pour laquelle les pluies intenses sont les plus fréquentes dans la région. Deux approches parallèles sont ensuite développées pour améliorer les performances des prévisions par rapport à celles initialement obtenues. D'une part, des approches multi-modèles sont mises en oeuvre et permettent de produire des prévisions infra-saisonnières déterministes et probabilistes de meilleure qualité. D'autre part, une méthode de prévision statistique à partir des sorties des modèles est développée. Cette prévision statistico-dynamique part du principe que les modèles numériques prévoient mieux les indicateurs climatiques de grande échelle agissant sur les précipitations (ENSO et MJO) que les précipitations elles-mêmes. Lorsqu'on recalibre les précipitations prévues tout en incluant l'information liée à l'ENSO et à la MJO, l'approche statistico-dynamique est source d'améliorations notables des prévisions probabilistes de fortes pluies. Au-delà de l'évaluation systématique par des scores, ces travaux rendent aussi compte des capacités de prévision à plusieurs semaines d'échéance dans le cas d'événements référencés de fortes pluies. L'accent est mis sur la Nouvelle-Calédonie (163°E-169°E ; 23°S- 18°S), territoire situé dans la partie méridionale du domaine où la prévisibilité infra-saisonnière est modérée. Les performances ponctuelles des systèmes S2S sur ces événements sont mises en regard avec le contexte de grande échelle lié à l'ENSO et la MJO. Ce contexte permet également d'identifier des fenêtres d'opportunité où la confiance face à une prévision de précipitations intenses sera accrueNumerical subseasonal forecasting has met growing interest in the last decade, in the wake of the Subseasonal-to-seasonal (S2S) prediction project and its forecast database. This is due to recent and significant progress in two directions: a better understanding of the sources of predictability at subseasonal timescales, and a better representation of these phenomena in numerical models. However, the ability to forecast specific climate events beyond two weeks remains quite limited and sporadic. Yet, in the southwest tropical Pacific (110°E-200°E ; 30°S-0°), rainfall is expected to exhibit some subseasonal predictability, thanks to the influence of the Madden-Julian oscillation (MJO) - which is the main driver of subseasonal climate variability at the global scale - and El Nino Southern Oscillation (ENSO) - which provides low-frequency signals. The aim of this thesis is to document the subseasonal predictability of heavy rainfall periods in the southwest tropical Pacific with state-of-the-art S2S forecasting systems. A verification framework is applied to six systems from the S2S database on a common 18-year reforecast period (1996-2013) in the austral summer season (December-January-February), when heavy rainfall is the most frequent in the region of interest. Then, two approaches are developed in order to improve the verification scores compared to those obtained initially. On the one hand, various multimodel combination methods are implemented and improve deterministic and probabilistic forecast quality. On the other hand, statistical forecasts are produced using the dynamical models' output variables. The underlying assumption of this statistical-dynamical approach is that numerical models are better at forecasting large-scale climate drivers affecting rainfall, such as ENSO and the MJO, than rainfall itself. Provided that it includes both calibration of forecast precipitation along with ENSO and MJO information, this approach leads to a significant improvement of probabilistic forecasts of heavy rainfall events. Beyond a systematic evaluation with verification scores, this thesis also assesses the ability to forecast specific heavy rainfall events several weeks in advance. For this purpose, the emphasis is laid on referenced events that occurred in New Caledonia (163°E-169°E ; 23°S- 18°S). Located in the southern part of the domain, this archipelago exhibits limited subseasonal predictability of precipitation in the S2S systems. Their specific performance on the selected single events is evaluated in light of the large-scale ENSO and MJO context. This large-scale context also enables to identify windows of opportunity, when there is increased confidence that heavy precipitation will actually occur if forecast
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Haruna, Abubakar. "Améliorer l'estimation des aléas de précipitations grâce aux relations Intensité-Durée-Aire-Fréquence (IDAF). Application à une zone à la topographie complexe." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALU002.
Full textAbstract:
À une époque impactée par des phénomènes météorologiques de plus en plus variables qui peuvent modifier profondément les communautés, l'importance de prédictions fiables des précipitations extrêmes à de multiples échelles n'a jamais été aussi prédominante. Malgré sa portée cruciale, une prédiction précise demeure un défi de taille, en particulier dans les régions montagneuses, qui sont particulièrement exposées aux risques associés aux précipitations extrêmes. Par conséquent, des outils plus robustes sont nécessaires pour une prédiction fiable.Les relations Intensité-Durée-Aire-Fréquence (IDAF) résument les principales caractéristiques statistiques des précipitations extrêmes. Elles sont utilisées pour la quantification des aléas de précipitations et le développement de systèmes d'alerte précoce. Alors que les relations Intensité-Durée-Fréquence (IDF) pour les précipitations ponctuelles ont été largement étudiées, les relations IDAF, prenant en compte la zone d'accumulation, ont reçu beaucoup moins d'attention et, à notre connaissance, seulement pour les extrêmes.Cette thèse vise à modéliser les relations IDAF des précipitations pour toute la gamme des précipitations non nulles dans des zones à la topographie complexe (avec application en Suisse), où des modèles robustes et flexibles sont nécessaires en raison de la forte variabilité spatio-temporelle des précipitations. La grande originalité de cette thèse est que les relations IDAF sont développées pour toute la gamme des intensités de précipitations non nulles, et pas seulement pour les extrêmes. Les distributions marginales robustes des relations modélisées peuvent être utilisées dans les générateurs stochastiques de précipitation.Premièrement, nous avons identifié un modèle parcimonieux au sein