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XIX e Colloque de l’Association Internationale de Climatologie On constate que la PMP est en moyenne 2.1 fois supérieure à la précipitation extrapolée à 500 ans. Un contrôle par les courbes IDF montre qu’effectivement, le rapport des précipitations de période de retour supérieure à 10'000 ans et des précipitations cincentennales est d’environ 2, ce qui confirme l’estimation faite à l’aide du calcul de probabilité. Ce rapport est légèrement supérieur à 2 au niveau des sommets et légèrement inférieur à 2 sur le plateau et dans certaines vallées. 2. Détermination des crues extrêmes PMF Lorsque les valeurs de PMP sont utilisées pour le dimensionnement d’un ouvrage hydraulique, la notion de durée associée à la valeur de PMP prend une importance particulière. Il a en effet été démontré, dans le cadre du projet CRUEX, que les précipitations extrêmes déterminantes pour la crue critique dépendent du type d’ouvrage et sont associées à une durée critique (CRUEX, 1994). Une fois la PMP répartie sur la surface d’un bassin versant, un modèle de routage est utilisé. Des modèles simplifiés permettent aussi de définir trois durées ou temps caractéristiques de la crue. Il s’agit du temps de concentration, du temps de pointe et du temps de récession. Le temps de concentration est le temps que mettent les écoulements pour atteindre le lac à partir du début de la pluie. Le temps de pointe est le temps nécessaire pour que le débit à l’entrée du lac atteigne sa valeur maximale et le temps de récession est le temps que met le terrain pour s’essuyer et que le débit soit devenu insignifiant. Lors de l’établissement de la carte des valeurs extrêmes de précipitation, c’est la plus grande valeur des précipitations calculées à chaque point de la grille qui est retenue. A ce stade il n’y a donc plus unicité entre la valeur de la précipitation et la structure de calcul. Il est possible que deux points voisins soient associés à des structures de pluie très différentes. D’autre part, pour le dimensionnement d’un ouvrage, il s’agit de trouver le cas le plus défavorable qui, du point de vue de la séquence temporelle peut être très différente de celle calculée par le modèle. Les simulations effectuées ont montré qu’une même intensité pouvait être obtenue avec des conditions de bords dont la série temporelle pouvait être différente. Dans ce cas, il existe donc une infinité de structures qui produisent la même PMP, mais conduisent à des PMF différentes. La conséquence de ce constat est que l’on est en droit de rechercher la structure la plus défavorable pour le dimensionnement d’un ouvrage particulier. Dans le cadre du projet PMP 2005, les bassins versants suisses de List et de Arnensee ont été traités sur la base des nouvelles cartes PMP. La méthodologie utilisée avait déjà été définie dans le cadre du projet CRUEX, pour les études des barrages de Mattmark, Mauvoisin et Grimsel en Suisse, Krasnodar en Russie, et Deriner en Turquie. La même démarche avait permis de simuler les événements de crues extrêmes des 24 et 25 Septembre 1993 de Brig dans le Haut Valais, du 24 Août 1987 dans la vallée de la Reuss, et les crues d’Août 2005 dans l’Oberland bernois. Conclusion Les cartes PMP ont été réalisées en 2005 sur la base d’une topographie de résolution de 2 km pour les durées 1h00, 3h00, 6h00, 9h00, 12h00 et 24h00. Elles ont été examinées et comparées aux mesures de précipitations extrêmes faites dans un réseau de 300 stations en Suisse, sur une période de 70 ans, et extrapolées à 500 ans. La représentativité est très bonne, l’ensemble des caractéristiques des précipitations en Suisse est reproduit. Ceci est d’autant plus remarquable que les seuls paramètres d’ajustement du modèle sont les conditions de bord. Il n’existe pas, avec ce type de modélisation de possibilité de produire des précipitations 87
