Etude de la fonte nivale et des températures en vue de la prévision hydrologique : du ponctuel au spatial

par Eric Jabot

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Thierry Lebel et de Isabella Zin.

Soutenue le 11-10-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement (équipe de recherche) .

Le président du jury était Anne-catherine Favre.

Le jury était composé de Thierry Lebel, Isabella Zin, Eric Brun, Alain Gautheron.

Les rapporteurs étaient Alexis Berne, Francesca Pellicciotti.


  • Résumé

    En zone de montagne, et particulièrement dans les Alpes du Nord, l'amélioration des modèles de prévision de crues est un enjeu scientifique et opérationnel important, du fait notamment des changements climatiques et environnementaux qui modifient le fonctionnement des systèmes hydrologiques. Les apports liés à la fonte nivale constituent une difficulté spécifique à la modélisation hydrologique dans les Alpes. Cette thèse entend contribuer à améliorer les modèles dans ce domaine, à deux niveaux. Dans un premier temps un modèle de fonte de neige performant à l'échelle ponctuelle a été explicité, utilisant un minimum de variables météorologiques. Pour cela l'approche dite « degré jour », qui permet d'estimer en fonction de la température de l'air la lame d'eau déstockée par le manteau neigeux, a été reprise. Grâce aux données acquises par le Centre d'Etude de la Neige sur le site expérimental du Col de Porte (Chartreuse), plusieurs formulations ont été testées prenant notamment en compte le stock de froid du manteau neigeux et les effets liés au cycle saisonnier, à travers un coefficient de fonte explicité à l'aide d'une sinusoïde. Dans un deuxième temps, l'accent est mis sur la régionalisation de la donnée d'entrée fondamentale pour ce modèle degré jour : la température de l'air. La spatialisation des champs de température a été étudiée à l'aide d'outils géostatistiques, en se focalisant sur une meilleure compréhension des gradients altimétriques de température. L'objectif est de mieux cartographier les températures au pas de temps infra journalier et de déterminer un modèle d'interpolation pertinent et simple. Les perspectives sur l'utilisation des résultats obtenus dans ces deux phases de modélisation sont abordées en vue d'une utilisation future des modèles degré jour sur des bassins versants de montagne.

  • Titre traduit

    Study of snowmelt and temperatures for hydrological forecasting : from local to spatial scale


  • Résumé

    In mountain areas, and especially in the northern Alps, the improving of flood forecasting models is an important scientific and operational issue, due to environmental and climatic changes which modify hydrological system. Snow melt contributions are a specific difficulty in the hydrological modelling in the Alps. This thesis is concerning in improving snow melt modelling for hydrological forecasting. In a first step a snow melt model at a local scale is formulated, using a minimum of meteorological variables. For this the “degree day” model, which allows predicting the water release by snow function of air temperature, is used. Thanks to data of the Centre d'Etude de la Neige on the experimental site of Col de Porte (Chartreuse), several formulations have been tested with some interesting concepts, like the cold content of snow and the effect of seasons with a melt factor given with a sinusoidal expression. In a second step, we are interested in the regionalization of the most important parameter for the snow melt model: air temperature. The spatial interpolation of temperature in mountainous areas is done with geostatistical tools, focusing on a better understanding of the elevation lapse rate of temperature. The goal is mapping air temperatures at a sub daily time step and to propose a simple and relevant model. Prospects about these results of snowmelt modelling and temperatures interpolation are given for using them in mountainous catchments.


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