de la famille extended generalized Pareto (EGPD) pour modéliser la distribution des intensités non nulles. Deuxièmement, nous avons développé trois modèles de régionalisation pour améliorer la robustesse et la fiabilité des estimations quotidiennes des précipitations. Les résultats montrent que toutes les méthodes régionales offrent une robustesse et une fiabilité accrues en matière de prédiction par rapport au modèle local (sans régionalisation). La méthode spatiale basée sur des modèles additifs généralisés (GAM) a démontré de meilleurs résultats pour les extrêmes, alors que la méthode sur l'approche de la région d'influence a conduit à de meilleurs résultats dans le centre de la distribution.Troisièmement, nous avons développé des modèles de relations IDF en utilisant toutes les intensités de précipitations non nulles afin d'inclure efficacement les informations disponibles. Trois approches ont été envisagées. La première est basée sur la propriété d'invariance d'échelle des précipitations, la deuxième sur la formulation générale des IDF et la dernière est purement basée sur les données (data-driven), employant des équations déterminées empiriquement pour modéliser les relations IDF. Les meilleurs résultats ont été obtenus par la troisième. Des courbes IDF à l'échelle de bassins versants ont été générées à partir de ce modèle pour une utilisation opérationnelle, et les distributions marginales journalières dérivées des modèles sont destinées à être utilisées dans un générateur stochastique de précipitation.Enfin, nous avons construit des relations IDAF basées sur une approche data-driven en utilisant un produit de réanalyse radar. Le modèle nous a permis de caractériser l'aléa de précipitations surfaciques pour un continuum d'échelles spatio-temporelles. Dans l'ensemble, les résultats ont permis de mieux comprendre les variabilités saisonnières et régionales de l'aléa de précipitation en Suisse. Pour de courtes durées, les niveaux les plus élevés sont observés en été, tandis qu'à l'échelle journalière, les niveaux les plus élevés sont observés en automne, notamment au Tessin, région identifiée comme la plus exposée aux précipitations extrêmes à toutes les échellesIn an era marked by increasingly volatile weather patterns and their profound impact, reliable prediction of extreme precipitation across multiple scales has never been more challenging. Despite its pivotal significance, accurate prediction remains a formidable challenge, especially in mountainous regions that are particularly susceptible to extreme precipitation hazards. As a result, more robust and efficient tools are needed for reliable prediction.Intensity-Duration-Area-Frequency (IDAF) relationships summarize the main statistical characteristics of extreme precipitation. They are used for areal rainfall hazard quantification, storm characterization, and early warning system development. While Intensity-Duration--Frequency (IDF) relationships for point precipitation have been extensively studied, IDAF relationships, accounting for the area of accumulation, have received far less attention and to our knowledge only for extremes.This thesis aims to model the IDAF relationships for the whole range of non-zero precipitation in topographically complex areas (with application in Switzerland) where robust and flexible models are required due to the strong spatio-temporal variability of precipitation. The key novelty is that IDAF relationships are developed for the whole range of non-zero precipitation intensities, not just extremes. In addition to its usual application, the marginal distributions from the relationships can be utilized in stochastic weather generators.Four objectives were identified and carefully addressed. First, we identified a parsimonious three-parameter model within the extended generalized Pareto distribution (EGPD) family to model the distribution of non-zero precipitation intensities. Second, we build regionalization models based on three regionalization approaches to improve the robustness and reliability of daily precipitation estimates. The first relies on a fast algorithm that defines distinct homogeneous regions based on upper tail similarity, the second is based on the region-of-influence approach, and the third is a spatial approach based on Generalized Additive Model. All the regional models offered improved robustness and reliability in prediction compared to the local model (without regionalization). The GAM-based method was better in the upper tail, while the ROI method performed better in the bulk of the distribution.Third, we developed IDF relationships using all non-zero rainfall intensities for 30 min to 72 hr, making efficient use of available information. Three approaches were considered, the first is based on precipitation scale invariance, the second relies on the general IDF formulation, and the last is purely data-driven, employing empirically determined relationships to model the IDF relationships. The best results were shown by the model based on the data-driven approach. It reproduced the known space and time variability of extreme rainfall across Switzerland, catchment-level IDF curves were generated from it for operational use, and the daily marginal distributions derived from the models are intended to be used in a stochastic weather generator currently developed for operational use.Finally, we constructed IDAF relationships based on a data-driven approach for 1 to 72 hr and 1 to 1,089 km2 at each pixel, utilizing a radar-reanalysis product. The model allowed us to characterize areal precipitation hazards for a continuum of spatio-temporal scales. Overall, the results provided insights into the seasonal and regional patterns of precipitation hazards in Switzerland, highlighting the importance of considering multiple spatio-temporal scales when assessing extreme precipitation hazards. For short durations (e.g. 1 hr), the highest levels are almost exclusively observed in summer, while for the daily scale, the highest levels are observed during autumn, particularly in Ticino, a region identified as the most exposed to extreme precipitation across all scales
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Kodja, Domiho Japhet. "Indicateurs des évènements hydroclimatiques extrêmes dans le bassin versant de l'Ouémé à l'exutoire de Bonou en Afrique de l'Ouest." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG014/document.
