Série chronologique de pluies (HU) : Différence entre versions

Version actuelle en date du 3 mars 2025 à 15:40

Traduction anglaise : Rainfall time series

Dernière mise à jour : 03/03/2025

Succession d’événements pluvieux observés sur un site pendant une durée donnée, ou générés numériquement, pouvant être utilisée en entrée d'un modèle hydrologique en tenant compte d'éléments contextuels comme par exemple la saison, des périodes de temps sec qui les séparent, etc. et, éventuellement complétée par d'autres données météorologiques horodatées (par exemple température ou taux d'évapotranspiration).

[modifier] Avantages et inconvénients des séries chronologiques de pluies

L'utilisation de séries chronologiques de pluies en entrée des modèles hydrologiques présentent plusieurs intérêts :

• pouvoir prendre en compte des phénomènes ayant des dynamiques temporelles longues : vidange d'ouvrages de stockage (qui peut prendre plusieurs jours), évolution des eaux parasites saisonnières et événementielles, réessuyage des sols et évolution de leur capacité d'infiltration, évapotranspiration, etc. ;
• pouvoir contextualiser des événements : évolution du débit de temps sec en fonction de l'heure, du jour de semaine ou de la période de l'année, position de vannes ou d'autres ouvrages en fonction de la date, niveau d'eau dans le milieu récepteur (prise en compte des marées, des crues des rivière, etc.), etc. ;
• pouvoir s'intégrer dans des séries climatiques plus complètes prenant en compte d'autres variables (température, évapotranspiration, etc.) ;
• pouvoir analyser statistiquement les résultats et évaluer de façon plus correcte leur période de retour (qui n'est jamais reliée simplement à une seule des caractéristiques du phénomène générateur).

Nota : Pour que la méthode possède une validité statistique, il est cependant nécessaire que la série utilisée ait une durée et une homogénéité suffisantes. Par exemple, en utilisant quatre années de mesures sur un site, on peut espérer approcher le volume total annuel d'eau pluviale produit avec une précision de l'ordre de 25%.

Ce type de simulation peut cependant être très long car il conduit à simuler de longues périodes de temps sec pendant lesquels les conditions hydrauliques évoluent lentement. Il nécessite donc des aménagements dans les codes de calcul (utilisation d'un pas de temps de calcul variable, calculs en parallèle, etc.)

Une autre solution consiste à ne simuler que les périodes pluvieuses (voir Chronique de pluies (HU)). Cette solution peut être suffisante lorsque l'on s'intéresse à des événements rares dont l'étude nécessiterait plusieurs dizaines d'années de simulation.

Une autre limite, dans le cas où l'on utilise une série observée, est que la méthodes repose sur l'hypothèse que le futur sera semblable au passé. Plus précisément, on suppose que la série chronologique de pluies observées a des propriétés proches des séries chronologiques que l'on est susceptible d'observer sur une même durée dans les années futures. Du fait du changement climatique, cette hypothèse est d'autant plus fausse que la durée de la série est longue.

Il existe cependant des générateurs stochastiques capables de générer des séries de pluies synthétiques (et plus généralement des séries climatiques) prenant en compte certains des effets probables du changement climatique associés aux différents scénarii du GIEC. Voir par exemple Pons et Bertrand-Krajwski (2021) ou les articles Shypre (HU) et Shyreg (HU).

[modifier] Domaines d'utilisation privilégiés

Les séries chronologiques sont particulièrement intéressantes pour évaluer la fréquence et l'importance des rejets urbains de temps de pluie, en particulier dans le cadre de l'autosurveillance. La durée de simulation (typiquement l'année) reste en effet encore raisonnablement courte et cette approche permet de tenir compte de la variabilité du phénomène dans ses différentes composantes temporelles. Elle permet également de bien comparer et ajuster les données issues de la métrologie et les résultats de simulation.

Elles sont également à privilégier chaque fois que des phénomènes à dynamique lente deviennent prépondérants. C'est par exemple le cas pour les solutions alternatives "vertes" dans lesquels l'évapotranspiration joue souvent un rôle important dans la vidange.

Bibliographie :

• Pons, V., Bertrand-Krajewski, J.L. (2021) Des séries de pluies synthétiques pour évaluer les futures performances hydrologiques de toitures végétalisées sous scénario de changement climatique RCP8.5 ; 9° Journées Doctorales en Hydrologie Urbaine ”JDHU 2020”, ENGEES, May 2021, Strasbourg, France ; 4 p. ; disponible sur https://hal.science/hal-03386474/document.