Apport des prévisions d’ensemble pour l’estimation de la fonte nivale en hydrologie de montagne

Laboratoire de rattachement : LTHE
Encadrant : Isabella ZIN
Co-encadrants : Alain Gautheron (DREAL RA – SPCAN) et Fabienne Rousset-Regimbeau (Météo-France - DCSC)
Mots clés : hydrologie, montagne, neige, prévisions d’ensemble

Contexte et objectifs de la mission de stage :
La composante nivale joue un rôle important pour le cycle hydrologique des bassins versants de montagne. Le régime d’écoulement des cours d’eau est fortement influencé par l’accumulation des précipitations sous forme de neige durant l’hiver, période de basses eaux, et par la fonte de cette neige au printemps, période de hautes eaux. La fonte peut donc être un facteur aggravant en période de crue, mais sa prévision reste délicate.

La prévision d’ensemble (ou probabiliste) météorologique consiste à réaliser des simulations à partir de plusieurs descriptions de l’état initial de l’atmosphère différentes. La prévision d’ensemble fournit ainsi plusieurs scénarios d’évolution de l’atmosphère permettant notamment de quantifier l’incertitude qui pèse sur cette prévision.

Météo-France dispose de deux chaînes de modèles numériques opérationnels simulant le manteau neigeux et couplés avec des prévisions d’ensemble :

• SIM-PE : L’application SAFRAN-ISBA-MODCOU (SIM) permet de simuler les bilans d’eau et d’énergie en surface. Elle couvre l’ensemble de la France sous forme d’une grille de 8 km de coté et est couplée aux prévisions d’ensemble du CEPMMT.
• PEARP-S2M : L’application SAFRAN – SURFEX/ISBA-Crocus – MEPRA (S2M) permet d’estimer le risque d’avalanche par massifs montagneux principalement en fonction de l’altitude. Elle est couplée aux prévisions d’ensemble ARPEGE de Météo-France.

Ces deux chaînes permettent d’avoir une estimation de la fonte nivale sur des bassins versants de montagne. L’objectif du stage est d’évaluer l’apport de ces prévisions d’ensemble pour une prévision hydrologique, notamment en période de risque de crues. Cette évaluation se fera sur une sélection de bassins des différents massifs français d’une surface d’environ 1 000 km² et sur une saison complète de prévision.

Après un premier travail de mise en forme des données pour les bassins concernés, les prévisions de fusion nivale seront d’abord comparées aux analyses au pas de temps journaliers, avec la production de scores spécifiques aux approches probabilistes (CRPS, diagramme de Talagrand, …). Le gain de la prévision probabiliste sera aussi évalué vis-à-vis d’autres types de prévision (persistance de l’analyse, déterministe).

Dans un second temps, les prévisions seront appliquées à un modèle hydrologique conceptuel au pas de temps journalier sur les différents bassins après calage sur les analyses. Les performances seront alors réévaluées du point de vue des débits.

Déroulement du stage :
Le stagiaire sera basé au SPC Alpes du Nord à Grenoble.

Compétences ou pré-requis souhaitables :
Bonnes connaissances en informatique et analyse de données. Intérêt pour les SIG, l’hydrométéorologie et la modélisation de la neige. Rigueur mais aussi goût pour la recherche appliquée.