Full textAbstract:
L’étude vise à caractériser les indicateurs relatifs aux évènements hydroclimatiques extrêmes dans le bassin-versant de l'Ouémé à l'exutoire de Bonou. Pour atteindre cet objectif, les données climatologiques (pluies journalières, températures journalières, évapotranspiration potentielle journalières), les données hydrométriques (débits journaliers), les données de réanalyses (pression atmosphériques, humidité relative, vitesse du vent, Indices de Mousson West Africain), la température de surface océanique sur la côte de Cotonou et les données cartographiques relatives aux occupations du sol des années 1986, 2000 et 2015 sont utilisées. L’analyse de la variabilité hydroclimatique a révélé que le secteur d’étude a connu sur la période de 1951-2015, deux ruptures de stationnarité (1968 et 1987) qui ont divisé la série en trois sous-périodes. La variabilité pluviométrique révèle qu’il une régression de 18 % (au sud), de 16 % (au centre) et de 15,8 % (au nord) entre la première sous-période (1951-1968) et la deuxième sous-période (1969-1987), alors que la dernière sous-période (1988-2015) est marquée par une reprise pluviométrique de 15 % (au sud), de 16,3 % (au centre) et de 15,7 % (au nord) par rapport à la sous-période d’avant. Ce qui n’est pas sans conséquences sur la dynamique hydrologique du secteur d’étude. Ainsi, il est observé une régression de 49,27 % des débits moyens annuels entre les sous-périodes 1951-1968 et 1969-1987 et une augmentation de 65 % entre les sous-périodes 1969-1987 et 1988-2015. Sur la dernière sous-période (1988-2015), les résultats révèlent aussi une augmentation des indicateurs des évènements hydroclimatiques extrêmes susceptibles d’occasionner les inondations à Bonou. Les pluies maximales journalières ont une occurrence de 2 ans, 5 ans, 10 ans pour les événements pluvieux forts ; 20 ans, pour les événements pluvieux très forts ; 50 ans et + pour les événements pluvieux extrêmement forts dans le secteur d’étude. Les débits maximaux en 24 heures augmentent en même temps que les périodes de retour. Les débits maximaux de 50ème quantile surviennent chaque deux ans, les débits maximaux correspondants aux évènements hydrologiquement forts, très forts, surviennent tous les 10 ans et les débits extrêmement forts ont une occurrence centennale. Les conditions atmosphériques, océaniques, de la surface continentale, la vitesse du vent, l’humidité relative, les facteurs géographiques sont autant de facteurs qui interagissent dans la répartition spatio-temporelle de la pluie du secteur d’étude. La pluviométrie du bassin est également influencée par le flux de mousson (nord secteur d’étude) auquel s’associent les lignes de grains de sud-est, responsables des pluies orageuses et d’averses qui génèrent des inondations dans le bassin. De même, le contexte climatique actuel et la dynamique de l’occupation des terres constituent des déterminants qui amplifient la manifestation des inondations dans le secteur d’étude. La recherche indique que le modèle conceptuel pluie-débit GR4J, surestime les débits observés en période de basse eau et les sous-estime en période de hautes eaux. Les critères d’efficacité et de performance NSE, RMSE et KGE, mis en évidence et calculés sur les débits de hautes eaux ont donné des résultats meilleurs en calage qu’en validation. Mieux les valeurs du KGE varient de 83 à 85 % en calage et de 56 à 68 % en validation, ce qui confère au modèle GR4J, l’efficacité, la performance à reproduire les débits extrêmes de crues dans le bassin. Le GR4J peut donc être servir comme outil d’aide à la décision pour l’actualisation des normes hydrologiques dans le secteur d’étude. Dans la perspective de mieux étudier les évènements climatiques extrêmes futurs, cette recherche a évalué des données de projection de sorties des modèles climatiques régionaux issues du Programme CORDEX africain et qui pourraient être utilisées pour les projections hydrologiques des travaux futurs dans le secteur d’étudeThis research aims to characterize the indicators relating to extreme hydroclimatic events in Ouémé Watershed at Bonou’s outlet. To achieve this objective, climatological data (daily rain, daily temperatures, potential daily evapotranspiration), hydrometric data (daily flows), reanalysis data (atmospheric pressure, relative humidity, wind speed, West African Monsoon Indices), the ocean surface temperature on the Cotonou coast and land use mapping data of 1986, 2000, 2015 are used. The analysis of the hydroclimatic variability revealed that during the 1951-2015 period, the study area is marked by two breaks stationarity (1968 and 1987) which divided the series into three sub-periods. The rainfall variability reveals a regression of 18 % (in the south), 16 % (in the center) and 15.8 % (in the north) between the first sub-period (1951-1968) and the second sub-period (1969-1987), while the last sub-period (1988-2015) is marked by a rainfall recovery of 15 % (in the south), 16.3 % (in the center) and 15.7 % (in north) relative to the previous sub-period (1969-1987). This is not without consequences on the hydrological dynamics of the study area. In this sense, it is noted that there is a regression of 49.27% of the average annual flows between the 1951-1968 and 1969-1987 sub-periods and a 65 % increase between the 1969-1987 and the 1969-1987 sub-periods. 1988-2015. In the last sub-period (1988-2015), the results also reveal an increase in the indicators of extreme hydroclimatic events likely to cause floods Ouémé Watershed at Bonou’s outlet. The results shows that daily maximum rainfall has an occurrence of 2 years, 5 years, 10 years for strong rainfall events; 20 years, for very heavy rain events, 50 years and over for extremely heavy rain events in the study area. The maximum flow rates in 24 hours at the sametime as the return periods. The maximum flow rates of 50th quantiles occur every two years (02 years), the maximum flows corresponding to the hydrologically strong events, very strong occur every 10 years and the extremely high flows have an occurrence centennial. The conditions of atmospheric, oceanic, continental surface, wind speed, relative humidity, and geographic factors are all elements that interact in the spatio-temporal distribution of rainfall in the study area. The Rainfall of the basin is also influenced by the monsoon flow (north of the study area), to which the southeastern grain lines are associated and are responsible for the stormy rains and showers that generate flooding in the area. In addition, the current climatic context and land-use dynamics are determinants that amplify the occurrence of floods in the study area. The reasearch indicates that the rain-flow conceptual model, of the Rural Engineering with four parameters and the daily time step (GR4J), overestimates the flows observed during the low water period and the sub-peaks. The efficiency and performance criteria NSE, RMSE and KGE, highlighted and calculated on high water flow rates, gave better results in calibration than in validation. Better KGE values range from 83 to 85 % calibration and from 56 to 68 % validation, which gives the GR4J model the efficiency and performance to reproduce extreme flows of floods in the study area. The GR4J can therefore be used as a decision to support tool for updating hydrological standards in the study area. In order to future study about extreme climatic events, this research assessed output projection data from regional climate models from the African CORDEX Program that could be used for hydrological projections in future work in Ouémé Watershed at Bonou’s outlet