Les risques liés au temps et au climat « à la demande ». Il est uniquement possible de rechercher la situation météorologique qui maximise les précipitations dans une région donnée. Les cartes calculées correspondent donc à des conditions ayant un sens physique profond. Les enseignements tirés de ces simulations sont nombreux et importants. D’une part, les paramètres maximisant et leurs importances relatives ont pu être mis en évidence. Parmi les 8 paramètres * étudiés, les simulations ont montré que la stabilité de l’atmosphère est le paramètre le plus sensible pour un secteur de vent donné. Les résultats obtenus en variant chaque paramètre indépendamment les uns des autres fournissent des familles de cartes d’allures semblables mais d’intensités différentes. En variant la stabilité, l’allure des cartes change fortement. D’autre part, le rôle des différents modèles de physique des nuages a été éclairci et les modèles peuvent aujourd’hui être utilisés de manière complémentaire. Si les cartes 2 km nous offrent une précision nettement meilleure que les cartes 5 km calculées dans le passé, les mêmes calculs pour un domaine plus fin (1 km) permettraient d’affiner encore les résultats en prenant mieux en compte les particularités de la topographie locale. Outre une résolution plus fine, la simulation de la composante convective est extrêmement délicate en terrain complexe comme c’est le cas pour la Suisse. Des recherches pour améliorer la caractérisation de la composante convective des précipitations extrêmes nous permettrons de réduire certains écarts observés entre les valeurs obtenues aux sommets et dans les vallées des Alpes. Bibliographie CRSFA, 1993: Intempéries du Haut-Valais: les précipitation des 22-25 septembre 1993 sur le massif du Simplon. CRSFA, CH-1950 Sion . GREBNER, D., 1994, ‘Meteorologische Analyse des Unwetters von Brig und Saas Almagell vom 24. September 1993’, Wasser, energie,luft-eau,energie air, 86.Jahrgang, Heft1/2, CH-5401 Baden., 1994, 1/ 2, 41-44. HAIDEN T., KERSCHBAUM M., KAHLIG P., NOBILIS F., 1992: A refined model of the influence of orography on the mesoscale distribution of extreme precipitation. Hydrol. Sci. J., 37 (5), 417-427. KESSLER, E., 1969, ‘On the precipitation distribution and continuity of water substance in atmospheric circulations’, Meteor. Monogr., 10 (32), Am. Meteor. Soc, 84 pp. WMO, 1986, ‘Manual for Estimation of Probable Maximum Precipitation’, WMO- No. 332, WMO, Geneva, Switzerland, 269 p ZELLER, J., GEIGER, H., ROETHLISBERGER, G., 1980, ‘Starkniederschläge des schweizerischen Alpen- und Alpenrand-Gebiet’, Institut Fédéral de Recherche Forestière (FNP), Birmensdorf. RICHARD E., CHAUMERLIAC N., MAHFOUF J:-F., NICKERSON E.C., 1987: Numerical simulation of Orographic Enhancement of Rain with a Mesoscale Model. J. Climate Appl. Meteor., 26, 661-669. P. GOULPIÉ, J.-A. HERTIG, F. REINHARDT, CH. HUG, J.-M. FALLOT, O.F. STIRNIMANN, 2002 : Numerical Modelling of Probable Maximum Flood for the Watershed of the Krasnodar Dam in Russia. Commission for the Hydrology of the Rhine basin CHR Report II-17 International conference on flood estimation, 101-111. P. GOULPIÉ, J.-A. HERTIG 2000: Extreme precipitation over complex topography with a modified Navier Stokes solver. Implementation of a 3 phases microphysics parameterization ‘River flood defence’ Kassel Report of Hydraulic Engineering No. 9/2000 pp C79-C88. C. MONTAVON:Validation of a non-hydrostatic numerical model to simulate stratified wind field over complex topography. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics 74-76 (1998) 273-282 * Profil vertical de vitesse de vent, vitesse de vent géostrophique, direction de vent, humidité, couche nuageuse, gradient de température, température au sol, seeding. 88
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