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Koch, Erwan. "Outils et modèles pour l'étude de quelques risques spatiaux et en réseaux : application aux extrêmes climatiques et à la contagion en finance." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10138/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’attache à développer des outils et modèles adaptés a l’étude de certains risques spatiaux et en réseaux. Elle est divisée en cinq chapitres. Le premier consiste en une introduction générale, contenant l’état de l’art au sein duquel s’inscrivent les différents travaux, ainsi que les principaux résultats obtenus. Le Chapitre 2 propose un nouveau générateur de précipitations multi-site. Il est important de disposer de modèles capables de produire des séries de précipitations statistiquement réalistes. Alors que les modèles précédemment introduits dans la littérature concernent essentiellement les précipitations journalières, nous développons un modèle horaire. Il n’implique qu’une seule équation et introduit ainsi une dépendance entre occurrence et intensité, processus souvent considérés comme indépendants dans la littérature. Il comporte un facteur commun prenant en compte les conditions atmosphériques grande échelle et un terme de contagion auto-regressif multivarié, représentant la propagation locale des pluies. Malgré sa relative simplicité, ce modèle reproduit très bien les intensités, les durées de sècheresse ainsi que la dépendance spatiale dans le cas de la Bretagne Nord. Dans le Chapitre 3, nous proposons une méthode d’estimation des processus maxstables, basée sur des techniques de vraisemblance simulée. Les processus max-stables sont très adaptés à la modélisation statistique des extrêmes spatiaux mais leur estimation s’avère délicate. En effet, la densité multivariée n’a pas de forme explicite et les méthodes d’estimation standards liées à la vraisemblance ne peuvent donc pas être appliquées. Sous des hypothèses adéquates, notre estimateur est efficace quand le nombre d’observations temporelles et le nombre de simulations tendent vers l’infini. Cette approche par simulation peut être utilisée pour de nombreuses classes de processus max-stables et peut fournir de meilleurs résultats que les méthodes actuelles utilisant la vraisemblance composite, notamment dans le cas où seules quelques observations temporelles sont disponibles et où la dépendance spatiale est importanteThis thesis aims at developing tools and models that are relevant for the study of some spatial risks and risks in networks. The thesis is divided into five chapters. The first one is a general introduction containing the state of the art related to each study as well as the main results. Chapter 2 develops a new multi-site precipitation generator. It is crucial to dispose of models able to produce statistically realistic precipitation series. Whereas previously introduced models in the literature deal with daily precipitation, we develop a hourly model. The latter involves only one equation and thus introduces dependence between occurrence and intensity; the aforementioned literature assumes that these processes are independent. Our model contains a common factor taking large scale atmospheric conditions into account and a multivariate autoregressive contagion term accounting for local propagation of rainfall. Despite its relative simplicity, this model shows an impressive ability to reproduce real intensities, lengths of dry periods as well as the spatial dependence structure. In Chapter 3, we propose an estimation method for max-stable processes, based on simulated likelihood techniques. Max-stable processes are ideally suited for the statistical modeling of spatial extremes but their inference is difficult. Indeed the multivariate density function is not available and thus standard likelihood-based estimation methods cannot be applied. Under appropriate assumptions, our estimator is efficient as both the temporal dimension and the number of simulation draws tend towards infinity. This approach by simulation can be used for many classes of max-stable processes and can provide better results than composite-based methods, especially in the case where only a few temporal observations are available and the spatial dependence is high
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Colin, Jeanne. "Étude des événements précipitants intenses en Méditerranée : approche par la modélisation climatique régionale." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1357/.
Full textAbstract:
Une étude de la variabilité climatique des événements méditerranéens de précipitations intenses dans le Sud-Est de la France (HPE : High Precipitation Events) est proposée au travers de l'analyse des performances du modèle de climat à aire limitée ALADIN-Climat. La sensibilité des pluies extrêmes simulées à différents paramètres de configuration du modèle est évaluée dans un cadre d'étude idéalisé ou à travers des expériences pilotées par la ré-analyse ERA-40. Les tests de sensibilité portent sur le couplage dynamique de l'atmosphère avec le modèle de mer Méditerranée NEMO-MED8, l'application d'une technique de pilotage spectral, la taille du domaine d'intégration et la résolution horizontale (passage de 50 à 12. 5 km). Seule l'augmentation de la résolution conduit à une modification des précipitations extrêmes. Une étude détaillée de la valeur ajoutée ainsi apportée est alors conduite. Les résultats obtenus avec ALADIN-Climat sont ensuite comparés à ceux issus de deux méthodes de descente d'échelle statistique : la méthode de désagrégation DSCLIM (Boé et al. , 2006) et la méthode de détection développée par Nuissier et al. (2011). Il s'avère que les performances d'ALADIN-Climat à 12. 5 km sont plus satisfaisantes que celles de la première méthode et au moins équivalentes à celles de la seconde, d'où l'on conclut que ce modèle constitue donc un outil adéquat à l'étude de la variabilité climatique des HPE. Un scénario de changement climatique A1B est alors réalisé avec ALADIN-Climat pour la fin du XXe siècle, et différentes méthodes sont proposées pour l'analyse des résultats. Elles suggèrent un accroissement de la fréquence d'occurrence et une intensification des HPEThe climatic variability of intense rainfall events in the Mediterranean is studied using the limited area climate model ALADIN-Climate, whose ability to simulate these events in South-East France is explored. Several sensitivity studies are conducted to assess the impact of various configuration parameters on the model's skill to downscale such extreme events : coupling with a Mediterranean sea model, use of the spectral nudging technique, size of the domain of integration and horizontal resolution. These studies are either performed within the so-called Big-Brother Experiment framework or through hindcast simulations driven by the ERA-40 reanalysis. The increase of resolution (from 50 to 12. 5 km) is found to be the only parameter affecting the modeling of extreme precipitation. The added value of the higher resolution on the way ALADIN-Climate simulates High Precipitation Events (HPE) in South-East France is carefully studied. Comparisons of ALADIN-Climate's skills to those of two State-of-the-art statistical methods of downscaling and detection of these events -- DSCLIM (Boé et al. , 2006) and "CYPRIM" (Nuissier et al. , 2011) -- show that with a resolution of 12. 5 km, the model offers better results than the first method and appears to be at least as good as the second one, therefore it constitutes an appropriate numerical tool to explore the climatic variability of the HPE. A climate change scenario (A1B) is then performed with this tool for the end of the XXe century and we assess the simulated changes affecting HPE in future climate. Several methods are proposed to analyse and display the results, suggesting an increase of both the frequency and intensity of the HPE
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Caillaud, Cecile. "Sensibilité climatique des systèmes précipitants intenses : approche par la modélisation climatique à très haute résolution sur le nord-ouest de la Méditerranée." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, INPT, 2023. http://www.theses.fr/2023INPT0111.
Full textAbstract:
Les épisodes méditerranéens qui concernent chaque automne le nord-ouest de la Méditerranée sont des événements de précipitation extrême à fort impact. L'étude de leur évolution aux échelles climatiques revêt donc une grande importance et constitue encore un défi pour la communauté de modélisation du climat. Depuis quelques années, il est possible d’utiliser des modèles régionaux de climat à résolution kilométrique (Convection-Permitting Regional Climate Models ou CP-RCMs, 1-3 km) dont la convection profonde est simulée de manière explicite. Ces modèles permettent de se rapprocher des échelles spatio-temporelles en jeu et ouvrent de nouvelles perspectives en termes d'analyse. Cette thèse a pour objectif de déterminer la réponse des épisodes méditerranéens du nord-ouest de la Méditerranée au changement climatique d’origine humaine, en s'appuyant sur cette nouvelle génération de modèles de climat associée à une approche orientée objet. Le suivi des systèmes fortement précipitants est appliqué à la fois aux jeux de données d'observation, aux simulations réalisées avec le CP-RCM CNRM-AROME et aux simulations du premier ensemble de CP-RCMs disponible dans le cadre du programme international CORDEX FPS Convection sur un domaine commun couvrant le nord-ouest de la Méditerranée. La première partie de cette thèse est consacrée à l’évaluation des performances des CP-RCMs par comparaison à des données d’observation de référence à haute résolution. La valeur ajoutée des CP-RCMs par rapport aux modèles régionaux à résolution plus grossière (12-15 km) est démontrée pour les extrêmes de précipitation, en particulier au pas de temps horaire. L’approche objet permet également de montrer que, malgré quelques biais résiduels, les CP-RCMs sont capables de représenter correctement les principales propriétés des systèmes fortement précipitants, que ce soit en termes de nombre et de positionnement sur l'ensemble du domaine, ou en termes de durée, d'intensité, de surface, de volume, de vitesse et de sévérité sur le pourtour méditerranéen français où les observations permettent d’évaluer finement ces propriétés. La bonne performance de ces modèles permet de renforcer la confiance en leurs projections futures. La deuxième partie s’intéresse à l’évolution future des épisodes méditerranéens avec l’approche objet appliquée aux simulations milieu et fin de siècle de l’ensemble de CP-RCMs en mode scénario pour étudier les changements des propriétés des systèmes fortement précipitants dans un climat plus chaud. En fin de siècle et selon un scénario de fortes émissions, certains changements se retrouvent dans la plupart des simulations et peuvent être qualifiés de robustes. Ainsi, une augmentation de la fréquence des systèmes fortement précipitants de l’automne dans une grande partie du domaine, en particulier du centre de l'Italie au nord des Balkans, accompagne un doublement des zones touchées par ces événements. Sur la région méditerranéenne française, les modèles s’accordent sur une augmentation d'intensité, de surface et de volume des systèmes précipitants. Toutefois, même avec cette nouvelle génération de modèles, d'importantes incertitudes persistent, notamment pour les changements de fréquence dans le sud-est de la France, probablement dus à des différences dans les conditions synoptiques imposées par les modèles forceurs des CP-RCMs. De même, l’ensemble projette une large gamme de changements possibles dans les propriétés des systèmes, en particulier pour les plus intenses et y compris lorsqu’on normalise par le réchauffement régional correspondant. Si les CP-RCMs sont les outils de modélisation adaptés pour l'étude des extrêmes de précipitation, les efforts doivent être poursuivis pour produire des ensembles plus larges, mieux construits et probablement complétés par des méthodes d'apprentissage machine, afin d’apporter des informations climatiques utiles aux échelles pertinentes pour les politiques d’adaptationThe Mediterranean Heavy Precipitation Events (HPEs) that affect the northwestern Mediterranean every fall are high-impact weather events. The study of their evolution on climate scales is therefore of great importance and remains a challenge for the climate modelling community. For some years now, it has been possible to use kilometre-scale regional climate models (Convection- Permitting Regional Climate Models or CP-RCMs, 1-3 km) in which deep convection is explicitly simulated. These models make it possible to get closer to the spatio-temporal scales involved and open up new perspectives in terms of analysis. The aim of this thesis is to determine the response of northwestern Mediterranean HPEs to human-induced climate change, using this new generation of climate models combined with an object-oriented approach. The tracking of heavy precipitation systems is applied to observational datasets, to simulations carried out with the CNRM-AROME CP-RCM and to simulations of the first ensemble of CP-RCMs available as part of the international CORDEX FPS Convection programme over a common domain covering the north-western Mediterranean. The first part of this thesis is devoted to evaluating the performance of CP-RCMs in comparison with high-resolution reference observation data. The added value of CP-RCM compared with regional models with coarser resolution (12-15 km) is demonstrated for precipitation extremes, particularly at hourly time steps. The object-oriented approach also shows that, despite a few residual biases, CP-RCMs are capable of correctly representing the principal properties of heavy precipitation systems, both in terms of number and position over the entire domain, and in terms of duration, intensity, surface area, volume, speed and severity over the French Mediterranean, where observations enable these properties to be assessed in detail. The good performance of these models lends greater confidence to their future projections. The second part focuses on the future evolution of Mediterranean HPEs using the object-oriented approach applied to mid and end-of-century simulations of the CP-RCMs ensemble in scenario mode to study changes in the properties of heavy precipitation systems in a warmer climate. At the end of the century, and according to a scenario of high emissions, certain changes are found in most of the simulations and can be described as robust. For example, an increase in the frequency of fall heavy precipitation systems over a large part of the domain, particularly from central Italy to the northern Balkans, is accompanied by a doubling of the areas affected by these events. Over the French Mediterranean region, the models agree on an increase in the intensity, surface area and volume of precipitating systems. However, even with this new generation of models, significant uncertainties remain, particularly for changes in frequency over southeastern France, probably due to differences in the synoptic conditions imposed by the CP-RCMs driving models. Similarly, the ensemble projects a wide range of possible changes in the properties of systems, particularly for the most intense ones and even when standardised by the corresponding regional warming. While CP-RCMs are the appropriate modelling tools for studying precipitation extremes, efforts must be continued to produce larger, better constructed ensembles, probably supplemented by machine learning methods, in order to provide useful climate information at scales relevant to adaptation policies
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Gado, Moubarak. "Modèle par éléments discrets multi physique du comportement des matériaux métalliques sous sollicitations thermo mécaniques extrêmes." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0707/document.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse concernent le développement d’un modèle par éléments discrets du comportement thermo-mécanique d’un alliage d’aluminium et de son évolution microstructurale lorsqu’il est soumis à des conditions de grandes déformations et/ou de grandes vitesses de déformation (soudage par friction-malaxageou FSW). Le procédé de « soudage par friction malaxage » (Friction Stir Welding,FSW) est un procédé de soudage récent, inventé en 1991 par « The Welding Institute (TWI) ». Ce procédé se distingue des autres par sa capacité à souder la matière à l’état visqueux, sans atteindre le point de fusion. Le principe est relativement simple et comparable à une opération de fraisage, si ce n’est que l’outil coupant est remplacé par un outil malaxant composé d’un pion et d’un épaulement. Ce procédé revêt un fort intérêt pour l’industrie aéronautique, car il offre la possibilité de souder des alliages d’aluminium des séries 2XXX et 7XXX, réputés difficiles à souder par d’autres procédés.Le soudage par friction-malaxage étant un procédé récent, il demeure encore un sujet de recherche actif, pour mieux appréhender certains points comme l’écoulement de la matière, l’influence des paramètres du procédé (vitesse de rotation, forme de l’outil, ...)et la modification de la microstructure. Ce dernier point est particulièrement important pour les alliages à durcissement structural comme ceux des séries 2XXX et 7XXX. Pour ces alliages d’aluminium, les propriétés mécaniques dépendent étroitement de leur état de précipitation, lui-même influencé par l’apport de chaleur généré lors du soudage.L’optimisation des paramètres de soudage par rapport aux propriétés mécaniques passe obligatoirement par la prédiction de l’état de la précipitation le long du joint soudé. Le travail de la thèse vise à mettre en place des modèles à l’échelle de la microstructure permettant de prévoir la modification des propriétés de la matière liées aux paramètres du procédéThe work of this thesis concerns the development of a model using the discrete element method, for the thermo-mechanical behavior of an aluminum alloy and its microstructural evolution when exposed to conditions of large deformations and/or high deformation rates (Friction StirWelding or FSW). Friction stir welding is a recent welding process invented in 1991 by "The welding Institute" (TWI). This process is different from the others by its ability to weld material in the viscous state, without reaching the melting point. The principle is relatively simple and similar to a milling process except that the cutting tool is replaced by a rotary tool composed of a pin and a shoulder. This process is of great interest in the aircraft industry because it offers the possibility to weld aluminum alloys 2XXX and 7XXX series, known to be difficult to weld by other processes. Since friction stir welding is a recent process, it still remains a subject of active research, to better understand certain issues such as material flow, influence of process parameters (rotation speed, tool shape, ...) and the modification of the microstructure. This last point is particularly important for structural hardening alloys such as those of the 2XXX and 7XXX series. For these aluminum alloys, the mechanical properties are highly dependent on their state of precipitation, which is itself influenced by the heat generated during thewelding. The optimization ofwelding parameters in order to obtain good mechanical properties requires the prediction of precipitation state along thewelded joint. Thework of this thesis is to develop required models at the scale of microstructure allowing to predict the modification of material properties related to the process parameters
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Sun, Xun. "Analyse propabiliste régionale des précipitations : prise en compte de la variabilité et du changement climatique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934476.
Full textAbstract:
Les événements de pluies extrêmes et les inondations qui en résultent constituent une préoccupation majeure en France comme dans le monde. Dans le domaine de l'ingénierie, les méthodes d'analyse probabiliste sont pratiquement utilisées pour prédire les risques, dimensionner des ouvrages hydrauliques et préparer l'atténuation. Ces méthodes sont classiquement basées sur l'hypothèse que les observations sont identiquement distribuées. Il y a aujourd'hui de plus en plus d'éléments montrant que des variabilités climatiques à grande échelle (par exemple les oscillations El Niño - La Niña, cf. indice ENSO) ont une influence significative sur les précipitations dans le monde. Par ailleurs, les effets attendus du changement climatique sur le cycle de l'eau remettent en question l'hypothèse de variables aléatoires "identiquement distribuées" dans le temps. Il est ainsi important de comprendre et de prédire l'impact de la variabilité et du changement climatique sur l'intensité et la fréquence des événements hydrologiques, surtout les extrêmes. Cette thèse propose une étape importante vers cet objectif, en développant un cadre spatio-temporel d'analyse probabiliste régionale qui prend en compte les effets de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Les données sont supposées suivre une distribution, dont les paramètres sont liés à des variables temporelles et/ou spatiales à l'aide de modèles de régression. Les paramètres sont estimés avec une méthode de Monte-Carlo par Chaînes de Markov dans un cadre Bayésien. La dépendance spatiale des données est modélisée par des copules. Les outils de comparaison de modèles sont aussi intégrés. L'élaboration de ce cadre général de modélisation est complétée par des simulations Monte-Carlo pour évaluer sa fiabilité. Deux études de cas sont effectuées pour confirmer la généralité, la flexibilité et l'utilité du cadre de modélisation pour comprendre et prédire l'impact de la variabilité climatique sur les événements hydrologiques. Ces cas d'études sont réalisés à deux échelles spatiales distinctes: * Echelle régionale: les pluies d'été dans le sud-est du Queensland (Australie). Ce cas d'étude analyse l'impact de l'oscillation ENSO sur la pluie totale et la pluie maximale d'été. En utilisant un modèle régional, l'impact asymétrique de l'ENSO est souligné: une phase La Niña induit une augmentation significative sur la pluie totale et maximale, alors qu'une phase El Niño n'a pas d'influence significative. * Echelle mondiale: une nouvelle base de données mondiale des précipitations extrêmes composée de 11588 stations pluviométriques est utilisée pour analyser l'impact des oscillations ENSO sur les précipitations extrêmes mondiales. Cette analyse permet d'apprécier les secteurs où ENSO a un impact sur les précipitations à l'échelle mondiale et de quantifier son impact sur les estimations de quantiles extrêmes. Par ailleurs, l'asymétrie de l'impact ENSO et son caractère saisonnier sont également évalués.
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Thao, Nguyen Thi Phuong. "Analyse statistique et analyse spatiale des valeurs extrêmes de précipitation : application de cette méthode pour cartographie des caractéristiques pluviométriques de la région Cévennes-Vivarais." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0034.
Full textAbstract:
Ce travail consiste a choisir une methode statistique d'ajustement des valeurs extremes et a l'appliquer aux precipitation extremes dans la region cevennes-vivarais. La premiere partie est realise a partir de valeurs simulees. La methode non parametrique de villasenor qui n'impose pas au debut de l'analyse une loi statistique a la serie de donnees, et se base sur une source riche de donnees (deux series de donnees), realise un lissage sur 30% des valeurs les plus grandes de la serie, est choisie comme la meilleurs methode parmi les cinq methodes d'ajustements. Dans la deuxieme partie les caracteristiques pluviometriques de la region cevennes-vivarais sont calculees a partir de mesures horaires de 52 stations par la methode choisie. La structure spatiale de la region est etudiee grace a la fonction du variogramme spherique. Ensuite, la cartographie des caracteristiques pluviometriques de cette region est realisee par les methodes: spline et krigeage. La methode krigeage donne une meilleure interpolation que celle de spline, et fournit encore des informations sur la structure spatiale de la region. Enfin, nous sommes arrives a exprimer la distribution spatiale des valeurs extremes de precipitation. Elle decrit bien la realite de la pluie de la region cevennes-vivarais
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Nguyen, Thi Phuong Thao. "Analyse statistique des valeurs extrêmes de précipitation : application dans la région Cévennes-Vivarais." Phd thesis, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00756447.
Full textAbstract:
Ce travail consiste à choisir une méthode statistique d'ajustement des valeurs extrêmes et à l'appliquer aux précipitations extrêmes dans la région Cévennes - Vivarais. La première partie est réalisée à partir de valeurs simulées. La méthode non-paramétrique de Villasenor qui n'impose pas au début de l'analyse une loi statistique à la série de données, est choisie comme la meilleure méthode parmi les cinq méthodes d'ajustements. Dans la deuxième partie les caractéristiques pluviométriques de la région Cévennes - Vivarais sont calculées à partir de mesures horaires de 52 stations par la méthode choisie. La cartographie des caractéristiques pluviométriques de cette région est réalisée par les méthodes : spline et krigeage. La méthode krigeage donne une meilleure interpolation que celle de spline, et fournit encore des informations sur la structure spatiale de la région. Les cartes tracées représentent une distribution réaliste des valeurs extrêmes de précipitation de la région Cévennes - Vivarais.
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Monette, André. "L'étude des changements appréhendés des précipitations extrêmes sur la province du Québec en utilisant un ensemble de multi-MRC." Mémoire, 2012. http://www.archipel.uqam.ca/5090/1/M12583.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude a pour objectif d'évaluer les changements appréhendés des précipitations extrêmes saisonnières d'une et plusieurs journées (1, 2, 3, 5, 7 et 10 jours) pour 21 bassins versants du nord-est canadien pour une période future (2041-2070) comparativement à une période de référence (1971-2000). Pour ce faire, un ensemble de multi-modèles régionaux du climat (MRC) provenant du North American Regional Climate Change Assessment Program est utilisé. Le projet comprend six MRC piloté par les ré-analyses II NCEP couvrant la période 1980-2004 et piloté par quatre modèles de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) couvrant une période de référence (1971-2000) et future (2041-2070). L'analyse fréquentielle régionale est choisie comme méthode pour développer les niveaux de retour des précipitations extrêmes pour des périodes de retour de 10, 30 et 50 années. L'étude comporte une évaluation de la performance des six différents MRC liée aux différences dans leurs composantes physiques et dynamiques ainsi qu'une évaluation de l'effet du choix des conditions aux frontières de type ré-analyses par rapport à de type MCGA. Les résultats suggèrent que les différences liées aux composantes internes des MRC sont plus importantes que celles liées au choix des conditions aux frontières. D'autre part, par l'utilisation d'un ensemble de multi-MRC et du coefficient de variation, une quantification des incertitudes liées à la structure interne du MRC et du choix MGCA comme pilote est possible. En général, les incertitudes liées à la structure interne des MRC sont plus importantes que celles liées au choix du MGCA pour les bassins versants et les variables de cette étude. L'analyse des changements appréhendés dans les niveaux de retours des précipitations extrêmes suggère une augmentation pour la majorité des bassins et des combinaisons à l'étude (durée et période de retour). Les plus petites augmentations ainsi que les plus grandes incertitudes se retrouvent dans les bassins au sud-est du Québec. Au contraire, les plus grandes augmentations et les plus faibles incertitudes se retrouvent dans les bassins nordiques. Une augmentation dans les niveaux de retour des précipitations extrêmes a des conséquences importantes sur la gestion et la conception des infrastructures existantes et futures, spécialement pour cette région du Canada où la production d'énergie hydroélectrique est omniprésente.
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Roy, Philippe. "Analyse et validation des extrêmes et de la variabilité des températures et de la précipitation du modèle régional canadien du climat." Mémoire, 2009. http://www.archipel.uqam.ca/1831/1/M10760.pdf.
Full textAbstract:
La présente étude a permis d'évaluer le potentiel d'utilisation de deux versions (3.7.1 et 4.1.1) du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) pilotées en mode réanalyse, afin de reproduire les extrêmes observés en été (sur la période 1961-1990), et de caractériser le régime de précipitation et de températures maximum et minimum au-dessus de trois régions de l'Est de l'Amérique du Nord (Sud et Nord des Grands Lacs et Pennsylvanie). La validation fut réalisée à l'aide de critères diagnostiques multiples liés à la fréquence, l'intensité et la durée des événements extrêmes de précipitation et de température, ceux-ci étant régulièrement utilisés dans l'évaluation des impacts sur les activités humaines et les écosystèmes dans une perspective de changements climatiques.
Avec l'utilisation de critères statistiques, les distributions statistiques des indices d'extrêmes de précipitation et de température, les champs moyens saisonniers et la variabilité interannuelle de ces indices et ont été comparés par rapport aux valeurs observées. Les données de référence ont été établies en interpolant sur la grille du MRCC (45km), à l'aide du krigeage ordinaire, les données observées du National Climate Data Center, d'Environnement Canada et du Ministère de l'Environnement du Québec. Les principaux résultats obtenus sur les trois régions montrent que la version 4.1.1 du MRCC simule mieux le régime de température minimum et l'occurrence des jours humides/secs que la version 3.7.1 notamment la moyenne saisonnière, le 10ième centile de température, le nombre maximum de jours secs consécutifs, le nombre de jours de pluie (≥1 mm) ainsi que la variabilité interannuelle. Par contre, peu ou pas de différences existent entre les deux versions quant à la température maximum, l'amplitude thermique quotidienne, le 90ième centile de la température, la précipitation moyenne et le centile de précipitation. Dans tous les cas, la variabilité saisonnière est biaisée (forme et étalement des queues de distribution, i.e. aplatissement et asymétrie), les extrêmes chauds des températures maximum et les précipitations les plus intenses, liées aux phénomènes convectifs, étant largement surestimés ou sous-estimés, respectivement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional de Climat, Extrêmes, Krigeage, Variabilité interannuelle.
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Sanabria, Quispe Janeet Margarita. "Variabilité interannuelle du régime des pluies et des événements extrêmes ENSO le long du versant Pacifique Péruvien : mécanismes de contrôle à grande échelle." Thesis, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30143/document.
Full textAbstract:
Quatre événements El Niño extrêmes ont eu lieu durant les cinq dernières décennies (1972/1973, 1982/1983, 1997/1998 et 2015/2016) et étaient caractérises comme forts dans la région Niño 3.4. Ils présentent des différences significatives dans leur évolution qui induisent des anomalies distinctes de précipitations le long du versant Pacifique Péruvien illustrant la non-linéarité de la téléconnexion ENSO sur les précipitations dans cette région. Les pluies extrêmes ont un impact néfaste sur la population et les secteurs productifs en raison des inondations et des glissements de terrain qui s'ensuivent. Néanmoins, à ce jour, les patrons de circulation climatique clé de leurs évolutions et magnitudes différentes sont encore très peu connus. Dans cette thèse, nous montrons que les différentes configurations de précipitations lors de ces événements sont associées au transport de l'humidité provenant de différentes sources d'humidité à grande échelle. Lors des événements 1983-1998 (2016), ils sont respectivement liés à une forte (faible à modérée) humidité provenant du réchauffement du Pacifique (également mais aussi provenant de L'Atlantique via l'Amazonie). La caractéristique de ces transports d'humidité est due à une réponse atmosphérique opposée entre les événements de 1983-1998 (qui sont similaires) et l'événement de 2016 qui présente des patterns de transport d'humidité déphasés. Ces précipitations sont liées à l'humidité provenant de ces sources et la circulation atmosphérique régionale des vents de niveau supérieur (100 à 300 hPa) influe sur la quantité d'humidité qui pénètre dans la région Nord-Centre du versant Pacifique Péruvien. L'interaction de la circulation à grande échelle et régionale et le transport de l'humidité du Pacifique est expliqué par le mode Ep qui est associé à des précipitations dans la région Centre-Nord. La forte dispersion des précipitations dans les régions montagneuses est expliquée par le mode Cp pendant les phénomènes El Niño modérés (extrêmes) et est liée au transport d'humidité de niveau moyen-bas (haut) de l'Amazonie (Pacifique) atteignant les hautes terresFour strong El Niño events took place within the last five decades (1972/1973, 1982/1983, 1997/1998 and 2015/2016) recorded as strong in the Niño 3.4 region. They can exhibit significant differences in their evolution associated with a distinct rainfall anomaly evolution along the PPB (Peruvian Pacific Basin), which illustrates the strong nonlinearity of the ENSO teleconnection on the rainfall in this area. These extreme rainfalls have harmful impacts on the population and productive sectors due to floods and landslides which are trigged by them. Yet the key climatic circulation pattern for their different evolution and magnitude are still unknown. Here we show that different rainfall patterns during these events are associated with moisture transport originated from different large-scale moisture sources. For example, in the 1983 -1998 (2016) events appear as related with strong (weak to moderate) moisture coming from the Pacific warming (also coming from Atlantic Ocean through the Amazon basin). Characteristic of these moisture transports is due to an atmospheric response opposite between the 1983-1998 events (that are similar) and 2016 event experiencing out-of-phase moisture transport patterns. Although these rainfalls are linked to the moisture arrival from those sources, the moisture amount entering the PPB can be also influenced by regional atmospheric circulation of upper level winds (100 to 300 hPa) leading to different enhanced moisture transport associated with different rainfall anomalies in the North-Centre PPB. The interplay of large-scale and regional circulation and Pacific moisture transport explains the Ep mode associated with rainfall in the north-Centre PPB. The high dispersion of rainfall in highlands (Cp mode) during the moderate (extremes) El Niño appears as linked to low-middle (high level) moisture transport from the Amazon (Pacific) reaching highlands